Reaktionsgebundenes Aluminiumoxid. Untersuchung zur Anwendung von keramischen Werkstoffen in hydraulischen Systemen und Erprobung eines keramischen Bauteils in einer Axialkolbenmaschine Abschlussbericht

In hydrostatischen Maschinen werden z.Z. in den Gleitpaarungen die Kombinationen Messing oder Bronze mit gehaertetem Stahl eingesetzt. Mit dem Projekt wurde die Absicht verfolgt, durch den Einsatz von keramischen Werkstoffe die schaedigende Wirkung des Verschleisses in diesen Paarungen stark zu reduzieren und die Funktion der Maschine auch in extremen Betriebszustaenden zu gewaehrleisten. Das Ziel des Projekts war es am Beispiel der Steuerplatten einer Axialkolbenmaschine die notwendigen Verfahrensschritte zu entwickeln, um diese komplex gestalteten Steuerplatten aus Metall durch solche aus Keramik zu ersetzen. Die Funktion der Steuerplatten wurde durch Messung von Langsamlaufeigenschaften und der Wirkungsgrade der Maschinen ueberprueft. Ferner wurden die Grenzen der tribologischen Belastbarkeit von unterschiedlichen Plattenkombinationen ermittelt. Als beste Plattenkombination, bei welcher die Grenzen der Belastbarkeit im Rahmen der Versuchsparameter nicht erreicht wurden, zeigte sich die Kombination keramischer Lagerplatte - keramische Ventilplatte. Mit keramischen Platten wurde ein Wirkungsgradzuwachs von bis 2% bei voll ausgeschwenkter Maschine und von bis zu 25% bei zurueckgeschwenkter Maschine ermittelt. Waehrend der Versuche im Pumpenbetrieb platzte die keramische Lagerplatte unerwartet bei relativ niedrigen Parameter auseinander. Die keramischen Steuerplatten sind grundsaetzlich in einer Axialkolbenmaschine funktionsfaehig. Durch den Einsatz von keramischen Platten wurde den Gesamtwirkungsgrad, insbesondere im Teillastbetrieb, verbessert. Auf der anderen Seite hat sich auch das grundsaetzliche Problem beim Einsatz der Keramik gezeigt, und zwar das voellig unerwartete Versagen bei niedriger Belastung. Grundlegende Arbeiten zur Klaerung der Auswirkungen der zyklischen Beanspruchungen der keramischen Bauteile auf die Rissausbreitung sind notwendig. (orig.)At present, combinations of brass or bronze with hardened steel are used as sliding pairs in hydrostatic machines. The project had the intention, by using ceramic materials, of greatly reducing the damaging effect of wear on these pairs and guaranteeing the functioning of the machine even in extreme conditions. The aim of the project was, using the control plates of an axial piston engine, to develop the necessary process steps in order to replace these complex metal control plates by ceramic elements. The research project was carried out as part of a combined project, together with the technical ceramics and design department of the Technical University of Hamburg-Harburg and the firm of Hoechst Ceramtec AG. The main task of the firm of Sauer-Sundstrand was the development of an experimental programme and carrying out experiments with ceramic parts in actual machines. The functioning of the control plates was checked by measuring the slow running properties and the efficiency of the machines. The limits of tribiological load capacity of different plate combinations were also determined. The combination of ceramic bearing plate -ceramic valve plate was found to be the best plate combination, where the limits of load capacity were not reached in the context of the experiment parameters. With ceramic plates, an increase in efficiency of up to 2% with fully centrifugal machines and of up to 25% with fully centrifugal machines was determined. During the experiments in pumping operation, the ceramic bearing plate burst apart unexpectedly at relatively low parameters. The ceramic control plates can function in an axial piston engine. By using ceramic plates, the overall efficiency, particularly in the part load range, was improved. On the other hand, the basic problems when using ceramics showed up, which is completely unexpected failure at low load. Basic work on clearing up the effects of cyclic stresses of ceramic parts on the spread of cracks is required. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B215+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Reaktionsgebundenes Aluminiumoxid. Untersuchung zur Anwendung von keramischen Werkstoffen in hydraulischen Systemen und Erprobung eines keramischen Bauteils in einer Axialkolbenmaschine Abschlussbericht

