Kurbelwelle gebrochen DLE 170

Bernd Langner

Moderator
Teammitglied
Hallo

Hier zwei Bilder vom 3W120 Kurbelwellenbruch in Höhe des Keils leider finden wir
nicht mehr das abgebrochene Teil. Ist wie auch hier berichtet wird im Flug passiert.

IMG-20201025-WA0012.jpgIMG-20201025-WA0013.jpg

Gruß Bernd
 
Hier bei dem 3W120 erfolgte der Bruch vor dem Lagerinnenring, das Gefüge der Welle erscheint mir gleichmäßig über den Querschnitt.
Das allererste Foto in diesem Thread ist noch unbeeinflusst von der Demontage und zeigt deutliche Unterschiede zu dem Schaden am 3W.

Dominik
 
So ganz hinten in den tiefsten Kellerlöchern meine Gedächtnisses kann ich mich noch vage an eine Diskussionssituation vor einigen Jahrzehnten erinnern: ich habe eine Wellenlagerung mit 3 Lagern vorgeschlagen. Prompt hagelte es von allen Seiten Spott und Häme: Ob ich denn von allen guten Geistern verlassen sei. Sowas sei doch grundsätzlich verboten.
Kann sich vielleicht einer der geschätzten Theoretiker hier an so eine Regel erinnern?
Schließlich haben wir hier eine recht kurze Welle mit 3 Lagern.

Noch 'ne Frage: tritt das Problem nur bei Boxern auf, oder auch bei Einzylindern?

Gruß Andreas
 

akafly

User
danke Bernd für die Fotos vom 3W120!

Mal abgesehen von der dunklen Erscheinung der Bruchfläche auf dem Bild, genauso sollte ein Torsions-Dauerbruch aussehen. Es zeigt die 45 Grad geneigte Bruchfläche und ausgehend von rechts oben breiten sich >Rastlinien< (wie Jahresringe) bis etwa über den halben Querschnitt aus, dann kommt der Restbruch. Ein Dauerbruch dauert, weil die Spannung im Werkstoff über der Dauerfestigkeit und unter der Bruchfestigkeit liegt.
Das Gefüge war gleichmäßig über den gesamten Querschnitt, was auf eine erfolgreiche Wärmebehandlung schließen lässt.

Nun muss man nur die Bilder vom DLE dagegenhalten und seine Rückschlüsse ziehen. Aber bitte nicht wieder die Gebetsmühlen zur großer Propeller in Gang setzen!

Genügend Härtemesswerte sollten das Schadenbild abrunden.

Hat jemand Zugang zum Drahterodieren?
Gruß Rene
 

akafly

User
Hallo Andreas,
eine Welle in 3 Lagern ist überbestimmt. Rundlauffehler bei zugleich steifer Welle führen zu Spannungen und erhöhter Lagerlast. Das sollte(!) mit heutigen Fertigungsmöglichkeiten beherrschbar sein. Auch die Verformungen unter Last ist ein Kriterium, die kann man mit der Auswahl der Lagerung reduzieren oder ermöglichen, ja nachdem was man will.

Die hier betrachteten Wellenbrüche geschahen außerhalb der Lagerungen, d.h. eventuelle Kräfte und Momente durch Rundlauffehler zwischen den Lagern kamen nicht bis zu Bruchstelle.
 
Nein, nein, keine grossen Props. Stattdessen
und in der dortigen Explosionszeichnung die Nummer 18.
Wenn die, nur mal angenommen, über die kreisenden Massen nur ein winziges bisschen Torsion machen würde?
Oder, wie Christian eventuell meint, sich eine minimale Lockerung einstellt?
Dazu fällt mir noch das Verhalten eines mit den Händen ausgelenkten Kinderkreisels wegen der Kreiselpräzession ein.
Gruss Dietmar
 
Zuletzt bearbeitet:
Eine Ergänzung. Ich sehe die Ursachensuche hier nicht herstellerbezogen.
Wenn etwas besonders zu beachten ist, gerade bei der Situation hier, tue ich das und wie ich lese, gibt es Abhilfemöglichkeiten. Meine bisherige 16kg-Extra 300 mit 150er Boxer ist jetzt bei einem Freund im Einsatz.
Klar, dass wir dort mal nachschauen. Gruss Dietmar
 
