Steckachsen TR 3 / 4 - warum bricht es?

[head_guy6]

Faulty manufacture, faulty heat treatment, wrong material.

Forged EN24 (T condition after harden and temper) shaft is essential.

BS 970 817M40 > ie. 4340
(EN24) A nickel chromium molybdenum steel with high strength and toughness. Used for gears axles and high strength studs. Supplied as rolled, annealed and hardened and tempered. Supplied as black round or square bar.

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42CRMo4 = EN19 (roughly speaking)/ ie.4140-4142
Crankshaft steel low grade eg Jaguar 4.2L XK.

BS 970 709M40
(EN19) A 1% typical chromium molybdenum steel with higher molybdenum. Can be induction hardened. Used for gears, and high strength shafts etc.
Suitable for higher strength applications when resistance to shock is required. Available annealed. Supplied as black round or square bar.


4340 is stronger than 4140/4142.

4140 that has been Hot Rolled, and Normalized has a tensile strength of 148,000 PSI, and a yeild of 95,000 PSI.

4340 that has been Hot Rolled, and Normalized has a tensile strength of 185,000 PSI, and a Yeild of 125,000.

[MadMarx]

Faulty manufacture, faulty heat treatment.

Forged EN24 (T condition after harden and temper) shaft is essential.

na dann paßt meine schätzung doch recht gut:

EN24 = 40NiCrMo6 oder 34CrNiMo6 - was ich so im netz gefunden habe

entspricht in etwa den eigenschaft eines 42CrMo4

[head_guy6]

Faulty manufacture, faulty heat treatment.

Forged EN24 (T condition after harden and temper) shaft is essential.

na dann paßt meine schätzung doch recht gut:

EN24 = 40NiCrMo6 oder 34CrNiMo6 - was ich so im netz gefunden habe

entspricht in etwa den eigenschaft eines 42CrMo4

42CRMo4 has NO NICKEL. (4140)

NOTHING LIKE

40NiCRMo6 (4340) is NICKEL alloy which is what makes it much TOUGHER!

Take some advice sometimes I have MADE stub axles and transmission shafts you haven't.

[MadMarx]

Meine Berechnung erfordert lediglich die Zugfestigkeit des Stahls, darum ist die Gesamteigenschaft zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht wichtig.

Sobald das Design erstellt ist, kümmere ich mich um die Materialauswahl.

Aber vielen Dank für Deine Hinweise. Jederzeit gerne mehr davon.

Grüße
Chris

PS: mein Favorit wäre ein X19NiCrMo4

[head_guy6]

The design of the TR4 axle shaft is totally WRONG.
It was made for a simple car with cross ply tyres and low stress.

Making the cross section area largest at the hub bearing end then decrease into the wheel hub with a square root form woodruff key is suicidal.

This concentrates stress into exactly the wrong place, where constant shaft flex in triple sheer fatigue will fail the shaft every time.

Check out how they did the DOLOMITE SPRINT works type LSD type output shaft. They are MUCH LARGER with pressure rolled splines.
You will NEVER have seen one, because they were never advertised or listed in any BL parts catalogue.

Those do not break.

You should also consider making a ONE PIECE shaft with integral hub and roller bearing held on by a "pince" spacer that you have to heat up to red heat to drop onto the shaft as they use on Alfa Romeo LSD live axles.

Trying to replicate a TR4 axle shaft the way you are, without forging, pressure roller splining, proper hobbing & heat treatment expertise, will result in failure every time.

You have no experience in this type of work, but Dana and Land Rover have more than 60years experience in this type of operation.

[MadMarx]

Ich möchte nicht eine Kopie der TR4 Welle herstellen, sondern das Porsche Design adaptieren.

[darock]

Und was ist mit einer Reglement Änderung?

Ich meine, wenn hier eine offensichtliche Schwachstelle liegt und sogar schon fast jemand deswegen gestorben ist? Für mich ist hier ganz klar der Punkt wo Originalität aufhört.

Warum nicht ein frei erhältliches Design wie oben schon genannt einfach als legale Alternative in das Reglement aufnehmen?

Du kannst solche Umbauten vielleicht noch machen aber es gibt Leute die an die originale Achse gebunden sind. Finde das fahrlässig ...

Bernhard

[MadMarx]

Und was ist mit einer Reglement Änderung?

eher fließt wasser bergauf, bevor die FIA ein reglement ändert.

ich möchte letzlich eine einfache plug&play konstruktion entwerfen, die dann am ende zu einem bezahlbaren preis für jedermann zu haben ist.

grüße
chris

[V8]

Ich mach es immer so, dass ich nachsehe,
wie man das Problem heutzutage löst.

