Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 69 
dM) 
thir KAVITATIONSEROSION AN PROPELLERBRONZEN 
Veg Lor M. Pohl u. M. Blumenau 
Ruhr-Universitdt Bochum, Institut fir Werkstoffe/ Werkstoffpriifung, Bochum 
SD, Acta Ma 
KURZFASSUNG 
tar 7 Die Kavitation ist in den überwiegenden Fällen technischer Anwendungen eine 
Xu unerwünschte Erscheinung und führt zur Zerstörung von Bauteiloberflächen. Bei 
an Schiffspropellern tritt die Kavitationserosion vorwiegend im Bereich der Fllgelspitzen auf. 
Durch erhéhte Strémungsgeschwindigkeiten kommt es zu lokalem Druckabfall, es 
entstehen Gasblasen, die bei Druckanstieg wieder kollabieren. Bei diesem Blasenkollaps 
ool Mech, wirken hohe mechanische und dynamische Druckbelastungen auf die Bauteiloberflache. 
Bei fast allen mittleren und großen Handelsschiffen kommen heute Schiffspropeller aus 
Aluminiumbronze zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um einen mehrphasigen Werkstoff, 
8 dessen mikrostruktureller Aufbau einen wesentlichen Einfluss auf den Widerstand gegen 
910, Acta Bio Kavitationserosion bewirkt. Für die vorliegenden Untersuchungen wurden Proben aus 
einem großen Schiffspropeller entnommen und der Einfluss des Gefügezustandes bei 
aradenz, § Kavitationsbeaufschlagung geprift. Weitere Untersuchungen zielten auf die Erhéhung des 
Kavitationserosionswiderstandes durch Optimierung der Randschichteigenschaften mittels 
Laserstrahlbehandlung. 
1. KAVITATIONSEROSION 
Werkstoffzerstérung durch Kavitation tritt in der Technik als Verschleilproblem im System 
Werkstoff/Flussigkeit auf, z. B. an Schiffspropellern, Wasserturbinen, Hydraulikanlagen, 
Pumpen, Ventilen, Gleitlagern und auf der Wasserseite von Dieselzylindern. Der Begriff 
Kavitationserosion ist zusammengesetzt aus dem physikalischen Phänomen Kavitation 
(lat.: cavus = Höhle) und der durch sie verursachten Verschleißart Erosion. Wird in einer 
Flüssigkeit lokal der Dampfdruck oder der Partialdruck der in ihr gelöster Gase durch 
Schwingungen (,Schwingungskavitation") oder durch Strémungen (,Strémungskavitation”) 
unterschritten, so kommt es in Abhängigkeit vom Medium zur Ausbildung von partiell dampf- 
oder gasgefüllten Blasen. Kehren sich die Druckverhältnisse um, so stürzen die Blasen in 
sich zusammen. Im Fluidraum verläuft diese Implosion konzentrisch unter Ausbildung von 
Schwingungen, die in der Technik unerwünschten Lärm verursachen (Abb. 1 a)) [1]. 
Bei Behinderung der Rückströmung in der Nähe einer Festkörperoberfläche, erfolgt die 
Implosion nicht kugelsymmetrisch, sondern unter Aussendung eines sogenannten Mikrojets 
in Richtung der Festkörperoberfläche (Abb. 1 b)). Zahlreiche theoretische und praktische 
Arbeiten zur Kavitationsblasendynamik belegen das hohe Energieniveau, auf dem diese 
Vorgänge ablaufen: sehr hohe Drücke für Stoßwellenfronten und Geschwindigkeiten von 
bis zu 1300 m/s für Mikrojets mit Durchmessern von einigen um [2-4,6]. Diesem 
mikroskopischen Beschuss ist kein Werkstoff auf Dauer gewachsen.