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HEXAGON Infobrief Nr. 196 - Nov./Dez. 2022

von Fritz Ruoss


FED1+,2+,3+,5,6,7,8,17: Zeitfestigkeit

In der EN 13906-1 gibt es Goodman-Diagramme als Dauerfestigkeitsschaubilder (10 Mill. Lastspiele) und Zeitfestigkeitsschaubilder (1 Mill. Lastspiele). Ein Goodman-Diagramm als Zeitfestigkeitsschaubild gibt es für kaltgezogene Federn aus patentiert-gezogenem Federdraht der Sorte DH oder SH, kugelgestrahlt, und aus ölschlussvergütetem Draht der Sorte TD oder FD (TDC oder FDC), kugelgestrahlt, sowie für warmgeformte Federn aus warmgewalzten Stählen nach EN 10089 mit geschliffener oder geschälter Oberfläche, kugelgestrahlt. Bei diesen Zeitfestigkeitsschaubildern liegen die zulässigen Hubspannungen für 1 Million Lastspiele um ca. 25% über den zulässigen Hubspannungen für Dauerfestigkeit. Das heißt, bei einer Überlastung um 25% der zulässigen Dauerfestigkeitswert versagen die Federn nach 1 Million Lastspielen. Nun ist es gemeinhin so, dass die zulässige Überlastung geringer wird, je höher Festigkeit, Härte und Sprödigkeit. Das bestätigen auch die neuen Goodman-Diagramme aus dem IGF-Vorhaben 19693BR für 1E6 (10^6) und 1E7 (10^7) Lastwechsel. Für die individuelle Anpassung der Zeitfestigkeit erhielt die Werkstoffdatenbank fedwst.dbf ein neues Feld: E6_E7 ist der Quotient der zulässigen Schubspannung bei 1 Million (1E6) und bei 10 Millionen (1E7) Lastspielen. Nach EN 13906-1 ist dieser Faktor 1,25 für alle dort abgebildeten Zeitfestigkeitsschaubilder, das heißt die zulässige Hubspannung für 1 Million Lastspiele ist um 25% höher als für Dauerfestigkeit (>=10 Millionen Lastspiele). Bei den neuen Goodman-Diagrammen nach IGF 19693 bzw. VDFI L-001 ist dieser Zeitfestigkeitsfaktor etwas kleiner: E6_E7=1.15 für 1.4310 und 1.4568, E6_E7=1.1 für DH, VDSiCr und VDSiCrV. Wenn Sie eigene Dauerfestigkeitsdiagramme in die Datenbank einpflegen wollen, können Sie mit diesem Faktor E6_E7 den Zeitfestigkeitsbereich definieren. Der Faktor E6_E7 geht auch in die Lebensdauerberechnung ein: Wenn z.B. die Hubspannung taukh um 20% über dem Wert aus dem Dauerfestigkeitsschaubild liegt, ergibt das mit E6_E7=1.25 eine Lebensdauer zwischen 1 Million und 10 Millionen Lastspielen. Für E6_E7=1.15 beträgt die Lebensdauer weniger als 1 Million Lastspiele.

Wenn der Zeitfestigkeitsfaktor E6_E7 vom Standardwert 1.25 abweicht, wird er jetzt im Goodman-Diagramm mit ausgedruckt.


FED1+,2+,3+,5,6,7,8,17: FEDWST.DBF mit Feld E6_E7

Seit 1.12.2022 enthält die Werkstoffdatenbank fedwst.dbf ein zusätzliches Feld E6_E7 mit dem Zeitfestigkeitsfaktor E6_E7 = tauhzE6 (N=1E6) / tauhzE7 (N=1E7). In den Werkstoffen nach EN 13906-1 wird dieser Faktor mit 1.25 berechnet. Wenn das neue Feld E6_E7 leer ist, wird 1.25 verwendet. Ultrahochvergütete Werkstoffe sind empfindlicher gegen Überspannungen, deshalb wurde der Faktor für folgende Werkstoffe auf 1.1 gesetzt: Oteva 70, 74, 75, 76, 90, 91, 96, 100, 101, Garba 177.

Goodman-Diagramm Oteva 75 SC geschält und kugelgestrahlt E6_E7=1.1 (ab 12/22) und E6_E7=1.25 (alt)

Praktische Auswirkung auf die Lebensdauerberechnung hat der geänderte Zeitfestigkeitsfaktor hier nur, wenn die Vorspannung klein (tauk1<300MPa) und die Hubspannung sehr groß ist (taukh>900 MPa). Bei höherer Vorspannung (tauk1>300) wird der Hub durch die (statisch) zulässige Schubspannung begrenzt, und bei kleinerer Hubspannung (taukh<900) ist die Feder dauerfest für tauk1<300 MPa (Zahlenwerte gelten nur für dieses Beispiel von Oteva 75, d=3mm, kugelgestrahlt).