Es gibt auf jeden Fall auch Teile die halten, ich bin jahrelang ET-20
7 Zöller mit 245er Reifen mit Verbreiterung und den V8 gefahren.
Schnellste Ringzeit war locker unter 11 Minuten.
Also die Achse wurde schon gefordert und hielt doch.

Also gäbe es für mich zwei Wege:
Entweder die kritischen Teile regelmäßig vernünftig prüfen
(und das ist nicht rot/weiss/PT, den Fehler hatten wir neulich)
sondern Magnetpulverrissprüfung mit Feld- und Stromdurchflutung.
(Das Teil ist dafür ideal und es gibt keinen Grund im Renner weniger
als diesen Aufwand zu betreiben)

Oder....
man nimmt eine andere, moderne Welle aus einem Starrachser
und arbeitet die um. Die sind einteilig und haben die Schwachstellen gar nicht mehr.
Man könnte sie sogar kürzen und wieder zusammenschweißen, bzw. die richtige
Verzahnung in korrekter Länge an so ein Schmiedeteil anschweißen lassen.

Selber schmieden scheidet irgendwie aus ohne nennenswerte Stückzahl
auch die Verzahnung auf die Welle bringen ist nicht "ohne" und da ist eine
aufwändige Wärmebehandlung notwendig.
Hab das grad an einem Oldie verfolgt, da mußten drei Wellen gemacht
werden, bis es gehalten hat. Am Ende wars 42CrMo4 und vergüten.

Selber drehen ginge natürlich, aber wäre so eine Material- und Energieverschwendung,
dass man nur im äußersten Notfall daran denken kann. Genau deswegen haben
die ja früher das Teil aus einer dünnen Welle und einem Teller zweiteilig gefertigt.
Die wußten damals auch schon, dass es da Probleme geben kann.

[MadMarx]

also mit schweißarbeiten an so einer welle wäre ich nicht glücklich. schweißen trägt immer eine metallurgische kerbe ins material ein, was dann auch wieder zum bruch führt.

mal sehen, wohin die reise geht bei der achse.

jedenfalls die gewaltbruch fläche nimmt auf den fotos ca. 2/3 des querschnitts ein. das heißt, es ist zwischen erstem anriß und abbruch nur wenig zeit vergangen.
es könnte also sein, daß man den riß nicht rechtzeitig vorher erkennt.

[V8]

also mit schweißarbeiten an so einer welle wäre ich nicht glücklich. schweißen trägt immer eine metallurgische kerbe ins material ein, was dann auch wieder zum bruch führt.

Ich fand das auch ambitioniert, aber in der Sportabteilung von GKN
haben die mir versichert, dass sogar die Wellen von einigen
Rallye Quattros so präpariert wurden.

Nur die pure Welle wird verschweißt und aufwändig wärmebehandelt.
Keine Hülse drüber, keine Verstärkung.........
Wenn man dann berücksichtigt, dass man ja hier die Trennlinie dicht
an die Verzahnung legen kann, wo die Biegekräfte gering sind
und nur Torsion wirkt....

Da man im Fall der Fälle nur den Antrieb verliert und nicht mehr das Rad
finde ich die Lösung immer noch optimal.
Meine Antriebswellen sind ja so verschweißt worden.
Hält bislang prima ohne Wärmebehandlung.
War dabei noch nicht nötig.

[MadMarx]

wichtig ist auch, daß die sollbruchstelle verlegt wird.

momentan liegt die bruchstelle im radflansch bereich. das bedeutet, man verliert sein rad beim bruch.

ich stelle mir vor, die konstruktion im radflansch bereich so zu verstärken, daß die sollbruchstelle hinter das radlager rutscht.

dann kann beim bruch das rad nicht mehr verloren gehen und das auto kommt sicher zum stehen.

[head_guy6]

dann kann beim bruch das rad nicht mehr verloren gehen und das auto kommt sicher zum stehen.

Stupid engineering argument No1.
You engineer things NOT to break, not IF or WHEN it breaks.

[MadMarx]

I don't agree.

A good engineer has always a plan B if things go wrong.
Called foreseeing the worst case.

[darock]

Wenn du die Welle stabil genug auslegst ist wahrscheinlich die Verzahnung am Differential mit der Kerbe die nächste Schwachstelle.

Habe zufällig gerade für eine Prüfung zu lernen wo genau das vorkommt, total interessant deine Bilder mit dem was im Skriptum steht zu vergleichen. Lernt sich gleich viel leichter wenn man Theorie mit Realität verknüpfen kann.

Bernhard