Zum Inhalt springen

Kaltaufweitung — BACC 5060 — Ermüdungslebensdauer +300%

Cold
Working

Verfahren — Cold Working

Kaltaufweitung von Befestigungsbohrungen zur Einbringung von Druckeigenspannungen um die Bohrung. Vervielfacht die Ermüdungslebensdauer um mindestens das Dreifache. BACC 5060-konform für primäre Luftfahrtstrukturen.

Auf einen Blick
Verfahren
Cold Working
Normen
BACC 5060 · ABP1-4100 · MIL-HDBK-516 — NADCAP-Rahmen
Einsatz
Beim Kunden vor Ort — 50+ Länder · 24/7 AOG · Werkstatt Bordeaux
Leistung
Ausführung · Verfahrensqualifizierung · Bedienerschulung · Werkzeuglieferung
Angebot
Antwort innerhalb von 12 Arbeitsstunden — Bauteil beschreiben →

Geltende Normen

BACC 5060ABP1-4100MIL-HDBK-516

So funktioniert es

So funktioniert es

Auch genannt Cold Expansion, Kaltaufweitung oder Kaltverfestigung von Bohrungen — alle Bezeichnungen meinen dasselbe Verfahren.

Cold Working — oder Kaltaufweitung von Bohrungen — besteht darin, einen Dorn mit leicht größerem Durchmesser durch eine Verbindungsbohrung zu ziehen und so eine kontrollierte radiale plastische Verformung (typisch 3 % bis 6 % des Nenndurchmessers) zu erzeugen. Diese Verformung erzeugt um die Bohrung ein residuelles Druckspannungsfeld hoher Intensität und großer Tiefe (mehrere Millimeter radial).

Bohrungsränder sind die klassische Initiierungsstelle für Ermüdungsrisse an Luftfahrtstrukturen. Durch Einbringung eines Druckfeldes verzögert Cold Working die Rissinitiierung und -ausbreitung erheblich: Die Ermüdungslebensdauer wird je nach Legierung und Belastung um das 3- bis 10-Fache verlängert. Das Verfahren ist durch Boeing (BACC 5060) normiert und wird von der gesamten zivilen Luftfahrtindustrie übernommen.

Zwei Techniken existieren: Split Sleeve (Fatigue Technology — einweg­geschlitzte Hülse zwischen Dorn und Bohrung, Oberflächengüte erhalten) und Split Mandrel (West Coast Industries — geschlitzter Dorn, der sich in der Bohrung öffnet, schneller in der Serienproduktion).

Offizielle FTI-Partnerschaft (Fatigue Technology). Kronos Engineering ist offizieller Partner von FTI, dem Erfinder des Split Sleeve Cold Expansion™ — einem von nur zwei weltweiten Cold-Expansion-Akteuren. Wir liefern Originalwerkzeug (Dorne, geschlitzte Hülsen, Lehren, Puller), qualifizieren das Verfahren nach BACC 5060 und OEM-Spezifikationen und schulen Ihre Bediener. Wir beherrschen auch das Split-Mandrel-Verfahren (WCI) für eine objektive Technologiewahl gemäß Ihrer Spezifikation.

Typische Anwendungen

Typische Anwendungen

Verbindungsbohrungen an Primärstruktur Flugzeug

Tragflächenholme, Rumpfspanten, Verstärkungen — ursprüngliche Cold-Working-Anwendungen, historisch für die Boeing 707 entwickelt.

Wartungsrückläufer — Lebensdauerverlängerung

An im Betrieb befindlichen Flugzeugen wird Cold Working bei planmäßigen Wartungen zur Verlängerung der Betriebslebensdauer kritischer Bohrungen angewendet.

Reparatur nach Detektion eines Ermüdungs­risses

Stop-Hole + Cold Working: bewährte Reparaturtechnik, um die Ausbreitung eines initiierten Risses zu blockieren.

Strukturbohrungen Offshore und Bahn

Nicht-Luftfahrt-Anwendungen: Öl­plattformen, Eisenbahnwagen, Brücken.

Reparatur Militärstruktur

Kampfflugzeuge, Hubschrauber — Cold Working im Rahmen von Service-Life-Extension-Programmen.

Serienfertigung Neuteile

Integration in moderne Luftfahrt-Produktionslinien (A350, 787, F-35).

Parameter nach Werkstoff

Parameter nach Werkstoff

WerkstoffAufweitungsgradBevorzugte Technik
Aluminium 2024-T33,5-4,5 %Split Sleeve oder Split Mandrel
Aluminium 7075-T63,8-4,5 %Split Sleeve bevorzugt
Titan Ti-6Al-4V3,0-3,8 %Split Sleeve obligatorisch
Edelstahl A2862,5-3,2 %Split Sleeve
Inconel 7182,0-2,8 %Split Sleeve + angepasste Schmierung

Die Wahl des Aufweitungsgrads hängt von der Duktilität des Werkstoffs und der Dicke des Bauteils ab. Ein zu niedriger Wert erzeugt keine nutzbaren Eigenspannungen; ein zu hoher Wert leitet Risse am Bohrungsrand ein. Die BACC-5060-Toleranzen sind eng (±0,3 %). An dicken Bauteilen (> 8 mm) ist eine Unrundheits­prüfung nach der Aufweitung obligatorisch.

Häufig gestellte Fragen

Häufig gestellte Fragen

Liefern Sie Cold-Working-Werkzeug?+
Ja. Als offizieller FTI-Partner (Fatigue Technology) liefert Kronos Dorne, geschlitzte Hülsen, Lehren, hydraulische Puller und komplette Split-Sleeve-Cold-Expansion-Kits — mit Rückverfolgbarkeit, FTI/OEM-Spezifikationskonformität und kürzeren Lieferzeiten in Europa. Bedienerschulung und Verfahrensqualifizierung auf Anfrage.
Ändert Cold Working den endgültigen Bohrungsdurchmesser?+
Ja. Die Aufweitung hinterlässt eine residuale Durchmesser­vergrößerung von etwa 0,5 % bis 1,5 % je nach Legierung. Die Anfangs­auslegung der Bohrung berücksichtigt diese Aufweitung, um den angestrebten Enddurchmesser zu erreichen — typischerweise eine Nachbearbeitung durch Fertigreiben nach dem Cold Working.
Cold Working oder Shot Peening — was ist der funktionelle Unterschied?+
Cold Working zielt gezielt auf den Bohrungsrand mit einer Spannungstiefe von mehreren Millimetern — das wirksamste Verfahren gegen Ermüdung am Bohrungsrand. Shot Peening behandelt die Gesamtfläche mit einer Tiefe von einigen hundert Mikrometern. Beide ergänzen sich: Cold Working + Shot Peening können die Ermüdungs­lebensdauer um das 10-Fache vervielfachen.
Kann Cold Working an Verbundwerkstoff durchgeführt werden?+
Nein, Cold Working ist ein Verfahren für duktile Metalle. An Metall-/Verbund­verbindungen wird Cold Working ausschließlich am Metallanteil angewendet (vor oder nach der Montage je nach Zugänglichkeit).
Welche Prüfungen nach Cold Working?+
Enddurchmesser (BACC-5060-Toleranz), Geradheit/Unrundheit (bei Dicken > 5 mm), Sichtkontrolle auf Abwesenheit von Rissen, die durch Überschreiten der Duktilitätsgrenze initiiert wurden, vollständige Rückverfolgbarkeit Bediener/Hülsencharge/Werkzeug.
Ist Cold Working auf alle Durchmesser anwendbar?+
Typischerweise von 3 mm bis 40 mm mit Standardwerkzeugen. Über 40 mm existieren Spezialwerkzeuge, doch der ROI muss fallweise geprüft werden. Unter 3 mm bleibt Shot Peening relevanter.

Verwandte Blogartikel

Verwandte Blogartikel

Fordern Sie ein
technisches Angebot an
Angebot anfordern