Millionen von Zyklen
Projekt des Monats September 2021Für die Sensortechnik standen bei diesem neu gestalteten Druckaufnehmergehäuse dehnungsbasierte und bruchmechanische Beurteilungen im Vordergrund. Die grösste Herausforderung stellte dabei die Anforderung einer minimalsten Wärmeeinbringung während des kompletten Schweissvorgangs dar.
Zunächst wurde der Schweissprozess in Edelstahl (Schmelzpunkt 1440 °C) dahingehend abgestimmt, dass eine max. Temperatur von 160° C an einem definierten Punkt, mit einem Abstand von 5mm zur Schweissnaht, nicht überschritten wurde. Für die Temperaturkontrolle kamen Aufkleber zum Einsatz, welche auf die vorgesehene Zone geklebt wurde. Bei der Wärmeeinbringung wurden anschauliche Temperaturniveaus erreicht, was die Reaktion von fünf Temperaturanzeigepunkten durch eine rapide Farbveränderung von hellgrau auf schwarz widerspiegelte. Mit einer ausserordentlich schlanken 6.6mm tiefen Naht konnten wir den Sollwert von maximal 160° C mit <132°C prozesssicher erfüllen.
Strukturspannungen sind im Vorfeld mit FE-Berechnungen für das komplette Gehäuse aufgezeigt und optimiert worden. Für die praktische Überprüfung sind mehrere Druckaufnehmer unter dynamischen Lastdeformationen überprüft, sowie die Dauerfestigkeit von >3 Mio. Zyklen in einem Testing Center verifiziert und nachgewiesen worden.
Die Kundenvorgaben sind damit deutlich erreicht und zeigen auch, dass ein Temperaturabbau von >1300°C innerhalb von 5mm nur mit dem Elektronenstrahlschweissverfahren möglich ist. Die Eigenschaften einer hohen Lastwechselfestigkeit mit präzisen Kennwerten können daher bei fortschrittlichen Sensoren erfolgreich kombiniert werden.