Berechnung von Temperatur- und Spannungsverteilungen beim Punktschweißen

Anwendung eines speziellen Finite-Element-Programms auf die Berechnung von Temperatur- und Spannungsverteilungen beim Punktschweißen. Gute Übereinstimmung mit Rechenergebnissen im Schrifttum bei umwandlungsfreier Abkühlung. Berücksichtigung des Einflusses der Umwandlungsvorgänge bei der Abkühlung von zentrisch auf 1300°C aufgeheizten Kreisscheiben. Vergleich der nach Temperaturausgleich berechneten Eigenspannungen mit experimentellen Meßwerten. Nachweis, daß die zwischen Rechnung und Experiment bestehenden Diskrepanzen auf Plastizierungen bei Anwendung des Ausbohrverfahrens beruhen.     

Modelluntersuchungen des konvektiven Wärmeübergangs zwischen Kokille und einem Luftstrom bei einer Vier-Block-Anordnung auf einer Kokillenplatte

Beschreibung des Modellaufbaus und der Versuchsauswertung eines physikalischen Modells zur Simulation des konvektiven Wärmeübergangs zwischen Kokillen oder Blöcken und einem Luftstrom bei verschiedenen Anordnungen von vier Blöcken auf einer Kokillenplatte. Vergleich der Meßergebnisse mit Schrifttumsangaben über den konvektiven Wärmeübergang an anderen Körpern. Erörterung des Einflusses einer Maßstabsänderung im Hinblick auf die Übertragung der Modellergebnisse auf Betriebsverhältnisse.     

Einfluß der Gerüstbauart auf Walzenabplattung,gedrückte Länge und Fließscheidenlage beim Bandwalzen

Ermittlung der Walzenabplattung bei Zwei- und Vierwalzengerüsten. Maximale Abplattung. Kontur der abgeplatteten Walze. Vergleich zwischen den gedrückten Längen eines Zwei- und eines Vierwalzengerüstes. Entsprechender Vergleich für die Fließscheidenlagen. Abschätzungen und Gebrauchsformeln. Vergleich mit Meßergebnissen.     

Querschnittsmessung an Rundwalzdraht und Rundstahl mit Hilfe der Compton-Streuung harter γ-Strahlung

Erörterung der optischen Meßverfahren. Abgrenzung der Meßmöglichkeiten bei Ausnutzung der Wechselwirkung mit harter γ-Strahlung. Photoeffekt, Compton-Streuung, Paarbildung. Abhängigkeit der Meßsignale von Stahlzusammensetzung und Lageänderungen des Drahtes. Vergleich der Absorption mit der Streuung. Erstellung einer Anordnung für 90-Grad-Compton-Streuung. Berechnung der Meßsignale und Erörterung für verschiedene Fälle. Versuche und Vergleich der Ergebnisse mit den Rechnungen.     

Phosphid-Eutektikum in molybdänlegiertem Manganhartstahl

Untersuchungen mit dem Licht- und dem Elektronenmikroskop und mit der Elektronenstrahlmikrosonde über die morphologische Beschaffenheit und die chemische Zusammensetzung des Phosphid-Eutektikums in einem Manganhartstahl mit rd. 1,3% C, 13% Mn, 0,06% P und 2% Mo und über die Änderung jener Eigenschaften während eines Lösungsglühens bei 1100 °C mit Halten bis zu 48 h. Vergleich der Meßergebnisse mit den Ergebnissen einer nach Modellüberlegungen angestellten Rechnung.     

Einfaches Verfahren zum Ermitteln von Eigenspannungen in Drähten

Grundlagen eines Verfahrens zur Messung von Eigenspannungen in Drähten, bei dem der Draht in einer Querschnittsebene bis zur Mitte geschlitzt und die bleibende Durchbiegung des Drahtes gemessen wird. Herleitung einer Gleichung für die Berechnung der Eigenspannungen rotationssymmetrischer Querschnitte. Grenzen des Verfahrens. Einfluß von Kerbwirkung und Stirnfläche auf die Ergebnisse der Berechnungen. Erweiterung des Anwendungsbereiches auf Rechteckquerschnitte. Eignung von Meßuhren und lichtoptischen Meßverfahren für die Messung der Durchbiegung. Anwendungsbeispiel.     

Ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Stählen hoher Härte

Die beim Aufbiegen eines geschlitzten Ringes gemessenen Kräfte und Aufweitungen als Grundlage für die Kennzeichnung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften harter Stähle. Theoretische Ableitung some spannungsoptische Darstellung der Spannungsverteilung über Querschnitt und Umfang des Ringes. Reproduzierbarkeit der Meßwerte. Vergleich der an dem Stahl 100 Cr 6 mit 0,90 bis 1,05%C und 1,4 bis 1,65% Cr im Ringbiegeversuch und Biegeversuch mit Einpunktbelastung erhaltenen Ergebnisse.     

Untersuchungen des Umwandlungsverhaltens von Eisen-Mangan-Legierungen durch Dämpfungsmessungen im Bereich von rd. 1 Hz

Dämpfungsmessungen mit einem Torsionspendel (Frequenz rd. 1 Hz) beim Erwärmen und Abkühlen von zuvor 1 h bei 950 °C geglühten Drahtproben aus Eisen-Mangan-Legierungen mit 0,007 bis 0,009% C und rd. 1 bis 18,5% Mn. Einfluß unterschiedlicher Temperaturen und Haltezeiten beim Glühen sowie der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Glühen, ferner Einfluß eines Kohlenstoffgehaltes von 0,02% bei der Legierung mit rd. 1% Mn. Aufstellen eines Schaubildes über die Phasenumwandlungen im System Eisen–Mangan an Hand der Meßergebnisse.     

Aussagefähigkeit von Messungen der Mangansulfidausbildung mit der quantitativen Bildanalyse

Kennzeichnung der Größenverteilung der Mangansulfide in Automatenstählen durch die Mangansulfidkennlinie. Zweckmäßiges Vorgehen bei der Schliffvorbereitung und der Messung bei Anwendung eines elektronischen Bildanalysators zur Ermittlung der Mangansulfidausbildung. Vergleichende Messungen über die Mangansulfidausbildung in verschiedenen Ebenen einer Probe sowie an jeweils einer Ebene mehrerer Proben. Folgerungen für die Gleichmäßigkeit des Werkstoffs und die Wiederholbarkeit der Meßergebnisse.     

Untersuchungen zur Ermittlung der Oberflächenspannung von Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen bei 1550°C

Messungen der Oberflächenspannung von Eisenschmelzen mit 1 bis 5% C sowie 0,0005 bis 0,32% S bei 1550°C nach dem Verfahren des maximalen Blasendrucks. Fehlerabschätzung über die Bedeutung einzelner Meßgrößen im Hinblick auf das Meßergebnis. Aussagen über die Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Kohlenstoff- und Schwefelgehalt. Erörterung des Einflusses von Kohlenstoff auf die Schwefelaktivität. Angabe von Gleichungen zur Berechnung der Oberflächenspannung von kohlenstoff- und schwefelhaltigen Eisenschmelzen.     

Berechnung von Walzenständern mit der Finite-Elemente-Methode

Vergleich der verschiedenen Rechenverfahren, insbesondere analytischer und numerischer Methoden. Grundlage der Finiten-Elemente-Methode. Hinweis auf die Entwicklung eines Spezialnetzgenerators für Walzwerksständer und einer interaktiven Auswertung an einem Graphik-Bildschirm am Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung der RWTH Aachen. Aufteilung der Walzenständer in zwei- und dreidimensionale Grundsegmente. Zwei- und dreidimensionale Analyse verschiedener Ständerformen. Klärung des Einflusses des Ständerfußes und der Krafteinleitung. Vergleich der mit der Methode der Finiten-Elemente berechneten Ergebnisse mit Meßwerten der Literatur.     

