Determination of contact stress distribution between metallic contact partners by means of ultrasonics

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Ulf Engel
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2003 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5400390

Für die Ermittlung der wahren Kontaktspannung zwischen metallischen, unter Druck stehenden Kontaktpartnern existiert bislang kein Messverfahren. In der Trennfuge liegt mikroskopisch ein ungleichmäßiger Kontaktzustand vor, der aus Bereichen mit und ohne metallischen Kontakt besteht. Die wahre Kontaktfläche (WKF) in der Fuge ist kleiner als die nominelle Kontaktfläche und ist auf die Einglättung der Rauheitsspitzen zurückzuführen, die sich infolge der wirkenden, äußeren Druckspannung ergibt. Ist dies eine abhängige Größe, wie z.B. in jeglicher Art von Schrumpfverbänden der Fall, so ist umgekehrt die sich einstellende wahre Kontaktfläche ein Maß für die lokal vorliegende Kontaktspannung. Ziel dieses Vorhabens ist es, die Grundlagen für die quantitative Beschreibung dieser Zusammenhänge zu entwickeln. Im Mittelpunkt stehen dabei zuerst der Einsatz der Ultraschallmesstechnik mit messtechnischen und diagnostischen Aufgaben und ihre Korrelation zur Kontaktspannung, für die das Einglättungsverhalten mit Hilfe von Experiment und Simulation quantitativ beschrieben werden muss. Dies bildet die Grundlage für die Entwicklung eines indirekten, auf der Ultraschalltechnik basierenden Messverfahrens für die Kontaktspannung. Dessen Einsatz für die Messung lokaler Kontaktspannungen in Schrumpfverbänden, wie sie für das Betriebsverhalten von armierten Matrizen für die Kaltumformung von großer Bedeutung sind, soll in der weiteren Fortführung untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants