Untersuchungen an Motorteilen für die Fahrzeugindustrie

Durch einen ungenügend festen Sitz eines Zahnrades, hervorgerufen durch die ungenügende Festigkeit einer Schrumpfverbindung, kam es zu Verschiebungen, bzw. Verdrehungen dieses Rades auf einer Motorwelle. Im Maschinenbau, wie auch im Fahrzeugbau ist das Schrumpfen eine gängige Verbindungstechnik. Hierzu werden, meist zylindrische Drehteile, induktiv oder mittels Ölbad erwärmt. Dieses so erwärmte Teil dehnt sich in seiner Bohrung aus und wird noch im heißen Zustand auf die kalte Welle geschoben, wo es später einmal sitzen soll. Das Teil erkaltet, die Bohrung wird in ihrem Durchmesser wieder kleiner und das Teil sitzt fest auf der Welle. Eine Schrumpfverbindung kann durch 2 Einflüsse fehlerhaft werden. Zum einen kann die Passung der beiden zu schrumpfenden Teile außerhalb der Toleranz liegen; sie sind also ungenau gefertigt worden. Zum anderen können die Temperaturen des zu erwärmenden Teiles nicht stimmen. Ist die Temperartur zu niedrig, so dehnt sich das Teil nicht genug aus und beim Aufeinanderschieben der Teile wird zu viel Kraft benötigt. Welle und Zahnrad werden dadurch mechanisch beschädigt. Ist die Temperatur zu hoch, so kann es zu Gefügeänderungen im Material kommen. Gehärtete Metallteile können dann z.B. wieder weich werden. Eine berührungslose thermografische Untersuchung sollte Aufschluss über die Temperaturen bei der induktiven Erwärmung des 4cm großen Zahnrades erbringen. Eine stromdurchflossene Kupferspule (Induktionsspule) ist in der Bildmitte des Fotos zu erkennen.

 

Zahnrad mit Induktionsspule

 

Infrarotbild nach 9 Sekunden Induktionserwärmung

 

Zur Vorbereitung der Messung wurde das blanke Zahnrad mittels temperaturbeständigem  Auspufflack geschwärzt, um den Emissionswert des zu messenden Teiles zu erhöhen, da sich blanke Teile schlecht messen lassen. Die IR- Kamera wurde über ein Stativ fest positioniert und programmiert, so dass je Sekunde 1 IR- Bild während der Erwärmung und Abkühlung des Rades gespeichert wurde. Mittels spezieller Software erfolgte danach die Auswertungen vieler Messreihen. Die untere Grafik zeigt die Auswertung einer der Messreihen. Da durch die Form der Induktionsspule die Erwärmung nicht gleichmäßig am Umfang erfolgte, sind bei der Auswertung 2 Kurven dargestellt. Die schwarze Kurve stellt die höchste und die rote Kurve die kleinste Temperatur des Zahnrades in Abhängigkeit von der Zeit dar (x-Achse Zeit in Sekunden, y- Achse Temperatur in °C).
Alle Wärmebilder während dieser Messreihe sind auch wieder in einer
Videosequenz (avi- Datei, 1,3MB) zusammengefasst.

Einen Zeitungsartikels zur Anwendung der Infrarotmessungen in der Industrie, wie er in der Fachzeitschrift "MM Maschinenmarkt" Heft 8/2004 - Vogel Industrie Medien erschienen ist, können Sie sich hier als pdf- Datei herunterladen: Zeitungsartikel IR-Messungen in der Industrie.pdf (666 KB). Hier finden Sie auch dieses vorgestellte Beispiel.

 

 


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