Hallo Horst, wenn die Zentralschraube sich löst, bleibt der ganze Block; Propelleraufnahme, Zentralschraube, Propeller, und vordere Scheibe durch die Propellerschauben als feste Einheit zusammen. Da dieser Block sich minimal vom Konus löst, besteht keine feste Verbindung mehr zum Kurbelwellenkonus. Dies führt zur Unwucht die immer stärker wird und letztlich zum Bruch der Kurbelwelle führen kann. Das gleiche Problem hatte ich mit einem King 100. Da ich nur mit halber Drehzahl flog und den Motor nach starken Geräuschen sofort ausgestellt habe und gelandet bin, konnte ich den Motor retten. Mit dem schleppe ich noch heute. Seitdem, die Schraubensicherung an der Zentralschraube. Die Zentralschraube kann sich in diesem Block nicht verbiegen oder abreißen da die Kraft über den Konus direkt auf die Kurbelwelle wirkt. Es wäre gut aber unwahrscheinlich den Block mit Propeller usw. zu finden, dann hättest Du mit Sicherheit die Lösung, weil die Zentralschraube dann keine feste Verbindung zum Kurbelwellenstummel haben dürfte. Wäre schön wenn es letztlich eine Klärung zu Deinem Schaden geben würde da sich so Viele Gedanken zu Deinem Schaden gemacht haben.
Hallo Christian,
ich war bei einem Kumpel mit meinen Teilen der wirklich viel Ahnung hat. Deine Idee mit der gelösten Zentralschraube, kann man verwerfen. Es kann beim King vorkommen, da der kein Konus am Mitnehmer hat. Der DLE und einige andere Motoren, die da den Konus haben, gehen sofort aufgrund der Zündung aus, war auch meine Vermutung. Was er festgestellt hat, soweit es ohne Lager ging ist, das die KW minimum 1.5 Zentel verdreht ist. Durch die 3Punkt Befestigung, hat das kleinste Lager aufgegeben, das vordere. Das Lager, hat innen am Lagersitz auf der Kw. deutliche Blaufärbung bist fast Graufärbung und schleifspuhren. Es hat durch die Belastungshitze vermutlich sich ausgedehnt und gefressen. Die Kw ist in dem Bereich des Lagers auch nicht so passgenau bzw. ist das Lager mit viel Toleranz auf der Kw. gewesen, hatte fast schon Spiel. Gemessen wurde der Zapfen und der Innenring am Lager. Der Riss/Bruch der KW entstand genau unter dem Lager. Da der Propeller kein Bodenkontakt hatte, gehe ich von einer nicht ausgerichteten Kw. ab Werk nach dem Verpressen. Deshalb werde ich die Neue eingebaute Kw. Am hinteren Lager mal auf Rundlauf messen, die einfachste möglichkeit.
Wenn jemand die Möglichkeit hat, meine Kaputte Kw. zu checken, Härte etc. zu messen, kann ich die gerne nach persöhnliche Nachricht an mich die zuschicken.
Gruß Horst
 

cs6699

User
Hallo Horst,
es ist richtig, dass nicht alle King- Motoren einen Konus am Propellermitnehmer haben. Herr Haas das bei einigen seiner letzten Motoren geändert. Dies war keine gute Lösung und es kam des Öfteren zu genau den Schäden die auch ich hatte, da auch mein Motor ohne Konus ist. Dennoch spiel dies keine Rolle. Wenn Dein Motor eine Kurbelwellenverdrehung hat, deutet dies auf einen alten Bodenkontakt mit der Luftschraube hin. Dadurch können leicht Schwingungen entstehen und dazu führen, dass sich die Zentralschraube löst. Nochmal, der Motor geht erst aus, wenn der Keil zwischen Kurbelwellenkonus und Propelleraufnahme die beiden Tele nicht mehr verbindet. Und das ist wahrscheinlich erst wenn die Welle abgebrochen ist. Auf Deinem ersten Bild vom Kurbelwellenbruch kannst Du deutlich erkennen, dass der Propellermitnehmer am vorderen Gehäuse im Bereich des Magneten geschleift hat. Dies ist aus meiner Sicht nach leichtem lösen der Zentralschraube und der verkanten Propellereinheit entstanden. Durch die dann entstandene große Unwucht ist das passiert was in Deinem Thread dargestellt ist. Das ist meine Meinung, die nicht richtig sein muss. Dennoch halte ich einen Materialfehler als nicht wahrscheinlich. Schade ist, dass Du die Infos vom Instand- Setzer nicht darstellst. Weitere Kommentare wird es von mir nicht geben, hier klinke ich mich aus.