FED2+: Einstellung tau/sigma für Goodman-Diagramm

Die Goodman-Diagramme für Biegespannung in den Ösen werden aus den Goodman-Diagrammen für Torsionsspannung umgerechnet mit einem Faktor tau/sigma. Für Schraubendruckfedern ist tauz=56% Rm nach EN 13906-1, für Zugfedern ist tauz=45% Rm nach EN 13906-2, für Schenkelfedern ist sigmaz= 70%Rm nach EN 13906-1. In FED3+ ist deshalb tau/sigma = 0.56Rm/0.7Rm = 0.8. Bei den Ösen der Zugfedern wurde bisher mit tau/sigma=0.5Rm/0.7Rm = 0.715 umgerechnet. Bei Einstellung tauo=tauz=0.56Rm wird dann sigmaoz=tauoz/0.715 = 0.56Rm/0.715 = 0.78Rm. Nach EN 13906-3 ist die zulässige Biegespannung bei Schenkelfedern 0.7 Rm (im allgemeinen Maschinenbau ist die zulässige Biegespannung Sigma = 1.0 Rm). Jetzt kann man unter Berechnungsmethode einstellen, ob man das Goodman-Diagramm Öse wie bisher darstellen will, oder mit dem Umrechnungsfaktor tau/sigma = 0.56Rm/0.7Rm = 0.8 wie für Schenkelfedern. In dieser Einstellung stimmt dann bei tauoz=tauz auch sigmaoz=sigmaz überein. In der neuen Einstellung werden die zulässigen Biegespannungen Sigma etwas kleiner, ebenso die berechnete Lebensdauer (Öse).


SR1/SR1+: Werkstoffdaten für Muttergewinde eingeben

Der Werkstoff für Schraube und Mutter musste bisher aus der Datenbank gewählt werden. Jetzt kann man auch die Werkstoffdaten einzeln eingeben, ohne dafür die Datenbank erweitern zu müssen. In der Quick-Eingabe ist dafür allerdings zu wenig Platz, das geht nur unter Bearbeiten\Mutter.

Die Aufteilung in "Neu" und "Edit" entfällt, es gibt nur noch das Edit-Fenster mit allen Mutterdaten.


WN2+: ISO-Toleranz A..V statt A..S

In WN2+ konnte man den Bereich der ISO-Toleranz für das Nabenprofil zusätzlich zu den DIN 5480 Toleranzen F..M auf A..S erweitern. Jetzt wurde der zusätzliche Bereich nochmals um die ISO-Toleranzen T,U,V erweitert, also "A..V" statt bisher "A..S".


ZAR1+, ZAR5, ZAR7, ZAR8, ZAR1W: Ausdruck Zahnflankentoleranzen ISO 1328 deutsch

Der Text zu den Abweichungen nach ISO 1328 gab es bislang nur in englisch, weil es keine deutsche Version der Norm gab. 5 Jahre hat es gedauert, bis die DIN ISO 1328-1:2018-03 erschien. Diese ist aber nicht aktueller als die englische ISO 1328-1:2013-09, es ist nur die deutsche Übersetzung. Nun hat es weitere 4 Jahre gedauert, bis diese deutsche Version in den Textausdruck von HEXAGON ZAR übernommen wurde.

       Abweichungen von Zahnflanken nach DIN ISO 1328-1:2018-03
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       Verzahnungsqualität                                   6          6     
       ----------------------------------------------------------------------
       Toleranz Profil-Formabweichung    ffalphaT m        12         12     
       ----------------------------------------------------------------------
       Toleranz Profil-Winkelabweichung  fHalphaT m        10         10     
       ----------------------------------------------------------------------
       Toleranz Profil-Gesamtabweichung  FalphaT  m        15         16     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Teilungs-Einzelabweichung    fpT      m        11         11     
       ----------------------------------------------------------------------
       Toleranz des Teilungssprungs      fuT      m        15         16     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Teilungs-Gesamtabweichung    FpT      m        32         40     
       ----------------------------------------------------------------------
       Teilungs-Sektorabweichung k=z/8   Fpk      m        22         26     
       ----------------------------------------------------------------------
       Rundlaufabweichung                Fr       m        29         36     
       ----------------------------------------------------------------------
       Zahndickenschwankung              Rs       m        17         21     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Flankenlinien-Gesamtabw.     FbetaT   m        17         18     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Flankenlinien-Winkelabw.     fHbetaT  m        11         12     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Flankenlinien-Formabweich.   ffbetaT  m        13         14     
       ----------------------------------------------------------------------
       Zweiflanken-Wälzabweichung        Fi"      m        53         66     
       ----------------------------------------------------------------------
       Zweiflanken-Wälzsprung            fi"      m        28         29     
       ----------------------------------------------------------------------
       Tol. Einflanken-Wälzabweichung    FisT     m        43         51     
       ----------------------------------------------------------------------
       Toleranz Einflanken-Wälzsprung    fisT     m        11         11     
       ----------------------------------------------------------------------

ZAR3+: Zahnhöhenfaktoren mit Zahnprofilzeichnung

Mit "Calc Profile" werden die eingegebenen Zahnhöhenfaktoren berechnet und eine Zahnformzeichnung von Schnecke und Schneckenrad angezeigt.


