Hohe Druckeigenspannungen reduzieren Anlagenausfälle

Pneumatic Impact Treatment – PIT Hohe Druckeigenspannungen reduzieren Anlagenausfälle

25.05.2011Redakteur: Claudia Otto

Unter Pneumatic Impact Treatment (PIT) versteht man eine mit Druckluft betriebene Form des höherfrequenten Hämmerns. Durch gezieltes Einbringen hoher Druckeigenspannungen können damit schadensbedingte Anlagenausfälle auch bei nachträglicher oder präventiver Anwendung reduziert werden.

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Bild 1: Die FEM-Darstellung einer Schweißnaht, oben im geschweißten Zustand mit hohen Zugeigenspannungen in rot und unten PIT-behandelt mit hohen Druckeigenspannungen in blau. (Bild: Pitec)

Dass man mittels Hämmern Druckeigenspannungen erzeugt, die sich positiv auf die Schwingfestigkeit auswirken, ist schon sehr lange bekannt. Jedoch war die Wirkung der dazu verwendeten herkömmlichen Luftmeißel oder auch Nadelhämmer so ungleichmäßig und oft auch oberflächlich, dass dieses Hämmern wegen der mangelnden Reproduzierbarkeit nie anerkannt wurde.

Ultrasonic Impact Treatment sorgte für maximierte Wirkung

In den Siebzigerjahren hat Dr. Efim Statnikov für die russische Marine mit dem Ultrasonic Impact Treatment, kurz UIT, das erste höherfrequente Hämmerverfahren entwickelt, welches durch die optimierte sowie gleichmäßige Intensität die Wirkung maximierte sowie reproduzierbar machte.

Das heutige Team der Pitec GmbH, welches die UIT-Technik in Deutschland bekannt machte, unterstützte später die Entwicklung des Pneumatic Impact Treatment, kurz PIT, welches mit moderner Drucklufttechnik betrieben wird und daher deutlich kompakter, leichter und auch wesentlich günstiger als sein Vorgänger ist. Durch die hohe Reproduzierbarkeit sowie die wirklich guten Ergebnisse gewinnt die PIT-Technik immer mehr zufriedene Kunden auf den unterschiedlichen Märkten wie dem Schienenfahrzeugbau, dem Maschinenbau, den Herstellern und Betreibern von Industrieanlagen, der Forschung und Entwicklung, dem Automotivebereich, dem Stahl- und Brückenbau, dem Anlagen- oder dem Behälterbau. Beim höherfrequenten Hämmern werden lokal sehr hohe Druckeigenspannungen in die Oberfläche von Bauteilen eingebracht, die auch bei höherfesten Stählen deren Streckgrenze erreichen (siehe Bild 1).

PIT verbessert Ermüdungslebensdauer und -festigkeit deutlich

Aufgrund der Bolzenform wird gleichzeitig die Kerbwirkung an zum Beispiel Nahtübergängen von Schweißnähten oder auch Zapfenübergängen von Wellen geometrisch entsprechend entschärft (siehe Bild 2 in der Bildergalerie). Das Ergebnis ist die deutliche Verbesserung der Ermüdungslebensdauer und -festigkeit.

In den Wöhlerversuchen (siehe Bild 4) an einer Kreuzprobe aus S355 zeigt sich eine Verbesserung von unbehandelt rund 70.000 Lastwechseln (LW) auf PIT-behandelt rund 700.000 LW, was einer Erhöhung der Lebensdauer auf das Zehnfache entspricht. Von unbehandelt rund 600.000 LW auf PIT-behandelt „dauerfest“ entspricht in diesem Fall 5 Mio. LW ohne Anriss. Außerdem steigt die mögliche Belastbarkeit bei gleicher Ermüdungslebensdauer von unbehandelt zu PIT-behandelt um mehr als das Doppelte.

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