Viskositätsmessungen an Schlacken

Bedeutung der Schlackenviskosität für die Reaktionskinetik. Wahl eines geeigneten Tiegelstoffes. Verfahren zur Viskositätsmessung. Wahl der Meßverfahren. Meßanordnung nach dem Rotationsverfahren. Meßanordnung nach dem Auslaufverfahren. Meßergebnisse. Nicht-ideal-viskoses Verhalten der Schlacken. Viskositätsmessungen an Siemens-Martin-Schlacken: Viskositätswerte bei Endschlacken verschiedener Stahlgüten. Änderung der Schlakkenviskosität während des Frischverlaufs bei niedriggekohlten Stahlsorten.     

Strahlungspyrometrische Messung der wahren Temperatur und Bestimmung des Emissionsgrades in Stahlschmelzen

Kurze Übersicht über die zur wahren Temperaturmessung von Schmelzen benutzten Thermoelemente, visuellen und unmittelbar anzeigenden Strahldichte- und Farbpyrometer. Meßfehler von Verhältnis-(Farb-) Pyrometern abhängig von benutzten Wellenlängen und vom Emissionsgrad der Schmelzen. Zusammenhang zwischen Verhältnistemperatur, wahrer Temperatur und Emissionsgrad bei Messung mit Verhältnispyrometer und daraus abgeleitete Berichtigungsschaltung. Vergleich möglicher Meßfehler bei Messung mit Strahldichte- und ε-berichtigtem Verhältnispyrometer. Verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Emissionsgrades für eine laufende Strahlungsanalyse der Schmelzen.     

Über den Anwendungsbereich von stabilisiertem Zirkondioxyd als Feststoffelektrolyt zur elektrochemischen Sauerstoffbestimmung in flüssigem Eisen

Einschränkung des Anwendungsbereiches durch Elektronenleitung sowie durch Gasdurchlässigkeit des Elektrolyten bei hohen Temperaturen bei Verwendung von Luft als Sauerstoffbezugspotential. Beschreibung einer Meßzelle zur kontinuierlichen elektrochemischen Sauerstoffbestimmung mit handelsüblichem stabilisiertem Zirkondioxyd und Chrom/Chrom(III)-oxyd als Sauerstoffbezugspotential     

Möglichkeiten zur Beeinflussung von Umwandlungstemperaturen am Beispiel zweier hochlegierter Warmarbeitsstähle

Mit Hilfe einer dilatometrischen Meßeinrichtung erfolgte zunächst für die zwei vergleichend gegenübergestellten Stähle × 30 WCrV 9 3 und × 30 WCrV 5 3 die Bestimmung von Zeit-Temperatur-Austenitisierungs-Schaubildern mit dem Parameter der Martensitbildungstemperatur. Hierbei ist festzustellen, daß bei gleichen Aufheizgeschwindigkeiten und Austenitisierungstem-peraturen die martensitische Umwandlung bei dem höher wolframhaltigen Stahl früher eintritt als bei dem Vergleichswerkstoff. Hieraus ist abzuleiten, daß der erhöhte Wolframgehalt die Umwandlungsträgheit des Austenit abbaut. Ferner wurde der Frage nachgegangen, in welcher Weise Phasenveränderungen auftreten, wenn Formänderungen im Phasengebiet des unterkühlten Austenit mit langen Phasenanlaufzeiten der Perlitbildung vorgenommen werden. Für beide Stähle gilt gleichermaßen, daß umforminduzierte Spannungen das Phasenfeld des Perlit zu kürzeren Zeiten verschieben, wobei jedoch die bekannten Zusammenhänge der Keimbildung und des Keimwachstums erhalten bleiben. Aufgrund der um 100°C höher gewählten Austenitisierungstemperatur und der hiermit einhergehenden Karbidauflösung tritt eine Austenitstabilisierung ein, die bei dem Stahl × 30 WCrV 9 3 durch den Wolframgehalt nicht wieder rückgängig gemacht werden kann. Insofern stellt sich dieser Stahl im Vergleich zum Stahl × 30WCrV 5 3 als Umwandlungsträger dar. Schließen sich dem Umformvorgang eine isotherme Haltephase mit einer teilperlitischen Phasenumwandlung und ein folgender Abkühlvorgang an, ist ein zeitabhängiger Anstieg der Martensit- (Bainit-) Bildungstemperatur zu beobachten. Formänderungen selbst senken durch den von ihnen erzeugten Eigenspannungszustand diese Umwandlungstemperatur.     