Tip: Datenbanken sichern bei Updates

Wenn Sie Datenbanken selber erweitert oder geändert haben, müssen Sie diese bei Updates sichern. Dann entscheiden, ob die alten Datenbanken mit der neuen Version weiterverwendet oder durch die neuen ersetzt oder aktualisiert werden sollen.
Auch wenn Sie keine Datenbanken geändert haben, kann es sinnvoll sein, den alten Stand zu sichern. Wieso? Wenn z.B. Werkstoffkennwerte geändert wurden und Sie öffnen eine alte Berechnung, wird ein anderes Ergebnis angezeigt als damals. Speichern Sie die alten dbf-Dateien einfach in einem Ordner, z.B. dbf2022. Unter Datei\Einstellungen\Directories können Sie dann einfach zwischen alten und neuen Datenbankdateien wechseln.


Tip: Einstellung "copy dbf->Temp" und Datenbanken ändern bei Netzwerkversionen

Bei Netzwerkversionen gibt es die Einstellung "copy dbf->Temp" unter Datei\Einstellungen\Directories. In dieser Einstellung werden bei Programmstart alle dbf-Dateien in das Temporärverzeichnis kopiert. Das Programm läuft dann meist schneller, weil es keine Netzwerkzugriffe mehr gibt. Voraussetzung: Das Temporärverzeichnis muss auf dem lokalen Rechner sein, z.B."c:\temp". Vor allem im Home-Office hat sich diese Einstellung bewährt, wenn zuhause mit der Floatinglizenz im Betrieb gearbeitet wird. Jetzt hat sich herausgestellt, dass diese Einstellung nicht nur Vorteile hat: Man kann in dieser Einstellung keine Datenbanken ändern, weil nur die dbf-Datei im Temporärverzeichnis geändert wird. Wer Datenbanken ändern will und darf, sollte also diese Option abwählen, Einstellungen speichern, Programm beenden und neu starten.


Tip: cfg Konfiguration in "C:\HEXAGON\"

Beim Programmstart wird die Konfiguration aus dem Arbeitsverzeichnis geladen. Das Arbeitsverzeichnis findet man mit einem Klick der rechten Maustaste auf das Programm-Icon unter "Eigenschaften", "Ausführen in". Eine neue cfg-Datei wird gespeichert oder überschrieben, wenn man im Programm unter "Datei\Einstellungen" den "Speichern" Knopf drückt. Wenn im Arbeitsverzeichnis keine cfg-Datei gefunden wird, sucht das Programm unter "C:\HEXAGON\". Gibt es auch dort keine cfg-Datei, wird ohne Konfiguration gestartet. Das geht problemlos, wenn alle Dateien im selben Ordner liegen. Wird das Programm durch Anklicken einer Berechnungs-Datei gestartet, dann ist das Arbeitsverzeichnis der Ort der Berechnungsdatei. Eine cfg-Datei wird hier meist nicht gefunden, dann wird die Konfiguration aus "C:\HEXAGON" geladen.
Wenn Sie mehrere Versionen eines Programms verwenden, z.B. eine deutsche und englische Version oder eine Einzelplatzlizenz und eine Floatinglizenz, brauchen Sie für jede Version eine eigene cfg-Konfiguration im Arbeitsverzeichnis. Sonst wird immer die cfg-Datei aus "C:\HEXAGON" geladen.


Wörter des Jahres 2022

Ukraine Angriffskrieg Zeitenwende - Sanktionen Energiekrise - Inflation Sondervermögen Gaspreisdeckel Klimawandel.


Absteiger des Jahres 2022:

Corona Killervariante Auffrischimpfung Isolationspflicht Maskenpflicht - Impfpflicht. Corona hat seinen Schrecken beim Großteil der Bevölkerung weltweit verloren. Nachdem fast die Hälfte der Bevölkerung in Deutschland eine nachgewiesene Corona-Infektion hinter sich hat, kann man auf Expertenrat verzichten. Eigene Erfahrung ist die beste Expertise.
Eine Durchseuchung mit dem Coronavirus hat China wohl noch vor sich. Erstaunlich aus westlicher Sicht, dass es im autoritären China keine Corona-Impfpflicht gibt. Da gingen die Republik Österreich und die Bundesrepublik Deutschland diktatorischer vor als die Volksrepublik China.


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