Dreidimensionale gekoppelte mechanische und thermische Simulation in der Kalt- und Warmmassivumformung

Seitdem leistungsfähige elektronische Rechenanlagen zur Verfügung stehen, gewinnt die rechnergestützte Simulation immer mehr an Bedeutung. Die Simulation ermöglicht eine Vorhersage des realen Vorgangs noch vor Ablauf des eigentlichen physikalischen Geschehens. Für umformtechnische Vorgänge hat sich in den letzten Jahren die Methode der finiten Elemente als effektivstes Simulationsverfahren hervorgetan. Das entwickelte Verfahren basiert auf dieser Methode und eignet sich für die Kalt- und Warmmassivumformung. Es liefert detaillierte Informationen über die plastische Werkstückdeformation sowie Wärmeentstehung und Temperaturausgleich bei instationären Umformvorgängen. Zur Beschreibung des starr-plastischen Fließverhaltens wird das Werkstoffmodell nach Lévy–v. Mises herangezogen. Die Beschreibung der Reibung erfolgt mit Hilfe des Coulombschen Reibungsgesetzes. Ausgangsgleichung zur Berechnung von Wärmeentstehung und Temperaturverteilung ist die Fouriersche Differentialgleichung der Wärmeleitung. Die Anwendbarkeit des Simulationsverfahrens wird an Beispielen zum Kalt- und Warmstauchen von Stahl- und Aluminiumquadern gezeigt. Direkte Vergleiche von berechneten und experimentellen Untersuchungsergebnissen zeigen eine gute Übereinstimmung.     

Auswirkungen der Zugabe von Metallen der seltenen Erden im Vakuuminduktionsofen auf die mechanischen Eigenschaften von Baustählen

Prüfung des Einflusses des Schwefelgehaltes auf die mechanischen Eigenschaften von St 52-3 nach Zugabe von Seltenerdmetallen nach einem zuvor entwickelten Legierungsverfahren. Beurteilung des Reinheitsgrades und des Bruchverhaltens beim Kerbschlagbiegeversuch. Deutung der Ergebnisse im Hinblick auf die Art der Sulfidbeeinflussung.     

Effusionsverhalten des Wasserstoffs an der Grenzfläche Stahl/Luft

Ermittlung des Wasserstoffgehaltes über den Querschnitt zylindrischer Proben aus Stahl C 45 mit rd. 0,45% C vor und nach Auslagerungen. Ermittlung der Stoffübergangszahl an der Grenzfläche Stahl/Luft aus dem Vergleich der Wasserstoffgehalte vor und nach der Auslagerung durch Anwendung des Näherungsverfahrens von E. Schmidt für räumlich und zeitlich veränderliche Konzentrationsfelder. Prüfung der Anwendbarheit des Verfahrens für zusammengesetzte Glühvorgänge. Untersuchung des Einflusses der Oberflächenbeschaffenheit auf die Wasserstoffeffusion.     

Einfluß einer Wärmebehandlung auf die physikalischen Eigenschaften sowie auf die Struktur und den Mineralbestand von Sinter

Wärmebehandlung von Sinter während des Sinterns und nach beendetem Sintervorgang. Untersuchung des jeweiligen Mineralbestandes vor und nach dem Glühen. Verschwinden der Glasphase, Auskristallisieren der Phasenbestandteile und Vermehrung von Calciumferriten und Calciumolivinen. Erhöhung der Sinterfestigkeit und Reduzierbarkeit mit zunehmender Dauer der Wärmebehandlung.     

Ein Beitrag zur Metallurgie des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens

Verfolgung der chemischen Umsätze beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen durch ständige Probenahme aus Bad und Schlacke beim Umschmelzen unter Schlacken des Systems Flußspat–Tonerde–Calciumoxid. Verhalten des Schwefels bei Metall-Schlacke- und Gasphasen-Schlacke-Reaktionen. Aussagen über die Schwefelverteilung in Abhängigkeit von der Basizität der Schlacke. Erörterung des Verhaltens von Silicium und Aluminium sowie des Ablaufs der Oxydationsvorgänge. Angaben über die erreichten Endsauerstoffgehalte nach dem Umschmelzen und Deutung der Abscheidungsvorgänge von nichtmetallischen Einschlüssen. Vergleich der oxidischen und sulfidischen Reinheitsgrade von ?konventionell? und nach dem Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren erzeugten Stählen.     

Untersuchung des oberen Bainits an Siliciumstahl

Ermittlung der Morphologie und ?Substruktur“ des oberen Bainits in gegossenem Siliciumstahl mit rd. 0,85 % C und 2,55 % Si durch Transmissionselektronenmikroskopie nach Austenitisieren und isothermischem Umwandeln (Haltedauer 10 s bis 100 h) bei einer Temperatur von 450°C. Ermittlung des Anteils von Restaustenit nach Abkühlen auf Raumtemperatur. Erörterung des Einflusses von Silicium im Hinblick auf die Bildung der carbidischen Phase und das Dickenwachstum des bainitischen Ferrits.     

Der Einfluß des Niobs auf die mechanischen Eigenschaften des niobstabilisierten Stahles 8 CrMoNiNb 9 10 mit rd. 2,25% Cr und 1% Mo

Einfluß des gelösten Niobs auf das Umwandlungsverhalten des Stahles 8 CrMoNiNb 9 10. Untersuchungen an zehn Versuchsschmelzen mit 0,041 bis 0,10 % C, 0,23 bis 0,47 % Mn, 0,19 bis 0,34 % Si, 0,006 bis 0,016 % N, 2,01 bis 2,39 % Cr, 0,82 bis 1,05 % Mo, 0,40 bis 1,11 % Nb und 0,45 bis 0,61 % Ni nach Abkühlung von Austenitisierungstemperatur an Luft sowie nach Umwandlung in der Ferritstufe und in der Bainitstufe. Abhängigkeit von Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung vom Ausscheidungsverhalten der Niobcarbonitride. Einfluß der Löslichkeit des Niobs auf den Beitrag der Niobcarbonitride zur Ausscheidungsverfestigung. Zweckmäßige Spanne des Niobgehaltes.     

Zum Legierungseinfluß auf die Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge bei der Abkühlung warmfester Röhrenstähle nach dem Austenitisieren II. 12%ige Chromstähle

Untersuchung des Umwandlungs- und Ausscheidungsverhaltens von Stählen mit 12% Cr. Betrachtung des Anlaßverhaltens einschließlich des Restaustenitzerfalls nach Umwandlung in der Martensitstufe. Darstellung der Ergebnisse in Zeit-Temperatur-Umwandlung- und Phasenschaubildern.     

Untersuchungen über die Auflösung von Stickstoff in Schmelzen von nichtrostenden,mit Chrom,Mangan, Nickel und Stickstoff legierten Stählen

Versuche zur Ermittlung des Gehaltes an löslichem Stickstoff, des Aktivitätskoeffizienten und der Wirkungsparameter sowie der freien Lösungsenthalpie des Stickstoffs in einer mit Chrom, Mangan, Nickel und Stickstoff legierten Stahlschmelze bei 1600°C und einem Stickstoffdruck von 0,79 at. Überprüfung der Ergebnisse graphisch nach C. W. Sherman und J. Chipman, nach dem Reihenansatz von C. Wagner und durch das Äquivalenzverfahren nach E. Schürmann. Ableitung von Gleichungen für den Einfluß von Temperatur und Legierungselementen auf den Höchstgehalt an gelöstem Stickstoff.     

