De levensduur van een draad bepalen: Sneller, nauwkeuriger en voordeliger – zelfs voor aangepaste oplossingen

Draadspindels en -moeren vormen al sinds het begin van de industrialisatie een centraal onderdeel van het moderne leven. Een verbazingwekkend feit: op dit moment is het praktisch onmogelijk om hun duurzaamheid en slijtage te voorspellen, wat van cruciaal belang is voor het veiligstellen van uw investeringen. Maak kennis met het nieuwe TriboLife schroefdraadtestsysteem: het kan slijtage snel reproduceren door middel van experimentele tests, waardoor dure duurtestopstellingen grotendeels overbodig worden.

Wrijving produceert warmte. Zelfs niet-ingenieurs kunnen deze bewering gemakkelijk begrijpen. Maar wrijving is veel meer. Om precies te zijn is wrijving de weerstand die optreedt wanneer twee lichamen die met elkaar in contact komen, bewegen. Wrijving geeft grip. Wrijving zorgt ervoor dat we na het douchen op een vochtige tegelvloer tot stilstand komen.

Oude wetten van wrijving uit 1699 – en veel onbeantwoorde vragen

Er zijn veel voorbeelden van het positieve effect van wrijving. Maar wrijving veroorzaakt ook veel consternatie voor ingenieurs en technische toepassingen, wat goed te zien is aan het voorbeeld van draadspindels. Als draadspindels worden ingebouwd in machines en systemen, worden ze meestal blootgesteld aan zware belastingen. Betrouwbaarheid en maximale duurzaamheid zijn daarom van bijzonder belang, vooral in het geval van hefapparatuur. Het probleem: zelfs vandaag de dag vindt de wetenschap het nog steeds moeilijk om wrijvingskrachten nauwkeurig te berekenen. De wrijvingswetten die we vandaag de dag gebruiken, zijn terug te voeren tot Guillaume Amontons in het jaar 1699.

In draden en machines: Wrijving leidt tot trillingen

De effecten van statische wrijving en glijwrijving hebben een directe invloed op de trillingen van het werkstuk en maken het daarom moeilijk om de levensduur van schroefdraad betrouwbaar te voorspellen. Onderzoekers richten zich nu echter weer op dit onderwerp. Als we op atomair niveau naar de oppervlakken van twee contactvlakken kijken, tonen metingen aan dat oppervlakken boven een bepaalde amplitude extreme trillingen ondervinden. Deze trillingen gaan door als trillingen in de draad en zijn op atomair niveau volledig ongeordend en chaotisch. Met andere woorden: wrijving is en blijft moeilijk te berekenen in exacte getallen. In de praktijk zijn voor een betrouwbare uitspraak over de duurzaamheid en levensduur van schroefdraad vaak langdurige stresstests van vele weken nodig. De simulatie van veroudering neemt middelen in beslag, kost veel geld en zet de productiviteit onder druk.

“Als draadspecialisten worden we natuurlijk voortdurend gevraagd naar de levensduur van onze producten”, zegt Moritz von Soden, Managing Director van Bornemann Gewindetechnik. “Onze ingenieurs moeten dan de complexiteit van fysieke wrijving uitleggen. Vooral voor trapeziumvormige schroefdraden zijn er nauwelijks betrouwbare berekeningsmethoden. In samenwerking met SincoTec Test & Engineering GmbH zijn we er echter in geslaagd om een testprocedure te ontwikkelen waarmee we de levensduur van een spindel/moer-systeem zeer nauwkeurig en veel sneller kunnen bepalen.”

Innovatief, snel, nauwkeurig: het TriboLife draadtestsysteem

Vermoeiingsschade wordt over het algemeen gebruikt om de levensduur van onderdelen in de machinebouw te berekenen (een materiaalbreuk bijvoorbeeld). Voor schroefdraad is “totale uitval” echter een minder belangrijke factor dan de berekening van slijtage. Vooral in het geval van trapeziumvormige schroefdraden is het ontwerp daarom niet synoniem met de berekening van de levensduur.

Met TriboLife kunnen verouderingsprocessen sneller dan ooit experimenteel worden gereproduceerd. Langdurige testen op speciaal ontworpen proefbanken worden hierdoor grotendeels overbodig. Voorbelastingen van enkele tonnen kunnen worden toegepast. Er kan een enorme variëteit aan verschillende smeermiddelen worden gebruikt. Interactie tussen moer en schroefdraad is verzekerd dankzij een vrij instelbare hoek. Bovendien kan de schroefdraad tijdens het testen worden blootgesteld aan een breed temperatuurbereik. TriboLife bereikt testfrequenties van 25 hertz, wat betekent dat de slijtage die na 10 jaar optreedt binnen een week kan worden gereproduceerd. Voor veel ontwerpers, vooral degenen die werken aan nieuwe ontwikkelingen, is dit soort betrouwbare slijtagegegevens belangrijk, vooral als het gaat om het vergelijken van materialen en productiemethoden in verschillende testseries met elkaar.

Experimentele berekening van de levensduur voor complexe schroefdraadcomponenten

“Het nauwkeurig voorspellen van de levensduur van schroefdraad is nog steeds een uitdaging, zelfs met TriboLife. Maar het toepassingsgebied is breed. Het snelle testsysteem is echt een voordeel, vooral voor het correct ontwerpen van trapeziumdraad”, legt Dipl.-Ing. Steffen Krause, hoofd ontwikkeling bij SincoTec Test & Engineering GmbH, uit. “Het stelt onze samenwerkingspartner Bornemann in staat om veeleisende klanten op een geheel nieuw niveau te helpen. Vergeet niet: tot nu toe waren intensieve duurtesten simpelweg te duur voor de meeste toepassingen. Met TriboLife kunnen we meer doen – we kunnen in de toekomst nauwkeurige uitspraken doen over slijtage en levensduur, zelfs voor speciale schroefdraden.”

Je kunt ook meer informatie over TriboLife vinden op YouTube:

Over Bornemann

Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) produceert schroefdraad in alle speciale vormen en maten. We produceren op maat gemaakte oplossingen voor heftechnologie en hydraulische staalbouwtoepassingen, en platformuitrusting en schuifafsluiters voor stuwdammen, om er maar een paar te noemen. Naast uitdagend, zeer nauwkeurig werk op het gebied van stompschroefdraad, draadschroeven en meervoudige schroefdraad, richten we ons ook op de productie van grote, kant-en-klare trapeziumdraadspindels en moersets. Elk bewerkbaar materiaal kan als uitgangsmateriaal worden gebruikt. De standaardmaten voor draadspindels variëren in diameter van 10 tot 300 mm en tot 10 m lengte. Langere lengtes tot 100 m kunnen worden geproduceerd in meerdelige ontwerpen. Het geoptimaliseerde productieproces van Bornemann produceert schroefdraadoppervlakken met een kwaliteit die gelijkwaardig is aan geslepen schroefdraad.