FEM Analyse des Verspannungszustandes an einem Stahlflansch und den Auswirkungen auf die Dichtverbindung (Bild: DONIT)
05.03.2021 Leichtbau und Energieeffizienz – nicht ohne moderne Werkstoffe
Neuer Dichtungswerkstoff ermöglicht moderne Getriebedesigns
Die im Leichtbau verwendeten Gehäusematerialen verändern u.a. die Einbauräume für Dichtungen. Ein neuer Werkstoff löst die daraus resultierenden Probleme.
Im Zuge der aktuellen Trends wie Leichtbau und Energieeffizienz werden auch im Getriebebau zunehmend neue Gehäusewerkstoffe eingesetzt. Ein bei der Konstruktion von Dichtstellen zu beachtendes Thema sind – je nach Material unterschiedliche Gehäuseverformungen – je nachdem, ob Gusseisen, Aluminium- oder Aluminium-Magnesiumlegierungen o.ä. für die Gehäuse verwendet werden. Den unterschiedlichen Materialverformungen wird konstruktiv durch entsprechende Verrippung und Versteifung Rechnung getragen. Trotz dieser konstruktiven Bauteilanpassungen bleiben die Anforderungen an Deckeldichtsysteme hoch. Folgende Aspekte müssen in diesem Kontext berücksichtigt und beherrscht werden:
• geringe Steifigkeit von Deckel und/oder Gehäuse
• große Abstände zwischen den Verschraubungen bei komplexen Geometrien
• niedrige verfügbare Schraubenkraft
Alle drei Kriterien führen i.d.R. zu einer ungleichmäßigen und unzureichenden Flächenpressung auf die Dichtung und damit zwangsläufig bei der Montage oder spätestens im Betrieb zur Leckage. Welche Deformationen bereits bei einem Standardflansch im Bereich des Rohrleitungsbaus auftreten können, zeigt Bild 1. Die FEM-Analyse des Verspannungszustandes an einem Standard-Stahlflansch verdeutlicht die Problematik. Diese kann auch auf andere Geometrien und Werkstoffe übertragen werden. Je nach Auslegung und Design eines Getriebes wird die gezeigte Verformung einen vielfachen Wert erreichen. Daraus resultierte die Anforderung an einen modernen Dichtungswerkstoff, der in der Lage sein muss, unabhängig vom Bauteilmaterial und den Rahmenbedingungen, eine sichere Abdichtung zu ermöglichen.
