59. Metallographie-Tagung 2025 - Materialographie
Vortrag
09.10.2025 (CEST)
Schadensanalytische Untersuchung an einer gebrochenen Tragwelle aus dem 17-4 PH Stahl (1.4542)
NL

Dr.-Ing. Nebojsa Lakota

Euro-Labor GmbH

Lakota, N. (V)¹; Schmitz, D.¹; Manke, G.¹
¹Euro-Labor GmbH, Bochum
Vorschau
22 Min. Untertitel (CC)

In der Regel sind mit Hilfe der gängigen Untersuchungsmethoden in der Schadensanalyse - visuelle Begutachtung des Schadens (Makrofraktographie), mikrofraktographische Untersuchungen im REM, Gefügebeurteilung mittels Lichtmikroskopie – die Bruchmechanismen geklärt.

Um die Fragestellungen der Kunden zur Ermittlung der primären Schadensursache hinreichend zu beantworten, ist häufig eine metallographische Zielpräparation durch den (primären) Bruchstart erforderlich. Dabei stellt sich nach der Bewertung des Bruchstarts im ungeätzten Schliff häufig die Frage nach dem passenden Ätzmittel. Je nach Schadensart und Werkstoff werden im Euro-Labor sowohl Korngrenz- als auch Farbniederschlagätzungen angewendet.

Am Beispiel einer mit Wasser innengekühlten Tragwelle für PVC-Kneter wird ein kompletter Ablauf der Schadensanalyse dargestellt. Mehrere Tragwellen sind während des Betriebs gebrochen bzw. angerissen. Mit Hilfe der makrofraktographisch erkennbaren Bruchverlaufslinien ist der Bruchstart am Innendurchmesser der Welle feststellbar. Die Mikrofraktographie (REM und EDX-Analysen der Beläge) am Bruchstart deutet aufgrund des gefiederten Bruchs auf eine Schwingungsrisskorrosion hin.

Die ermittelten Werkstoffeigenschaften - Werkstoffanalyse, Festigkeit (umgewertet aus Härte) sowie die Mikrostruktur (angelassener Martensit) der gebrochenen Tragwelle geben keine Hinweise auf einen werkstofftechnischen Fehler.

Die metallographische Zielpräparation durch den Bruchstart sowie verschiedene Ätzungen beantworten schließlich die Frage nach der bruchauslösenden Ursache, die sich aus einer Kombination der mechanischen Biegebeanspruchung und der Korrosivität des Kühlmediums (Prozess-Wasser) ergibt. Die Abplatzungen der inneren Oberfläche sowie die Kaltverfestigung des martensitischen Stahls werden durch das Fertigungsverfahren (sog. Tiefbohren) hervorgerufen. Nach Beseitigung dieser ungewollten Randeffekte wurden die Tragwellen-Brüche deutlich reduziert.

Abstract

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