Projektbeschreibung
Immer rundherum: Hart wie Stahl und unermüdlich am Werk
Zahnräder sind einfache mechanische Vorrichtungen, die seit tausenden Jahren der Übertragung von Bewegungen und Drehungen zwischen verschiedenen Bauteilen dienen. Auch bei den Zahnrädern in den modernen Triebwerken der Luft- und Raumfahrt verhält es sich nicht anders. Jedoch sind die Belastungen, denen sie ausgesetzt sind, enorm. Um die Eigenschaften von Stahl zu verändern, gibt es viele verschiedene Verfahren. Die Einsatzhärtung, auch oft als Oberflächenhärtung bezeichnet, ist eines der wirkungsvollsten Verfahren, um die Belastbarkeit von Stahl zu erhöhen. Das EU-finanzierte Projekts MatCH4Turbo wird einen Prüfstand entwickeln, welcher der Erforschung eines numerischen Modells des Einsatzhärtungsverhaltens von Werkstoffen im Bereich der „Dauerschwingfestigkeit“ dienen wird. Für technische Anwendungen können dann ausfallsichere einsatzgehärtete Stahlzahnräder für neue Luft- und Raumfahrttriebwerke konzipiert werden.
Ziel
The objective of this joint effort between WZL of RWTH Aachen and Leibniz-IWT Bremen is to allow the extension of a fail-safe calculation of material life for future case-hardening steels considering the VHCF regime, which is indispensable for the new generation of epicyclic gear applications. To achieve this top-level objective, several sub-objectives have to be completed such as:
a) Develop fast rotating recirculating sub-element test rig for determining tooth root bending strength under reverse bending conditions;
b) Gain material data for two new case hardening steel developments in the VHCF-regime;
c) Develop and validate a VHCF material model.
With respect to the call, the consortium is able to fulfil the requirements of experience in test rig development, manufacture and instrumentation as well as a quality controlled management of facilities and processes for a recirculating rig testing (WZL). The gear test processing includes all aspects of test gear design, instrumentation measurements, measurement uncertainties and limitations. Especially due to the fact, that WZL has a gear testing environment that is already officially approved by aircraft engine producers a high potential for a successful dissemination of the project results into industry is expected. The methods utilise FE-based strength analysis in weakest link models and analysis to ISO 6336 standard (WZL). The consortium is capable to characterise the material and failure mechanisms by residual stress measurement by X-ray diffraction, electron microscopy, and metallography at highest standard as well as to describe material failure phenomena in the VHCF regime through theoretical models (Leibniz-IWT). Based on the combined experiences the collaboration of WZL and Leibniz-IWT allows for a successful derivation of VHCF material model for case hardened gear steels for application in an epicyclic power gearbox.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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CS2-RIA - Research and Innovation actionKoordinator
52062 Aachen
Deutschland