Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter October 31, 2020

LCF Fracture in Helical Tension Springs of Medium Voltage Switches

Niederzyklische Schwingbrüche in Spiralzugfedern von Mittelspannungsschaltern
A. Neidel, E. Cagliyan, T. Gädicke, V. Hartanto and S. Riesenbeck
From the journal Practical Metallography

Abstract

Helical tension springs used in switch mechanisms of medium voltage switches failed prematurely in test rigs. The switch mechanism assemblies did not reach the required number of cycles to failure. The springs failed by low cycle fatigue fracture. They were phosphate coated for corrosion protection but not shot peened. The material used for the springs is a usual patented spring steel. Chemical composition, mechanical properties, and microstructure of the failed springs and a reference spring alike were all unremarkable. The subject springs were assembled and rig tested at three different locations but failed only at two of them, not in the third. It was concluded that misalignment from assembly was the root cause of failure.

Kurzfassung

Bei Spiralzugfedern, die in Schalterantrieben von Mittelspannungsschaltern eingesetzt werden, kam es bei Tests am Prüfstand zum frühzeitigen Versagen. Die Schalterantriebe als Baugruppe erreichten vor ihrem Versagen nicht die geforderte Anzahl von Zyklen. Grund für das Versagen der Federn waren niederzyklische Schwingbrüche. Die Federn waren zum Schutz vor Korrosion phosphatiert, jedoch nicht kugelgestrahlt worden. Das Federmaterial ist ein gängiger patentierter Federstahl. Die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften sowie die Mikrostruktur der gebrochenen Federn sowie einer intakten Vergleichsfeder waren gleichermaßen unauffällig. Die betreffenden Federn wurden an drei verschiedenen Standorten montiert und am gleichen Ort in Prüfständen getestet. Zum Bauteilversagen kam es jedoch nur in zwei dieser Standorte, nicht am dritten. Es wird davon ausgegangen, dass der Hauptgrund für das Bauteilversagen in einem montagebedingten Fluchtungsfehler liegt.


Übersetzung: V. Müller


References / Literatur

[1] Gädicke, T.; Cagliyan, E.; Riesenbeck, S.: Internal Report BLN MT/2016/0633, Berlin, December 21, 2016 Search in Google Scholar

[2] VDI-Richtlinie 3822 Blatt 2, Schadensanalyse – Schäden durch mechanische Beanspruchungen Search in Google Scholar

[3] DIN 17223 (withdrawn) Search in Google Scholar

Received: 2020-02-27
Accepted: 2020-05-25
Published Online: 2020-10-31
Published in Print: 2020-11-16

© 2020, Carl Hanser Verlag, München