CoLifeHy:Numerische Modellierung zur Lebensdauervorhersage von geschmierten Wälzkontakten unter Wasserstoffeinfluss

Projektbeschreibung

Frühzeitige Ausfälle von Wälzlagern aufgrund wasserstoffinduzierter Schädigungen stellen ein ernsthaftes Problem mit drastischen wirtschaftlichen Folgen dar. Betroffen hiervon sind Wälzlagerungen in zahlreichen Anwendungen wie beispielsweise Windkraftanlagen. Ziel des Projekts CoLifeHy war es, quantitative Lebensdauervorhersagen von Lagerkomponenten, welche ein erhöhtes HARCF-Risiko haben, zu treffen. Hierfür wurden numerische Simulationsmodelle auf der Grundlage experimenteller Analysen entwickelt.

Die Wasserstoffdiffusion in Wälzlagerstahl ist ein vielschichtiges Problem, das vom Materialverhalten, Bearbeitungs- und Oberflächenzustand abhängt. Die in diesem Projekt durchgeführten Simulationen modellieren die kontaktspannungsinduzierte Wasserstoffdiffusion als Funktion der Wasserstoffkonzentration sowie deren Auswirkung auf das mechanische Werkstoffverhalten, die Wasserstofffallendichte und die inneren Materialspannungen. Das numerische Simulationsmodell wurde durch ein umfassendes experimentelles Programm ergänzt. Um quantitative Lebensdauervorhersagen zu erstellen, wurden an wasserstoffbeladenen Proben Werkstoffkennwerte ermittelt. Durch Ermüdungsversuche mit wasserstoffbeladenen Wälzlagern wurde der Einfluss des Wasserstoffgehalts auf die Lebensdauer verdeutlicht. Der Wasserstoffgehalt in den Proben wurde durch Wasserstoffanalysen genau bestimmt.