Hochfeste Stähle finden zunehmend Verwendung, z.B. im Mobilkranbau. Um die strukturelle Integrität dieser Bauwerke auch bei niedrigen Temperaturen und mehrachsigen Spannungszuständen zu gewährleisten, muss eine ausreichende Zähigkeit sichergestellt werden. Hierzu ist sowohl die Beschreibung der temperaturabhängigen Zähigkeitskennwerte, als auch ein Verständnis der Faktoren unabdingbar, welche die Zähigkeit bestimmen.
Die vorliegende Arbeit widmet sich der Charakterisierung und einheitlichen Beschreibung der Zähigkeit laser- und elektronenstrahlgeschweißter, hochfester Feinkornbaustähle. Die Charakterisierung der Zähigkeit im spröd-duktilen Übergangsbereich wird mittels Kerbschlagbiege- und Bruchmechanikversuchen durchgeführt.
Zu den wesentlichen Erkenntnissen im Bereich der Kerbschlagbiegeversuche zählt die Ermittlung eines einheitlichen Kurvenverlaufs im spröd-duktilen Übergangsbereich. Dieser einheitliche Verlauf kann genutzt werden, um die Sicherheit bei der Bestimmung charakteristischer Werte im spröd-duktilen Übergangsbereich zu erhöhen.
Aus den Bruchmechanikversuchen lässt sich ebenfalls ein einheitlicher Verlauf der Bruchzähigkeit im spröd-duktilen Übergangsbereich ableiten, analog zur normierten Master Curve.
Darüber hinaus kann eine Temperaturkorrelation zwischen dem Kerbschlagbiegeversuch und dem Bruchmechanikversuch aufgezeigt werden. Die hier gefundene Korrelation bildet ein wichtiges Instrument, um hochfeste, strahlgeschweißte Stähle zukünftig normativ einfacher verankern zu können.
Ferner werden Faktoren identifiziert, welche sich auf die Zähigkeit auswirken. Es zeigt sich, dass das initiale Versagen von überdurchschnittlich großen Körnern ausgeht. Die Kontrolle der Korngröße ist somit ein probates Mittel, um die Zähigkeit zu steigern.
Aktualisiert: 2023-04-27
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Mit welchen Ansätzen kann der Korrosionsstart und -fortschritt an Kanten und in Flanschen über einen längeren Zeitraum simuliert werden? Zur Beantwortung der Forschungsfrage werden anhand der genannten konstruktiven Schwachstellen geometrische Charakterisierungen, messtechnisch ermittelte Kennwerte, entwickelte Simulationsmodelle, Parameterstudien und experimentelle Validierungen präsentiert. Beide Simulationsansätze ermöglichen die Simulation des jeweiligen Anwendungsfalls, ohne dabei die Struktur des vorliegenden Materialmodells zu verlassen. Dabei werden durch geeignete analytische Funktionen die Quantitäten geometrischer Eigenschaften in einfache Ersatzgeometrien implementiert. Diese Vorteile führen zusammen mit der hohen Effizienz der beiden Modelle und der guten Übereinstimmung zu versuchstechnischen Untersuchungen zu einer praktikablen Lösung für die industrielle Anwendung.
Aktualisiert: 2023-01-01
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UDie Herausforderung der Zukunft liegt vor allem im Optimieren und Zusammenführen unterschiedlicher Leichtbauwerkstoffe zur Realisierung eines leichten, wirtschaftlich umsetzbaren Systems. Das geschieht entweder durch produktionsintegrierte Hybridisierung oder durch anschließendes Fügen von Einzelbauteilen zu einem hybriden Gesamtsystem.
