Untersuchung des White Etching Crack Schadensphänomens

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Schliffbild einer 100C6-Probe mit WEC Gefüge

Wirkung elektrischer Effekte im Schmierspalt von Wälzlagern auf White Etching Crack (WEC) Gefügeänderungen

Wälzlager sind als Bauteile in nahezu jeder technischen Anlage verbaut und dienen dazu, auftretende Kräfte aufzunehmen und Reibung im System zu verhindern. Aufgrund von Forschung und Erfahrung sind Konstrukteure in der Lage, die Lagerung eines mechanischen Systems präzise entsprechend der auftretenden Belastung auszulegen. Dadurch werden Lebensdauern der Lager erreicht, die auf die restlichen Systemkomponenten angepasst sind.

Obwohl schon lange erheblicher Aufwand betrieben wird, die Lebensdauer von Wälzlagern zu optimieren, kann es immer noch zu Lagerausfällen mit unklarer Ursache kommen. Eines dieser Schadensbilder sind White Etching Cracks (WEC), die sich als 3D-Rissgefüge unterhalb der Lauffläche ausbreiten. Die Ausbreitung der Risse bis zur Laufbahn führt zur Schälung und damit einem vorzeitigen Ausfall der Lager. Bei Auftreten von WEC kann es zu einem Ausfall der Lager nach nur 10% der berechneten Lebensdauer kommen.

Deutlich zu erkennende Schälung an Lauffläche und Wälzkörper eines Rillenkugellagers führt zum Lagerausfall und Stillstand der betroffenen Anlage.

Gravierende Schälung an Lauffläche und Wälzkörper eines Rillenkugellagers

Auch intensive Bemühungen, Wälzlager durch optimierte Beschichtungen, Schmiermittel und konstruktive Maßnahmen vor WEC zu schützen haben das Problem nicht gänzlich beheben können. Die dadurch verursachten Stillstandzeiten, bspw. von Windkraftanlagen sind der Grund für erheblichen wirtschaftlichen Schaden.

Unsere aktuelle Forschung untersucht den Einfluss elektrischer Belastung der Wälzlager in Zusammenspiel mit den im Schmierspalt auftretenden Kontaktbedingungen zwischen Wälzkörper und Lauffläche. Ein Prüfstand simuliert Betriebsbedingungen welche WEC-Bildung begünstigen, um über die währenddessen erfassten Daten Rückschlusse auf den Entstehungsmechanismus der Gefügeänderung ziehen zu können.

Projektbearbeitung:

Felix Potrykus, M. Sc.

Wiss. Mitarbeiter
Raum: Raum 1.621