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Stahleigenschaften & Rechner für zulässige Spannungen
Wählen Sie eine Stahlsorte, um die mechanischen Eigenschaften anzuzeigen. Berechnet die zulässige Spannung nach ASME, die Dauerfestigkeit und die Sicherheitsfaktoren für verschiedene Belastungsarten.
Eigenschaften & Zulässige Spannung
ASME Zulässige Spannung
Gemäß ASME BPVC Section VIII Division 1 beträgt die zulässige Spannung bei Raumtemperatur:
Bei austenitischen Edelstählen (die eine signifikante Kaltverfestigung aufweisen) verwendet ASME Rm/2,4 anstelle von Rm/3,5.
Dauerschwingfestigkeit
Für ungekerbte, polierte Stahlproben unter rotierender Biegung:
Die tatsächliche Dauerfestigkeit erfordert Modifikationsfaktoren für Oberflächenbeschaffenheit (ka), Größe (kb), Zuverlässigkeit (kc) usw.:
Sicherheitsfaktoren nach Belastungsart
| Lastart | Faktor n | Auslegungsspannung |
|---|---|---|
| Statisch (Fließen) | 1.5 | Rp0,2 / 1,5 |
| Statisch (Bruch) | 2,4–3,5 | Rm / 2,4 oder Rm / 3,5 |
| Pulsierende Ermüdung | 2.0 | Se / 2,0 |
| Wechselseitige Ermüdung | 2.5 | Se / 2,5 |
| Aufprall / Schock | 3,0–5,0 | Rp0,2 / n |
Praktisches Beispiel
Eigenschaften: Rp0,2 = 900 MPa, Rm = 1100 MPa
σ_allow (ASME) = min(900/1,5, 1100/3,5) = min(600, 314) = 314 MPa
Se = 0,5 × 1100 = 550 MPa (unverändert)
Pulsierende Ermüdung: 550/2,0 = 275 MPa
⚠️ Hinweis: Die angegebenen Eigenschaften sind typische Werte. Die tatsächlichen Eigenschaften hängen von der Wärmebehandlung, der Querschnittsgröße und dem Werkstoffprüfzeugnis ab. Verwenden Sie für Auslegungsberechnungen stets zertifizierte Werte.
σ_allow = min(Rp0.2/1.5, Rm/3.5) für unlegierte und legierte Vergütungsstähle. Für austenitische nichtrostende Stähle gilt: min(Rp0.2/1.5, Rm/2.4), da diese sich stark kaltverfestigen. Der jeweils kleinere Wert ist maßgebend, um sowohl unzulässiges Fließen als auch Bruch auszuschließen.
Für Stähle mit Rm < 1400 MPa gilt näherungsweise: Se ≈ 0,5 × Rm. Für Rm ≥ 1400 MPa gilt: Se ≈ 700 MPa (Sättigung durch nichtmetallische Einschlüsse). Diese Dauerfestigkeitswerte gelten für polierte, ungekerbte Proben — für reale Bauteile müssen Abminderungsfaktoren berücksichtigt werden.
Statisch: 1.5 gegen Streckgrenze. Bruch: 2.4–3.5 gegen Zugfestigkeit. Schwellende Ermüdung: 2.0 gegen Se. Wechselnde Ermüdung: 2.5 gegen Se. Stoßbelastung: 3.0–5.0 gegen Streckgrenze. Höhere Sicherheitsfaktoren bei unsicheren Lastannahmen oder sicherheitskritischen Bauteilen.
Die 0,2%-Dehngrenze (Prüfspannung) — jene Spannung, die eine bleibende plastische Dehnung von 0,2% verursacht. Sie dient in der Konstruktion als Ersatzstreckgrenze für Werkstoffe ohne ausgeprägte Streckgrenze, wie etwa austenitische Edelstähle.
Erheblich. Vergüten (Q&T) steigert die Festigkeit (höhere Rp, Rm), verringert jedoch die Bruchdehnung (niedrigere A%). Normalglühen liefert ausgewogene mittlere Kennwerte. Weichglühen ergibt minimale Härte und beste Umformbarkeit. Geben Sie daher immer den Wärmebehandlungszustand an.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
