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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.
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Zahnrad
mit Induktionsspule
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Infrarotbild
nach 9 Sekunden Induktionserwärmung
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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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