Skalenübergreifende materialkundliche Betrachtung des Werkzeugverschleißes für den maschinellen Tunnelvortrieb beim Einsatz in nichtbindigen Böden

Im maschinellen Tunnelbau kann der Verschleiß von Abbauwerkzeugen zu hohen Mehrkosten führen. Dies begründet das wachsende Interesse an umfassenden Untersuchungen, mit denen die Verschleißvorgänge analysiert werden können. Diese Arbeit befasst sich mit der tribologischen Charakterisierung der werkstoffabhängigen Verschleißmechanismen, die an Abbauwerkzeugen für Tunnelvortriebsmaschinen im Lockergestein auftreten. Mit Hilfe von neu entwickelten experimentellen Untersuchungsmethodiken konnten die Verschleißvorgänge skalenübergreifend abgebildet werden. Es wird veranschaulicht, wie die mikrostrukturellen Schädigungsprozesse das makroskopische Verschleißverhalten der Abbauwerkzeuge beeinflusst. Die Ergebnisse verdeutlichen den Einfluss des tribologischen Systems und erläutern die Problematik bezüglich aktueller Ansätze zur Beschreibung des Verschleißes. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse im Kontext möglicher Verschleißprognosen für zukünftige Tunnelvortriebe diskutiert

Abrasivity of rock and soil

The abrasivity of rock and soil is a commonly determined property, which is used for the estimationof the wear of excavation tools. Therefore, different laboratory test have been developed over thelast decades. Within this work, the often used LCPC- and Cerchar-test are presented. Theinfluence of the steel sample material on the determined abrasivity is analyzed in terms of thetribological system, which describes the components and interactions influencing the wear of thetunneling tools. The problems and inaccuracies in terms of the test methods are discussed anddescribed from the view of materials technology. To determine a sufficient wear-prediction modelfor excavation tools, laboratory tests like LCPC and Cerchar are useful, but they have to beconsidered in the tribological context. This means that it is necessary to map as muchcharacteristics as possible from the associated tribological system. The different systemcomponents and their interactions have to be taken into account to determine a precise andsufficient wear-prediction model. The mandatory influence of the steel sample material on theresults of the presented test methods and thus on the abrasivity of rock and soil has been pointedout

Abrasion in Tunneling and Mining

In future, tunneling and mining will play a major role due to the opening of newresources and living environment, as an irreversible consequence of the growing world population.To improve the efficiency of a tunneling or mining project, an increased durability of the used toolsand the knowledge about the remaining service life constituent a key instrument in this context. It isthe aim of this work to illustrate the different tribological systems which are present during atunneling or mining process, depending on the soil or rather the material to be mined. In addition,different tool concepts, a description of the respectively tool-mineral interaction and commonmaterial concepts will be described, basically