Das vorliegende Handbuch beschreibt die komplexen Zusammenhänge praxisgerecht entlang des Wertschöpfungsprozesses:
- Produktentstehung für Leichtbaukomponenten und -systeme- Auswahl geeigneter Konstruktionswerkstoffe für den Leichtbau, wie faserverstärkte Kunststoffe, Leichtmetalle (Al, Mg, Ti), hochfeste Stähle und hybride Strukturen aus verschiedenen Materialien- Fertigungsverfahren, Nacharbeit und Fügetechnologien- Bewertung von Leichtbauteilen und Strukturen- Ganzheitliche Bilanzierung, Nachhaltigkeitsbetrachtung
In der 2., überarbeiteten Auflage wurden neue Themen aufgenommen, wie Additive Fertigung im Leichtbau, Nutzung der Künstlichen Intelligenz, Massiver Leichtbau , Umsetzung biologischer Bauweisen (Bionik) und wirtschaftliche Vergleiche verschiedener Systeme.
Mit diesem Handbuch kommen Sie auf Ideen für eigene innovative Produkte, die in Preis, Leistung und Umweltbilanz die Erwartungen Ihrer Kunden übertreffen.
Aktualisiert: 2023-05-02
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In der Technik gibt es den Trend zur Verwendung von immer hochfesteren Stählen mit Zugfestigkeiten im Bereich ab 1000 MPa. Bei diesen hohen Festigkeiten steigt die Gefahr der Wasserstoffversprödung rasant an, die zum plötzlichen, katastrophalen Versagen der Bauteile führt.
Deswegen ist es notwendig, sowohl bei der Bauteilherstellung als auch im Betrieb die notwendigen Randbedingungen für einen sicheren Einsatz zu kennen. Hierfür werden vor allem zerstörende Wasserstoffanalysemethoden verwendet. Hierfür ist es notwendig, definierte Proben zu entnehmen und zu präparieren.
Aus diesem Grund wird ein zerstörungsfreies und vor allem mobiles Verfahren entwickelt. Diese Local Hydrogen Analysis (LHA) erlaubt es, den schädlichen Wasserstoffanteil in Stahl zu bestimmen. Dafür müssen die Werte der Wasserstoffmessungen im sub-ppm-Bereich hochgenau und reproduzierbar analysiert werden. Grundlage dafür ist ein Drei-Elektroden-Aufbau, der den Oxidationsstrom einer Stahloberfläche misst. Zur Interpretation und Einordnung der Ergebnisse werden die Stähle 100Cr6, C60 und X2CrMoTi18-2 untersucht und die Ergebnisse von LHA und HCA verglichen. In den Grundlagenuntersuchungen zeigt sich, dass mit der HCA identische Ergebnisse erzielt werden, wie sie die Diffusionsgesetze auch vorhersagen.
Die in dieser Arbeit entwickelte Auswertemethodik lässt für die LHA folgende Rückschlüsse zu: Bei einer homogenen Wasserstoffverteilung in den Proben ergeben sich die gleichen Wasserstoffgehalte, sowohl mit LHA als auch mit HCA gemessen. Werden durch Belade-versuche Wasserstoffkonzentrationsprofile eingestellt, existieren im oberflächennahen Randbereich höhere Wasserstoffgehalte als in der Bauteilmitte. Mit der LHA lässt sich dieser Unterschied auflösen. Dabei liegt die Reproduzierbarkeit bei <0,1 ppm.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Die Arbeit stellt eine experimentell-numerische Methode zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlbleche bei scherdominierten bzw. scherüberlagerten Spannungszuständen vor. Den Kern der Methode bildet ein Versuch an einer neuen Schmetterlingsprobe, der in einer uniaxial arbeitenden Prüfmaschine durchgeführt wird. Die Methode wird an einem Dualphasenstahl erprobt und anhand des Tiefziehens dieses Stahls validiert. Zur Beschreibung des Versagensverhaltens kommt ein angepasstes MMC-Versagensmodell zum Einsatz, das ein unendlich hohes Formänderungsvermögen bei drucküberlagerten Spannungszuständen wiedergibt. Sowohl der Zeitpunkt als auch der Ort der Rissinitiierung werden genau vorhergesagt. Durch eine Zusammenführung der Versagensumformgrade mit der Grenzformänderungskurve ist eine Versagensvorhersage sowohl aufgrund einer Rissinitiierung bei scherdominierten bzw. scherüberlagerten Zug- bzw. Druckspannungszuständen als auch aufgrund einer Einschnürung bei Zugspannungszuständen möglich.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Die Herausforderung der Zukunft liegt vor allem im Optimieren und Zusammenführen unterschiedlicher Leichtbauwerkstoffe zur Realisierung eines leichten, wirtschaftlich umsetzbaren Systems. Das geschieht entweder durch produktionsintegrierte Hybridisierung oder durch anschließendes Fügen von Einzelbauteilen zu einem hybriden Gesamtsystem.
Das vorliegende Handbuch beschreibt die komplexen Zusammenhänge praxisgerecht entlang des Wertschöpfungsprozesses:
- Produktentstehung für Leichtbaukomponenten und -systeme
- Auswahl geeigneter Konstruktionswerkstoffe für den Leichtbau, wie faserverstärkte Kunststoffe, Leichtmetalle (Al, Mg, Ti), hochfeste Stähle und hybride Strukturen aus verschiedenen Materialien
- Fertigungsverfahren, Nacharbeit und Fügetechnologien
- Bewertung von Leichtbauteilen und Strukturen
- Ganzheitliche Bilanzierung, Nachhaltigkeitsbetrachtung
In der 2., überarbeiteten Auflage wurden neue Themen aufgenommen, wie Additive Fertigung im Leichtbau, Nutzung der Künstlichen Intelligenz, Massiver Leichtbau , Umsetzung biologischer Bauweisen (Bionik) und wirtschaftliche Vergleiche verschiedener Systeme.
Mit diesem Handbuch kommen Sie auf Ideen für eigene innovative Produkte, die in Preis, Leistung und Umweltbilanz die Erwartungen Ihrer Kunden übertreffen.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Die Arbeit stellt eine experimentell-numerische Methode zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlbleche bei scherdominierten bzw. scherüberlagerten Spannungszuständen vor. Den Kern der Methode bildet ein Versuch an einer neuen Schmetterlingsprobe, der in einer uniaxial arbeitenden Prüfmaschine durchgeführt wird. Die Methode wird an einem Dualphasenstahl erprobt und anhand des Tiefziehens dieses Stahls validiert. Zur Beschreibung des Versagensverhaltens kommt ein angepasstes MMC-Versagensmodell zum Einsatz, das ein unendlich hohes Formänderungsvermögen bei drucküberlagerten Spannungszuständen wiedergibt. Sowohl der Zeitpunkt als auch der Ort der Rissinitiierung werden genau vorhergesagt. Durch eine Zusammenführung der Versagensumformgrade mit der Grenzformänderungskurve ist eine Versagensvorhersage sowohl aufgrund einer Rissinitiierung bei scherdominierten bzw. scherüberlagerten Zug- bzw. Druckspannungszuständen als auch aufgrund einer Einschnürung bei Zugspannungszuständen möglich.
Aktualisiert: 2019-11-07
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In den letzten Jahren ist der Bedarf an möglichst leichten Strukturen vor allem in der Automobilindustrie immer weiter in den Vordergrund gerückt. Da diese Bauteile neben einer hohen Festigkeit auch eine gute Umformbarkeit und große Energieaufnahme im Crashfall besitzen müssen wurden in den vergangenen Jahren verschiedene neue Werkstoffkonzepte realisiert. Hierzu zählen neben den weiterentwickelten klassischen Stahlgüten auch hochmanganhaltige Stähle sowie Blechwerkstoffe, die während oder nach der Umformung einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Dieses Buch beschreibt die Herausforderungen und Möglichkeiten die sich beim Einsatz dieser Blechwerkstoffe ergeben. Es beginnt zunächst mit einer Einleitung zum Stand der sich derzeit im Einsatz befindlichen Stahlblechwerkstoffe. Anschließend werden sowohl die werkstofftechnischen Grundlagen sowie die Prozesse zur Herstellung und Verarbeitung von Stahlblechen ausführlich beschrieben. Den Anschluss bilden zwei Kapitel über hochfeste Mehrphasenstähle und vergütungsfähige Blechwerkstoffe.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Aktualisiert: 2020-04-29
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