Zug-Druck- und Biege-Wechsellastversuche

Ein Brückenschlag vom Druckwasserstoff- zum Raumluftversuch für den Festigkeitsnachweis additiv gefertigter und wasserstoffbeaufschlagter Festkörpergelenke

Abstract
Festkörpergelenke sind in (opto-)mechatronischen Anwendungen wichtige Verbindungen zwischen den ruhenden und den beweglichen Baugruppen. Diese Gelenke werden auf Biegung beansprucht. Die Herausforderung bestand darin, eine sichere Basis für die Auslegung der sich in einer Wasserstoffatmosphäre befindenden Festkörpergelenke zu schaffen, wofür gemäß DIN 50142 Biegewechsellastversuche (unter dem Umweltparameter) durchzuführen und nach DIN 50100 statistisch auszuwerten waren. Es zeigte sich, dass die Bereitstellung des Umweltparameters, d.h. der Atmosphäre reinen gasförmigen Wasserstoffs im Biegewechselversuch, betriebswirtschaftlich nur schwer darstellbar ist. Die Idee war nun, die zu qualifizierende Nickelbasislegierung „Inconel 718“ (sowohl additiv als auch konventionell hergestellt) kostengünstig in Zug-Druck-Wechselversuchen unter gasförmigem, reinem Wasserstoff zu prüfen. Um die Übertragbarkeit von Zug-Druck-Wechselversuchen auf Biegewechselversuche beurteilen und bestenfalls quantifizieren zu können, wurden Referenzversuche für beide Beanspruchungsarten an Raumluft bei Raumtemperatur gefahren. Auf diese Weise konnte der Übertragungsfaktor zwischen beiden Beanspruchungsarten ermittelt und in weiterer Folge der Einfluss des Wasserstoffs für die Biegebeanspruchung auf die untersuchte Legierung quantifiziert werden. Die Ergebnisse sind, u.a. in Bezug auf die Bewertung des Einflusses von molekularem Wasserstoff auf die Lebensdauer, vielversprechend. Hier geht es zum Fachbericht.

Autoren    
Timo Möller, Johannes Mayer; Carl Zeiss SMT GmbH; Oberkochen
Arnd Nitschke, Stefan Zickler; MPA Universität Stuttgart; Stuttgart
Christoph Hauck, Stefan Auernhammer; MBFZ toolcraft GmbH; Georgensgmünd