Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 271
Jer fy oo = 0,75-E-a-AT = 0,75- 300000 [MPa] - 3,2 x 10°® [1/K]-AT[K] = 2,16-AT [MPa]
N. Durch gie:
or Das bedeutet, dass die thermischen Zugspannungen bei einer Temperaturdifferenz AT
! Dies hy von 80°C bis zu ca. 173 MPa betragen können.
Bras, J i
| Som 2.) Fehlpassung durch thermische Dehnung
® Der Spalt zwischen Nabe und Flansch beträgt max. 0,06 mm. Um diesen Spalt zu
ite, schließen reicht bereits eine kleine Erwärmung aus.
ad Waren; Wenn aber sehr hohe Klemmkréfte aufgebracht werden existiert zwischen Nabe und
Walze kein Spalt (d. h. bei Raumtemperatur ist ein fixer Kontakt zwischen Nabe und
Walze gegeben). Steigt die Temperatur der Verbundkonstruktion dehnt sich die
(metallische) Nabe aufgrund des höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl
stärker als der Keramikteil aus und erzeugt Zugspannungen im Keramikteil. Der
Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien beträgt ca. 13 x
oN im ep 10® [1/K]. Bei einer Temperaturerhéhung um 100°C betragt die relative radiale Dehnung
Be hy dann 13 x 10°. Wird vereinfachend angenommen, dass der Dehnungsunterschied je zur
a rt Hälfte von der Nabe und der Walze aufgefangen wird, sind die Zugspannungen in der
Das lal Walze in der Größenordnung von 300000 MPa x 13 x 10° x 0,5 = 195 MPa.
in der Kon Ist die Klemmung der Walze durch den Klemmring nicht perfekt, würde zuerst der Spalt
A Wir folgen zwischen Nabe und Walze durch die Wärmedehnung geschlossen werden. Um einen
“I Spalt von 0,06 mm bei einem Innenradius von 68,5 mm zu schließen würde ein
Temperaturanstieg von 0,06 [mm}/(68,5 [mm] x 13 x 10° [1/K]) = 67°C benötigt werden.
Um einen gleich groBen Spalt zwischen dem Klemmring und der Walze zu schließen
der We würde aufgrund des größeren Radius von 82 mm dagegen eine Temperaturänderung von
cht im selbe bereits 56°C ausreichen. Um eine Zugspannung von 200 MPa zu erzeugen, wäre im Fall
Wamu eines Spaltes zwischen Keramikteil und Stahlteil eine gréRere TemperaturerhGhung
eta notwendig, als wenn sich die beiden Teile berühren. Ist der Spalt kleiner als 0,06 mm
ren fir würde auch die Temperaturerhöhung, die nötig ist um den Spalt zu schließen, kleiner.
3.) Mechanische Belastungen
il. Die im Betrieb auf das Rollenpaar wirkenden Druckkräfte (max. 100 kN) führen in erster
) WESWEGEN Linie dazu, dass die Walzen guten Kontakt mit der Nabe haben. Durch die mechanische
al Belastung wird zwar eine Druckbeanspruchung in radialer Richtung erzeugt, es entstehen
i aber keine Zugspannungen. Existiert ein Rollwiderstand durch das Walzgut dann
entstehen Schubspannungen die ein Durchrutschen der Walze verursachen. aber keine
hohen Zugspannungen erzeugen.
4) Reibspannungen die durch das Durchrutschen wahrend des Betriebes verursacht
werden
Wahrend des Erwarmens der Verbundkonstruktion werden die Klemmkréfte geringer und
verursachen ein noch starkeres Durchrutschen. Die Reibkréfte werden auf den Flansch
aufgebracht was zu Scherbeanspruchungen zwischen dem geklemmten Bereich und der
Walzenoberflache filhren kann. Allerdings wurden bei der fraktographischen Untersuchung
keine Anzeichen für ein Versagen durch Scherkräfte gefunden.
Diese Überlegungen zeigen dass die hohen Zugspannungen die für ein Versagen der
Walze notwendig sind, nur durch einen hohen Temperaturgradienten zwischen der
nen Wäre: Walzenoberfläche und dem Flansch der Walze und durch unterschiedliche thermische
‚yannund fol Dehnung von Nabe und Walzenflansch entstehen können.