Querschnittsmessung an Rundwalzdraht und Rundstahl mit Hilfe des Wirbelstromverfahrens mit Durchlaufspulen

Verhalten eines metallischen zylindrischen Stabes im homogenen magnetischen Wechselfeld einer Spule. Beschreibung des Verhaltens durch die effektive Permeabilität und deren Abhängigkeit vom Verhältnis der Frequenz zur Grenzfrequenz. Einfluß des Querschnitts und der elektrischen Leitfähigkeit des Stabes auf die Grenzfrequenz und damit auf die Spuleninduktivität. Trennung von Leitfähigkeits- und Durchmessereinflüssen. Beseitigung des Einflusses der Leitfähigkeit durch hohe Frequenzen; Messung der Schwingfrequenz eines Oszillators mit Durchlaufspule. Vergleich von Wirbelstromverfahren und Meßverfahren mit Hilfe der Compton-Streuung harter γ-Strahlung. Erste Ergebnisse von Betriebsversuchen mit dem Wirbelstromverfahren.     

Erfassung von Rißbildung und Rißwachstum von Oberflächenrissen mit Potentialmethode,Aufweitungsmessung und Schallemission

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprogrammes bei sieben Behälterversuchen und den entsprechenden begleitenden Untersuchungen gewonnen wurden. Ein Ziel der Arbeit war, Verfahren und Versuchstechniken zu entwickeln, die eine zuverlässige Einbringung von Rissen in gekerbte Behälter durch pulsierenden Innendruck erlauben. Dabei standen zwei Probleme im Vordergrund: Die experimentelle Erfassung der Rißbildung im Kerbgrund und die Bestimmung der Tiefe von Oberflächenrissen während der Schwellbeanspruchung. Bei den Versuchen hat sich gezeigt, daß die Entstehungsphase von Oberflächenrissen mit Potentialmethode, Aufweitungsmessung und Schallemission erfaßt werden kann. Zur Verfolgung des Tiefenwachstums haben sich Potentialmethode und Aufweitungsmessung bewährt. Für diese Verfahren werden Kalibrierkurven in übertragbarer Form angegeben, welche die Meßgrößen Potential bzw. Aufweitung mit der Rißtiefe verknüpfen. Mit derartigen Kurven kann die Einbringung von Oberflächenrissen in Behälter und Platten vollautomatisch überwacht werden. Darüber hinaus ergibt sich für die Potentialmethode im Rahmen der zerstörungsfreien Prüfung die Möglichkeit, die Abmessungen örtlich bekannter Oberflächenfehler abzuschätzen.     

Bruchmechanische Überprüfung der Integrität des Primärkühlmittel-Eintrittsstutzens eines Druckwasser-Reaktordruckbehälters unter Zugrundelegung eines Kühlmittelverlust-Störfalles

Sicherheitstechnische Beurteilung eines Primärkühlmittel-Eintrittsstutzens mit Oberflächenrissen bei Eintritt eines Kühlmittelverlust-Störfalles. Voraussagen über kritische Rißgrößen während der Einspeisung von Kühlwasser. Bruchmechanische Berechnung unter Zugrundelegung des wahren Spannungsprofils sowie eines kontinuierlichen Umfangsrisses. Berücksichtigung der Bruchzähigkeit K_1c des Werkstoffes entsprechend dem Temperaturgradienten über die Wanddicke. Ermittlung von K_l-Faktoren mit Hilfe eines Computerprogrammes für verschiedene Stutzenquerschnitte in Abhängigkeit von der Rißtiefe und mit den für bestimmte Zeitintervalle erhaltenen Spannungsprofilen. Vergleich des Verlaufs der K-Faktoren mit dem Verlauf der Bruchzähigkeit.     