Bei Bedarf habe ich noch ein Video von den Motorgeräuschen nach Schaden und der Landung des Modells.

Anbei noch ein Link von meinem zerlegten King 100RVS

https://www.rc-network.de/threads/king-140-zerlegen.626922/#post-6569797

Gruß Christian
 
Hallo Christian,
sorry das ich mich falsch ausgedrückt habe. Selbstverständlich ist deine Vermutung eine interessante These die in Zukunft ev. viele Flieger rettet, wenn die Zentrale Schraube mit Schraubensicherung gesichert wird. Es ist auch sehr einfach, diese bei bedarf z.b mit punktuellem erhitzen mit z.b einem Lötkolben zu lösen. Mich hat einfach die Vermutung meines Kumpels eher überzeugt das durch die Verdrehung der Kw, das kann auch bei nicht so gängigen Motorgrößen ab Werk durch ein falsches Ausrichten nach dem Pressen , das Vordere Lager " gefressen" hat und die Kw im Bereich erheblich erhitzt hat. Die Blaufärbung des Lager Rings innen, die Blaufärbung der Kw und die Schleifspuhren deuten deutlich auf eine sich drehende Kw bei stehendem Lagerring hin. Ich hoffe immernoch das jemand den Prop noch findet und ihn zum Modellflugplatz bringt. Durch diesen Treat habe ich auch viel gelernt. Z.b gestern hat mein Kumpel einen 3W170 zerlegt der maximal 30L durch hatte. Die Bela hat beim abheben den Prop in den Boden gerammt, ohne das der Motor aus bzw. der Prop beschädigt wurde. Beim zerlegen des Motors in seiner Werkstatt wurde die Kw vermessen. Diese war um 8.5 Zentel verschoben. Ohne Zylinder, bei einer gewissen Position im eingebauten Zustand, ging die Kw mehrere ° von selber zurück durch die Verkantung. Videos und Bilder gibt es davon bei interesse.
Vielen Dank für die Rege Teilnahme an diesem Treat.
Sollte der Prop auftauchen, melde ich es. Ach, der Reparateur meinte es liegt in so einem Fall meistens an der Großen Latte bzw. die 13 Steigung währe vermutlich in verbindung mit der 30 Latte schuld und das betreffe alle Motoren.
Gruß Horst
 

akafly

User
Horst hat mir freundlicher Weise die Kurbelwelle und das vordere Lager überlassen.
Neben der Härtemessung habe ich weitere Möglichkeiten einer labormäßigen Untersuchung genutzt und möchte Euch wegen des allgemeinen Interesses die wichtigsten Ergebnisse nicht vorenthalten:

Die Welle hatte zweifelsfrei bereits eine Zeit vor dem Bruch direkt unter dem vorderen Lagersitz einen Riss, dessen Flanken aufeinander rieben. Stereomikroskopisch ist deutlich eine polierte Reibfläche erkennbar. Benachbart sind Anlassfarben auf der Bruchfläche, da wo der Innenring blau wurde.
Rissverlauf entsprechend der Torsionsspannung, mit Einschränkung sind Rastlinien erkennbar.
Die Laufbahn des Lager-Innenringes sowie die Laufbahnränder sind unverfärbt.

Man kann den Schadensverlauf wie folgt zusammenfassen:
- Riss(e) im Wellenwerkstoff
- zyklische Drehmomente bewirkten Reibung der Rissflanken, das erhitzte lokal die Welle und die mitlaufende Seite des Lager-Innenringes (vgl. Andreas #65)
- Risswachstum führte zum Ermüdungsbruch (ev. durch Erwärmung beeinflusst).

Um auch die Ursache der Rissbildung zu bestimmen, müsste jedoch weit mehr untersucht werden.