Untersuchungen über die Herstellung und das Brennverhalten von Lichtbogenabschmelzelektroden aus Erz,Kohle und Schrott

Beschreibung der Herstellung und der Eigenschaften selbstverzehrender Elektroden aus Kohle-Erz-Eisen-Gemischen. Aussagen zur Abhängigkeit der Dichte, Kaltdruckfestigkeit und elektrischen Leitfähigkeit stranggepreßter Erz-Kohle-Elektroden vom Restkohlenstoffgehalt nach reduzierendem Sintern. Erörterung des Brennverhaltens stranggepreßter gesinterter und blechummantelter gestampfter Elektroden im Wechselstromlichtbogen nach Aufnahme zeitlicher Strom- und Spannungsverläufe während des Abschmelzens. Angabe der Abschmelzleistungen und Stahlzusammensetzungen.     

Zum Einfluß des Koksverbrauchs bei der Optimierung des Hochofenmöllers

Problemstellung bei der Optimierung des Hochofenmöllers. Darstellung der Parametrisch Linearen Programmierung. Forderung nach kostengünstigster Möllerung als Zielfunktion für die Parametrisierung. Erfassung des Einflusses des Koksverbrauches bei der Möllerplanung.     

Einfluß des Mangangehaltes auf die Abschreck- und Reckalterung von Kohlenstoff und/oder Stickstoff

Ermittlung der Ausscheidungskinetik verschiedener Eisen-Kohlenstoff-, Eisen-Stickstoff- und Eisen-Kohlenstoff-Stickstoff-Legierungen mit und ohne Mangan durch Aufnahme von Dämpfungskurven nach unterschiedlich langer Auslagerung. Aufnahme von Spannung-Dehnung-Kurven nach Abschreck- und Reckalterung und Vergleich des zeitlichen Verlaufs mit dem der Ausscheidungen.     

Genauigkeit der Verfahren zur Ermittlung des Strahlungswärmeaustausches zwischen Gasen und grauen Oberflächen

Bedeutung der Gasstrahlung. Gasstrahlung — Konvektion, Gasstrahlung — leuchtende Flammenstrahlung, Wesen der Gasstrahlung. Strahlungswärmeaustausch zwischen Gasen und grauen Oberflächen. Zeitliche Folge der Messungen und hieraus abgeleitete Verfahren zur Ermittlung der Strahlung von Kohlendioxyd und Wasserdampf; Einflu$sZ vereinfachter Absorptionsglieder auf die Genauigkeit des Strahlungswärmeaustausches. Graphische Ermittlung des Strahlungswärmeaustausches nach den Me$sZergebnissen von H. C. Hottet u. R. B. Egbert. Genauigkeit der Rechenverfahren nach A. Schach, W. Geck, C.-A. Landfermann und H. Schwiede$sZen für die Strahlung von Kohlendioxyd und Wasserdampf. Errechnung neuer Gebrauchsformeln für ihre Emissionsgrade; Abweichungen des Strahlungswärmeaustausches, berechnet mit den neuen Formeln sowie mit den Näherungsformeln nach A. Schock, von den Me$sZwerten für Abgase aus Koksofengas, Erdgasen und Heizöl S.     

Umwandlungsverhalten in der Zwischenstufe und Einfluß der Umwandlung auf die mechanischen Eigenschaften von Stahl 71 Si 7

Dilatometermessungen zur unmittelbaren Verfolgung der isothermischen Zwischenstufenumwandlung mehrer Schmelzen von Stahl 71 Si 7. Röntgenographische und elektronenmikroskopische Untersuchungen an umgewandelten Proben. Erörterung des zeitlichen Verlaufs der Umwandlung. Ermittlung der mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Umwandlungstemperatur und -dauer. Vergleich der mechanischen Eigenschaften nach Zwischenstufenumwandeln und nach Vergüten.     

Berechnung und Meßmethode zur Bestimmung des Temperaturgefälles und des Wärmeübergangskoeffizienten bei der direkten Kühlung von Stahldraht

Direkte Wasserkühlung von Stahldraht nach dem Ziehvorgang. Berechnung des Temperaturgefälles in einem dem Ziehhol nachgeschalteten Kühlrohr. Messung der Drahttemperaturdifferenz zwischen Kühlrohrein- und -austritt mit der Infrarotthermometrie zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten an der Drahtoberfläche. Ermittlung des Emissionsgrades.     

Das Umwandlungsverhalten der Schienenstähle und Folgerungen für das Schweißen und Brennschneiden

An Schienen aus Stahl der Regelgüte, der Güten A, B oder C nach den Technischen Lieferbedingungen 860 des Internationalen Eisenbahnverbandes (UIC) Untersuchung der Bedingungen beim Brennschneiden und Schweißen von Schienen und Zusammenhang zwischen der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften dieser Stähle und den hierfür nach den UIC-Lieferbedingungen 860 vorgeschriebenen Spannen. Einfluß der beim Brennschneiden und Schweißen entstehenden Gefüge auf die mechanischen Eigenschaften der Schienenwerkstoffe. Folgerungen für die beim Brennschneiden und Thermit- oder Abbrennstumpfschweißen einzuhaltenden Vorwärm- und Abkühlbedingungen unter besonderer Berücksichtigung des Umwandlungsverhaltens dieser bei 840 °C 15 min oder bei 1300 °C 1 min austenitisierten Stähle. Messung der Eigenspannungen geschweißter Schienen. Entmischungsvorgänge beim Abbrennstumpfschweißen. Einfluß des Schweißvorganges und des Gehaltes an Aluminium auf die mechanischen und technologischen Eigenschaften der geschweißten Schienen. Wasserstoffaufnahme des Stahles beim Thermitschweißen.     

Vergleichende Untersuchung der Verfahren zur Ermittlung der Dicke von Zinküberzügen auf Stahldrähten

Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Zinkauflage nach Feuerverzinkung wegen des Mehrphasen-Aufbaus des Überzuges. Coulometrisch-gewichtsanalytische Ermittlung und direkte Zink- und Eisenbestimmung sowie mikroskopische Prüfung an abgestreiften, nicht abgestreiften und elektrolytisch verzinkten Stahldrähten. Vergleich der Ergebnisse.     

Messung der Oberflächenspannung mit dem Verfahren des hängenden Tropfens

Beschreibung eines neuen Auswerteverfahrens zur Ermittlung der Oberflächenspannung nach dem Verfahren des hängenden Tropfens. Ableitung und numerische Lösungen der Gleichungen. Erörterung der Fehlerfortpflanzung. Beschreibung der Versuchseinrichtung. Anwendung des Verfahrens zur Ermittlung der Oberflächenspannung von flüssigem Eisen.     

Ausscheidungsreaktionen im System Eisen–Nickel

Kinetik der Ausscheidungen aus übersättigten α- und γ-Mischkristallen in eisenreichen Legierungen des Systems Eisen–Nickel. Ermittlung der Mengenfunktionen nach dem zweidimensionalen Punktverfahren und Auswertung nach Johnson-Mehl und Austin-Rickett. Licht- und elektronenmikroskopische Ermittlung der Morphologie der Ausscheidungen. Untersuchung der in Abhängigkeit von der Temperatur unterschiedlich ablaufenden Ausscheidung aus martensitischem Ausgangsgefüge.     

Untersuchung zum Ablauf der Entschwefelungsreaktion zwischen kohlenstofffreiem Eisen und FeOn-Al2O3-Schlacken bei 1600°C

Entwicklung einer Versuchsvorrichtung. Aufnahme von Konzentration-Zeit-Kurven im System Fe–Al–S–O Auswertung der Versuchsergebnisse nach der Zwei-Film-Theorie. Ermattung des geschwindigkeitsbestimmenden Teilschrittes. Erörterung des gefundenen Zeitgesetzes. Überlegungen zum Ablauf der eigentlichen Reaktion.