Zur isothermen Reduktion von Eisenerzpellets mit Kohlenmonoxid,Wasserstoff und deren Gemischen

Die isotherme Reduktion von Eisenerzpellets mit Kohlenmonoxid, Wasserstoff und deren Gemischen bei Temperaturen zwischen 700 und 1000°C wird experimentell und theoretisch untersucht. Die Meßergebnisse folgen weitgehend einem Rechenmodell, das den topochemischen Verlauf einer oder mehrerer simultaner Reaktionen 1. Ordnung beschreibt und so eine detaillierte Analyse der experimentellen Befunde erlaubt. Die Reduktion mit reinem Wasserstoff ist um etwa eine Größenordnung schneller als die mit reinem Kohlenmonoxid. In Gemischen macht sich die beschleunigende Wirkung des Wasserstoffs besonders bei geringen Zusätzen bemerkbar. So sinkt die Reduktionsdauer auf weniger als die Hälfte, wenn dem Kohlenmonoxid 10% Wasserstoff zugesetzt werden. Die Reduktion durch Kohlenmonoxid ist bei der verwendeten Pelletgröße von 1,3 cm wesentlich diffusionsbestimmt, die durch Wasserstoff dagegen mehr reaktionsbestimmt. Der aus den Meßwerten ermittelte Porendiffusionskoeffizient wächst bei der Reduktion mit Kohlenmonoxid proportional zur fünften bis sechsten Potenz der Absoluttemperatur, was auf eine entsprechende Temperaturabhängigkeit der Porenstruktur schließen läßt. Demgegenüber zeigt jedoch der Porendiffusionskoeffizient bei der Reduktion mit Wasserstoff ein annähernd ideales Verhalten mit einem Temperaturexponenten um 1,5. Die ebenfalls aus den Meßwerten ermittelten Aktivierungsenergien und Häufigkeitsfaktoren der Phasengrenzreaktion liegen für die Reduktion mit Kohlenmonoxid bei 60 kJ/mol bzw. 1000 cm/s und für die Reduktion mit Wasserstoff bei 50 kJ/mol bzw. 700 cm/s. Einer engeren Eingrenzung der Werte steht hier jedoch ebenso wie bei den Porendiffusionskoeffizienten die relativ starke Streuung der aus den Messungen gewonnenen Punkte entgegen.     

Temperaturerhöhungen der Ziehholoberfläche beim Kaltziehen von Stabstahl mit großen Ziehgeschwindigkeiten

Einflußgrößen auf die Temperaturerhöhungen der reibenden Oberflächen von Stab und Ziehhol. Temperaturmessungen entlang der Wirkfuge mit Thermoelementen im Ziehwerkzeug. Meßeinrichtung und Abschätzung der Genauigkeit des gewählten Meßverfahrens. Ziehversuche mit Rundstäben aus den Stählen 16 MnCr 5 und X 12 CrMoS 17 bei Ziehgeschwindigkeiten bis 100 m/min. Einsatz von 23 unterschiedlichen Schmiermitteln. Einfluß von Ziehgeschwindigkeit, Werkzeuggeometrie, Versuchswerkstoff, Beschaffenheit der Staboberfläche vor dem Ziehen some der Schmiermitteleigenschaften auf die Temperaturverteilung entlang der Wirkfuge und die Temperaturerhöhungen am Ziehholaustritt.