Die Kurbelwelle des DLE zeigte sich gleichmäßig gehärtet und sehr präzise gefertigt. Dennoch ist so ein Schaden nie ganz auszuschließen. Das erinnert noch einmal an die Regel bei allen Propellerantrieben: keine Personen vor oder neben dem Propeller.

Gruß Rene
 
Hallo Rene, das ist doch schon mal mehr stichfeste Information jetzt, super.

Hast du Fotos, und, hättest du die Möglichkeit einen Querschliff der Welle kurz hinter der Bruchfläche zu machen, und das nach Anätzen unter dem Mikroskop zu fotografieren?
Mich würde die Ausbildung der Randhärtezone über den Umfang und die Randhärtetiefe generell interesieren.

Dominik
 

akafly

User
Hallo Dominik,
ich habe Fotos und Aufzeichnungen. Wenn ich mir schon die Mühe mache, dann dokumentiere ich auch. Ingenieurbüros und Werkstofflabore verdienen damit ihr Geld, die sähen das ehr nicht so gerne, würde ich alles hier reinstellen. Aber einzelne Dinge das sollte gehen...
Etwas Metallographie wollte ich schon noch machen, ...wenn ich dazu komme.
Gruß Rene
 

gleching

User
Hallo,
ich habe viel gesucht aber nichts gefunden. Deshalb hier mal ein Fred.
Es geht um Großvolumige Motoren ab 100 ccm.
Mein DLE 170, hat nach nur 40 L im schlepp mit einem 19kg Segler bei viel Wind, geschätzt am Boden 40-50km/h, in 600 m Höhe den Prop, die Nabe usw. abgeworfen.
Anhang anzeigen 11843743
Propeller war (leider) wegen Lärmwerte ein Mejzlik 30x13x3Evo. Am Boden war die Drehzahl knapp 5000Umdrehungen bei 75Db. Eingebaut war das ganze in einem Pafnachbau mit 3.3m bei 18 kg. Geht wirklich gut.
Ich würde gerne einen Meinungsaustausch mit Modellkollegen anstreben die Fachspeziefisch Ahnung haben. Meine Kollegen behaupten das das ein Dle Problem sei. Habe jedoch diesbezüglich keine Infos. Ergoogeln können. Der Motor wurde eingeschickt und repariert. Die Infos. des Instandsetzers würde ich erstmal zurückhalten um hier zu sehen was für Ursachen vermutungen etc. angestrebt werden.
Gruß Horst
Hallo Horst,

mein Beileid!

Tipp: Versuch doch mal, bei Grupp Modellbau ´ne neue Kurbelwelle zu bekommen. Die vertreiben schließlich DLE-Motore in Deutschland (incl. Ersatzteile: http://gruppstore.de/index.php?cPath=28_31_89 ).
Falls Du da nicht weiterkommst: DLE-Motore sind baugleich mit AGM-Motoren (Letztere werden allerdings in D -warum auch immer- nicht mehr vertrieben).

Wenn Du meine Meinung zur Bruchursache wissen willst (ich bin gelernter Maschinenschlosser und Dipl.-Ing. Maschinenbau, Schweißfachingenieur und Schweißgüte-Prüfingenieur):
Das ist ein typischer Terrassenbruch. Der Riss begann links und setzte sich im Laufe der Zeit nach rechts fort. Als er weit fortgeschritten war, konnte der Rest (rechts) die Kurbelwelle nicht mehr zusammenhalten und es kam zum Gewaltbruch (erkennbar an der "sandigen" Oberfläche).
Ursächlich für den ersten Anriss können Kerben (z.B. Dreh- oder Schleifrillen) oder Fehler beim Oberflächenhärten sein. Kurbelwellen werden grundsätzlich Oberflächen-gehärtet und anschließend geschliffen. Wenn die Umwandlung von Perlit- und Bainit*- Gefüge in Martensit und Ledeburit (= Härtegefüge) zu schnell geschieht (Stichwort: Abschrecken), kommt es zur Gefahr der Rissbildung. Die genaue Schadensursache lässt sich z.B. durch eine Härtemessung über den glattgeschliffenen Bruch ermitteln (Messverfahren: Vickers). Da kann man messen, wie tief die Härtungszone der KW ist. Im Kern darf die KW nicht durchgehärtet sein, damit sie elastisch bleibt und nicht nach kurzer Zeit bricht.
Übrigens: Die Härtungszone erreicht man, indem die Roh-Kurbelwelle entweder aufgekohlt oder nitriert wird (also mit Kohlenstoff oder mit Stickstoff angereichert wird) und danach ziemlich schnell abgekühlt wird. Dafür gibts die sog. Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder und das Scheffler-Diagramm, damit man abschätzen kann, wie schnell die Abkühlung (beginnend bei ca. 800 °C) erfolgen muss.

Gruß Guido

* Bainit = Zwischenstufen-Gefüge
 
Zuletzt bearbeitet:

gleching

User
Hallo Dominik,
ich habe Fotos und Aufzeichnungen. Wenn ich mir schon die Mühe mache, dann dokumentiere ich auch. Ingenieurbüros und Werkstofflabore verdienen damit ihr Geld, die sähen das ehr nicht so gerne, würde ich alles hier reinstellen. Aber einzelne Dinge das sollte gehen...
Etwas Metallographie wollte ich schon noch machen, ...wenn ich dazu komme.
Gruß Rene
Hi Rene,
ich kann Dir nur empfehlen, dass Du Dich mit Metallographie beschäftigst. Ist eine hochinteressante Wissenschaft (die man allerdings nicht an einem Tag lernt).

Gruß Guido
 

gleching

User
Hallo Horst,

mein Beileid!

Tipp: Versuch doch mal, bei Grupp Modellbau ´ne neue Kurbelwelle zu bekommen. Die vertreiben schließlich DLE-Motore in Deutschland (incl. Ersatzteile: http://gruppstore.de/index.php?cPath=28_31_89 ).
Falls Du da nicht weiterkommst: DLE-Motore sind baugleich mit AGM-Motoren (Letztere werden allerdings in D -warum auch immer- nicht mehr vertrieben).

Wenn Du meine Meinung zur Bruchursache wissen willst (ich bin gelernter Maschinenschlosser und Dipl.-Ing. Maschinenbau, Schweißfachingenieur und Schweißgüte-Prüfingenieur):
Das ist ein typischer Terrassenbruch. Der Riss begann links und setzte sich im Laufe der Zeit nach rechts fort. Als er weit fortgeschritten war, konnte der Rest (rechts) die Kurbelwelle nicht mehr zusammenhalten und es kam zum Gewaltbruch (erkennbar an der "sandigen" Oberfläche).
Ursächlich für den ersten Anriss können Kerben (z.B. Dreh- oder Schleifrillen) oder Fehler beim Oberflächenhärten sein. Kurbelwellen werden grundsätzlich Oberflächen-gehärtet und anschließend geschliffen. Wenn die Umwandlung von Perlit- und Bainit*- Gefüge in Martensit und Ledeburit (= Härtegefüge) zu schnell geschieht (Stichwort: Abschrecken), kommt es zur Gefahr der Rissbildung. Die genaue Schadensursache lässt sich z.B. durch eine Härtemessung über den glattgeschliffenen Bruch ermitteln (Messverfahren: Vickers). Da kann man messen, wie tief die Härtungszone der KW ist. Im Kern darf die KW nicht durchgehärtet sein, damit sie elastisch bleibt und nicht nach kurzer Zeit bricht.
Übrigens: Die Härtungszone erreicht man, indem die Roh-Kurbelwelle entweder aufgekohlt oder nitriert wird (also mit Kohlenstoff oder mit Stickstoff angereichert wird) und danach ziemlich schnell abgekühlt wird. Dafür gibts die sog. Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder und das Scheffler-Diagramm, damit man abschätzen kann, wie schnell die Abkühlung (beginnend bei ca. 800 °C) erfolgen muss.

Gruß Guido

* Bainit = Zwischenstufen-Gefüge
ERGÄNZUNG

Habe mir die Bilder nochmal etwas genauer angeschaut. Höchstwahrscheinlich begann der Dauerbruch (Terrassenbruch) im Bereich der Paßfeder-Nut. Dort existiert eine hohe Kerbwirkung.
 
Zuletzt bearbeitet:

akafly

User
Oh Gott, ich hätte es wissen müssen, ich bin hier falsch.

Lieber Guido, Diplom- und Schweißgüte-Prüferingenieur. Martensit entsteht nicht aus Perlit oder Bainit sondern ausschließlich aus Austenit. Ledeburit gibt es nur bei Gusseisen, diese Welle wurde aber aus Stahl gesenkgeschmiedet. Gusseisen bräuchte man auch nicht aufkohlen, das hätte eh zu viel Kohlenstoff zum Härten. Wellenkerne hält man nicht elastisch sondern in erste Linie plastisch (zäh) um weiteres Risswachstum zu stoppen.
Ich melde mich dann wieder in ein paar Jahren wenn ich Metallographie erlernt habe...

Oder besser nicht, tschüß ich bin hier weg.
 
Hallo Rene,
bleib milde.
Irgendwann sind wir, ist jeder dran. Wenn du die Unfallgefahr, die persönliche Risikobereitschaft, Erbkrankheiten, die Umwelt- und Genussgifte, den Körperverschleiß und den Krebs überlebt hast, kriecht etwas an dir hoch, was im Frühstadium nur schwer zu erkennen ist. Das führt dann zu Verhaltensweisen, die für andere nur schwer zu ertragen sind und sich rational kaum erklären lassen.
Ich glaube, das passiert hier gerade.
Gruß Andreas
 

gleching

User
Oh Gott, ich hätte es wissen müssen, ich bin hier falsch.

Lieber Guido, Diplom- und Schweißgüte-Prüferingenieur. Martensit entsteht nicht aus Perlit oder Bainit sondern ausschließlich aus Austenit. Ledeburit gibt es nur bei Gusseisen, diese Welle wurde aber aus Stahl gesenkgeschmiedet. Gusseisen bräuchte man auch nicht aufkohlen, das hätte eh zu viel Kohlenstoff zum Härten. Wellenkerne hält man nicht elastisch sondern in erste Linie plastisch (zäh) um weiteres Risswachstum zu stoppen.
Ich melde mich dann wieder in ein paar Jahren wenn ich Metallographie erlernt habe...

Oder besser nicht, tschüß ich bin hier weg.
1.) Nicht Schweißgüte-Prüferingenieur, sondern Schweißgüte-Prüfingenieur (mit DVS- und IIW-Zertifikat),
2.) Martensitisches Gefüge entsteht nicht aus Austenit: Martensit hat, im Gegensatz zu einem austenitischen Stahl, Kohlenstoff eingelagert. Austenitische Stähle sind die klassischen nichtrostenden (und nahezu unmagnetischen) Stähle mit ca. 18% Chrom und ca. 10% Nickel und ganz wenig (ca. 0,05%) Kohlenstoff (bekannt z. B. als V2A (Werkstoff-Nr. 1.4301 und 1.4303)). Natürlich durchläuft jeder Stahl beim Abkühlen auch eine austenitische Phase, aber bei 911 °C ist damit Schluss (siehe ZTU-Schaubilder).
3.) wo istl der Unterschied zwischen "elastisch" und "plastisch"? Ich verrate es Dir: bei einer elastischen Verformung kehrt das Material in die Ausgangslage (= Länge) zurück und bei einer plastischen Verformung wird das Material dauerhaft verformt (Stichwort: Hooke´sche Gerade).
4.) bei Deiner Anmerkung zum Ledeburit hast Du natürlich Recht,
5.) Vielleicht ist es tatsächlich besser, dass Du Dich hier ausklinken willst.
 
Zuletzt bearbeitet:
pylonrazor sieht es schon richtig, bitte kommt mal wieder unter. Wer weiss, vielleicht meldet sich noch ein Uni-Lehrstuhlinhaber?

Ich freue mich jedenfalls, die Infos aus Euren letzten Posts zu lesen, danke dafür.

Und, mir ging es darum abzuschätzen, können unsere Grossmotoren etwa Schaden nehmen durch übergrosse Props wegen "Abbremsung".
Oder, verdient der Motor schon nach >einer< heftigen Bodenberührung mit laufendem Prop einen vorsorglichen Wellen-Austausch oder zumindest eine kritische Prüfung.
Nur, wie kann die aussehen, wie und womit prüfe ich den ordnungsgemässen Rundlauf der Welle nach Bodenberührung?
Ich würde meinen Motor dann wohl zum Service schicken. Gruss Dietmar
 
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