In hydrostatischen Maschinen werden z.Z. in den Gleitpaarungen die Kombinationen Messing oder Bronze mit gehaertetem Stahl eingesetzt. Mit dem Projekt wurde die Absicht verfolgt, durch den Einsatz von keramischen Werkstoffe die schaedigende Wirkung des Verschleisses in diesen Paarungen stark zu reduzieren und die Funktion der Maschine auch in extremen Betriebszustaenden zu gewaehrleisten. Das Ziel des Projekts war es am Beispiel der Steuerplatten einer Axialkolbenmaschine die notwendigen Verfahrensschritte zu entwickeln, um diese komplex gestalteten Steuerplatten aus Metall durch solche aus Keramik zu ersetzen. Die Funktion der Steuerplatten wurde durch Messung von Langsamlaufeigenschaften und der Wirkungsgrade der Maschinen ueberprueft. Ferner wurden die Grenzen der tribologischen Belastbarkeit von unterschiedlichen Plattenkombinationen ermittelt. Als beste Plattenkombination, bei welcher die Grenzen der Belastbarkeit im Rahmen der Versuchsparameter nicht erreicht wurden, zeigte sich die Kombination keramischer Lagerplatte - keramische Ventilplatte. Mit keramischen Platten wurde ein Wirkungsgradzuwachs von bis 2% bei voll ausgeschwenkter Maschine und von bis zu 25% bei zurueckgeschwenkter Maschine ermittelt. Waehrend der Versuche im Pumpenbetrieb platzte die keramische Lagerplatte unerwartet bei relativ niedrigen Parameter auseinander. Die keramischen Steuerplatten sind grundsaetzlich in einer Axialkolbenmaschine funktionsfaehig. Durch den Einsatz von keramischen Platten wurde den Gesamtwirkungsgrad, insbesondere im Teillastbetrieb, verbessert. Auf der anderen Seite hat sich auch das grundsaetzliche Problem beim Einsatz der Keramik gezeigt, und zwar das voellig unerwartete Versagen bei niedriger Belastung. Grundlegende Arbeiten zur Klaerung der Auswirkungen der zyklischen Beanspruchungen der keramischen Bauteile auf die Rissausbreitung sind notwendig. (orig.)At present, combinations of brass or bronze with hardened steel are used as sliding pairs in hydrostatic machines. The project had the intention, by using ceramic materials, of greatly reducing the damaging effect of wear on these pairs and guaranteeing the functioning of the machine even in extreme conditions. The aim of the project was, using the control plates of an axial piston engine, to develop the necessary process steps in order to replace these complex metal control plates by ceramic elements. The research project was carried out as part of a combined project, together with the technical ceramics and design department of the Technical University of Hamburg-Harburg and the firm of Hoechst Ceramtec AG. The main task of the firm of Sauer-Sundstrand was the development of an experimental programme and carrying out experiments with ceramic parts in actual machines. The functioning of the control plates was checked by measuring the slow running properties and the efficiency of the machines. The limits of tribiological load capacity of different plate combinations were also determined. The combination of ceramic bearing plate -ceramic valve plate was found to be the best plate combination, where the limits of load capacity were not reached in the context of the experiment parameters. With ceramic plates, an increase in efficiency of up to 2% with fully centrifugal machines and of up to 25% with fully centrifugal machines was determined. During the experiments in pumping operation, the ceramic bearing plate burst apart unexpectedly at relatively low parameters. The ceramic control plates can function in an axial piston engine. By using ceramic plates, the overall efficiency, particularly in the part load range, was improved. On the other hand, the basic problems when using ceramics showed up, which is completely unexpected failure at low load. Basic work on clearing up the effects of cyclic stresses of ceramic parts on the spread of cracks is required. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B215+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman