Untersuchungen über die Breitung und den Werkstofffluß beim Ringwalzen

Versuchsergebnisse über Breitung und Werkstofffluß beim Ringwalzen. Lunkerbildung beim Walzen von profilierten Ringen.     

Geometrie der Umformzonen beim Ringwalzen

Die Kenntnis der momentanen Umformzonengeometrie in den Walzspalten ist eine wichtige Voraussetzung und Grundlage dafür, erstmals auch beim Ringwalzen Prozeßstrategien verwirklichen zu können, die sich an definierten Anforderungen für die Umformzonengeometrie orientieren, und damit die technologischen Umformbedingungen gezielt beeinflußbar machen. Der Zusammenhang zwischen Formänderungen, Ringgeometrie und Walzengeometrie wird beschrieben, woraus sich die notwendigen Zustellgeschwindigkeiten von Dorn- und Kegelwalze ableiten lassen, um die geforderten Umformbedingungen on-line einzustellen. Vielfach wird in der Produktion beim Ringwalzen auf solche Prozeßoptimierungen noch verzichtet, obwohl bei anderen ?konventionellen” Umformverfahren wie Geradeauswalzen und Freiformschmieden die Prozeßabläufe sich nach solchen Kriterien orientieren. Gerade beim Ringwalzen ist durch die weltweit steigende Produktion von Ringen, z. B. für den Triebwerksbau, aus hochwertigen, teueren Superlegierungen mit den sehr engen Verfahrensgrenzen ein neues Optimierungsfeld entstanden.     

Geometrische und kinematische Grundlagen beim Ringwalzen

Der Radial-Axial-Ringwalzprozeß unterscheidet sich grundlegend vom Längswalzen. Infolge der kontinuierlichen Walzenzustellungen in zwei Walzspalten ist er instationär. Erst ein kinematisches Prozeßmodell erlaubt die sichere Verfolgung der sich ständig ändernden Prozeßbedingungen und ermöglicht eine nach umformtechnologischen Kriterien geführte Prozeßbeeinflussung mittels eines Prozeßrechners. Die Kinematik und Geometrie des Walzprozesses wird analysiert und mathematisch formuliert. Die dieses Bewegungssystem darstellende Differentialgleichung wird entwickelt. Sie beschreibt die Verknüpfung von Walzgeschwindigkeit, Ringgeometrie und den Formänderungen in den beiden Walzspalten. Hierauf basierend werden die Funktionen der Ringquerschnitte entlang des Ringumfanges abgeleitet. Das entwickelte adaptive Prozeßmodell wird mittlerweile mit Erfolg industriell unter den vielfältigsten Produktionsbedingungen eingesetzt. Die mit dem Einsatz sich einstellende Transparenz des Ringwalzprozesses hat neben den neuen technologischen Anwendungen eine wesentliche Vereinfachung in der Bedienung und eine Reduzierung bisheriger Fehlermöglichkeiten erbracht. Neue Prozeßüberwachungsmöglichkeiten für die Maschinendiagnose sind ebenso ein wichtiger Fortschritt.     

Untersuchungen zur Schmelzreduktion beim Aufblasen von Kohlenmonoxid auf Eisenoxidschmelzen

Im Rahmen der Untersuchungen zu den grundlegenden Vorgängen bei der Schmelzreduktion wurden die Komplexe Reduktionsgrad, Reduktionsgeschwindigkeit, Bildung von Reaktionsschichten, die den Stofftransport hemmen, Phasentrennung der Reaktionsprodukte und Reaktionsordnung näher behandelt. Eisenoxidschlacken werden durch aufgeblasenes Kohlenmonoxid bei 1 550°C reduziert. Bei diesen Versuchen findet der Kontakt zwischen den flüssigen Oxiden und dem Reduktionsgas an der Schmelzoberfläche statt. Hohe Gasmengen bewirken verbesserte Stoffumsätze. Durch eine notwendige Vorgabe an Al₂O₃, experimentell bedingt durch die FeO-Aggressivität auf das Tiegelmaterial, scheiden sich während der Reduktion Reaktionsschichten, die den Stofftransport hemmen, in Form von Spinellen aus. Im gleichen Sinne wirken CO_n-haltige Schäume. Aus den Versuchsergebnissen ist abzuleiten, daß die Reduktion von flüssigen Oxiden durch Kohlenmonoxid keinem einheitlichen Reaktionsgesetz gehorcht. Wesentliche Einflußgröße ist die Blasrate. Der Ablauf der Versuche ist durch eine Abdeckelung der Blasmulde gekennzeichnet. Der Stoffumsatz erfolgt nun über die oberflächennahe Spinellschicht sowie über Kanäle zwischen den Spinellen.     

Neue Untersuchungen zur Herstellung metallischer Proben für die optische Emissionsspektralanalyse

Erörterung der Anforderung an Proben für die Spektralanalyse. Eignung der Probe als Elektrode der Entladung. Stand der Forschungen zum Mechanismus der Funkenentladungen in Argon. Herstellung fester Lösungen bzw. hochdisperser Ausscheidungen durch Schmelzen im Lichtbogen und Abschrecken zwischen Kupferstempeln. Eignung derartiger Proben für die Untersuchung an Vakuumspektrometern. Beurteilung nach Entladungsart, Einfunkkurven, Interelementeffekten u. a. Vergleich zwischen Probenherstellung durch Umschmelzen oder Brikettieren von Spänen. Allgemeine Folgerungen für die Herstellung metallischer Proben mit optimaler Eignung für die spektralanalytische Untersuchung.     

Bericht über experimentelle und theoretische Untersuchungen beim hydrostatischen Ziehen

Beschreibung des hydrostatischen Doppelziehsteins. Ergebnisse der mit Elektrolytkupfer und Stahldraht D 12-2 durchgeführten Versuche. Entwicklung eines Umformmodelles. Diskussion der Versuchsergebnisse anhand der Ziehkraftformel von Siebel. Ausblick auf noch durchzuführende Untersuchungen.     

Untersuchungen zur Anwendung von Inhibitoren beim Beizen mit Salzsäure

Einsatz einer Beizzelle für Inhibitionsuntersuchungen. Ergebnisse der Inhibitionsmessungen beim Einsatz von inhibierenden Stoffen aus der Gruppe der Thioharnstoffe, Alkohole, Aldehyde und heterocyclischen Kohlenwasserstoffe. Untersuchung synergistischer Effekte. Bedeutung der Kennwerte für den Beizbetrieb.     

Neue Methoden zur Oberflächenanalyse und ihre Anwendung für Untersuchungen an Eisen und Stahl

Bedeutung der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche von Eisen und Stahl für ihre Eigenschaften. Erörterung der Grundlagen und Durchführung der Oberflächenanalysenverfahren Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES), Photoelektronen-Spektroskopie (ESCA) und Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS). Beispiele für die Anwendung. Gegenüberstellung und Vergleich der Verfahren.     

Untersuchungen über den Wärmeübergang zwischen Block und Kokille beim Erstarren von Stahl

Messung des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille beim Erstarren von steigend vergossenen 1,4-t-Stahlblöcken aus beruhigtem unlegiertem Stahl bei Erfassung der Temperaturverteilung in der Kokille, der Oberflächentemperatur des Blockes, der Temperaturen in der festen und flüssigen Phase sowie des Zeitpunktes der Luftspaltbildung. Angaben über den Abbau der eingebrachten Überhitzung von rd. 50 °C. Aussagen über die Wärmeströme, die abgeführten Wärmemengen und über ein vereinfachtes Erstarrungsgesetz. Darstellung der Abweichungen vom √t-Gesetz. Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten für verschiedene Stellen des Blockes in Abhängigkeit von der Erstarrungszeit. Erörterung des Mechanismus des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille.     

Untersuchungen über den Einfluß von Keimbildnern auf die Gefügeausbildung und das Seigerungsverhalten beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen von Stahl

Beschreibung der Kristallisation beim Erstarren von Stahl. Beeinflussung des Erstarrens durch keimbildende Zusätze beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen. Mikroanalytische Untersuchung der Verteilung von Legierungselementen und von Keimbildnern beim Umschmelzvorgang. Deutung der kornverfeinernden und die Seigerungsabstände verkürzenden Wirkung von Keimbildnern.     

Tropfenbildung beim Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren

Beschreibung der Versuchsmethode zur direkten Messung der Tropfenfrequenz des abtropfenden Metalles beim Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren. Ermittlung von Korrelationen zwischen Tropfenfrequenz und technologischen Parametern wie Abschmelzgeschwindigkeit und Erstarrungsgeschwindigkeit beim Umschmelzen von hochlegierten Stahlsorten. Behandlung der Kinetik der Tropfenbildung während des Umschmelzens. Einfluß von Zugaben in die Schlacke (AI, Ti) auf die Geschwindigkeit der Tropfenbildung bei niedrig- und hochlegierten Stählen. Erörterung des Zusammenhangs zwischen Tropfenfrequenz und der Geometrie des Metallsumpfes.     

Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Ursachen der Schweißgut-Inhomogenität beim Schweißen austenitischer Stähle

An mit hüllen- oder kerndrahtlegierten Elektroden mit 0,10% C, 7% Mn, 16 bis 19% Cr und 8% Ni hergestelltem austenitischem Schweißgut Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Gleichmäßigkeit der chemischen Zusammensetzung und des Gefügeaufbaues des Schweißgutes. Zusammenhang zwischen den elektrodenseitigen Legierungsvorgängen, der Wechselwirkung Schlacke–Schweißbad und der Verteilung der Legierungselemente im Schweißgut. Einfluß der Schichtdicke, des Aufbaues und des Schmelzverhaltens der Hülle auf die Eigenschaften des Schweißgutes.     

Untersuchungen an Thomasschienenstahl

Untersuchungen zur Ermittlung der Ursachen für das Auftreten schwarzer Flecken und senkrechter Nierenbrüche in Schienen aus Thomasstahl. Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schienenstahls vom Zeitpunkt kurz vor dem Ausleeren bis zum Abgußende und dessen Zusammenhang mit dem Gehalt der Schiene an nichtmetallischen Einschlüssen. Prüfung der Schienen mit Ultraschall auf nichtmetallische Einschlüsse. Ermittlung von Spannungsrissen und ihrer Entstehungsursachen in Schienen. Untersuchung der Ursache von Oberflächenfehlern an Schienen.     

Standzeit des Werkzeuges beim Plandrehen

Umrechnung der Standzeit beim Plandrehen auf die Daten des Langdrehens. Gröβere optimale Schnittgeschwindigkeit beim Plandrehen als beim Langdrehen. Berücksichtigung der Auswirkungen der Aufbauschneide.     

Berechnung der Schmiedeguttemperaturen beim Reckschmieden

Aufteilung des Schmiedevorgangs in Abkühl- und Umformvorgänge. Wärmebilanzen für den Abkühl- und den Umformvorgang. Numerisches Lösungsverfahren. Auswertungen.     

Verhalten des Sauerstoffs beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen

Einflußvon Stahl- und Schlackenzusammensetzung im System Calciumfluorid-Kalk-Tonerde-Kieselsäure[-Eisen(II)-oxid] [CaF₂–CaO–Al₂O₃–SiO₂(–FeO)] auf die Sauerstoffgehalte in elektro-schlacke-umgeschmolzenen Stählen. Aussagen über die Entmischungstendenz des Eisen(II)-oxids in calciumfluoridhaltigen Schlacken unter den Bedingungen des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens. Folgerungen über die geschwindigkeitsbestimmenden Reaktionsteilschritte bei der Sauerstoffaufnahme durch Stahl und Schlacke während des Umschmelzens.     

Umformkennwerte beim Durchlauf- und Langschmieden

Kurze Beschreibung der Arbeitsweise einer Durchlauf- bzw. Langschmiedemaschine. Theoretische Ermittlung und Angabe von Zahlenwerten für Formänderung, Formänderungsgeschwindigkeit, Formänderungsfestigkeit und Formänderungswiderstand beim Durchlauf- bzw. Langschmieden. Betrachtung eines unendlich dünnen Querschnittes hinsichtlich Weg und Geschwindigkeit beim Durchwandern der Umformzone bei beiden Schmiedeverfahren.     

Messung der Druckverteilung beim Hohlzug von Rohren und beim Ziehen von Rundstäben

Messung mit durchgehenden Druckstiften und Messung der Durchwölbung membranartiger Meßstellen in der Ziehholwand. Ziehversuche an Rohren ohne Innenwerkzeug im gesamten Bereich des Wanddicken-Durchmesser-Verhältnisses unter Einschluß des Stabes als Gremfall. Einfluß der Umformbedingungen auf den Druckverlauf. Berechnung des Reibungsbeiwertes aus den gemessenen Drücken und Ziehkräften. Vergleich des Druckverlaufs beim Ziehen und Einstoßen.     

Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Ursachen der Schweißgut-Inhomogenität beim Schweißen unlegierter und niedriglegierter Stähle

Untersuchung mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über Verteilung des Kohlenstoffs und der Legierungselemente im Schweißgut von Auftrags- und Verbindungsschweißungen an 10, 20 und 45 mm dicken Blechen aus unlegiertem Stahl mit rd. 0,18% C, 0,25% Si und 0,50% Mn bei Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit 0,3 bis 4% Si, 0,4 bis 4% Mn, 0 bis 2% Cr, 0 bis 0,9% Mo und 0 bis 2% Ni. Zusammenhang zwischen der Primärseigerung und der Ferrit-Perlit-Zeiligkeit des Schweißgutes und ihre Beeinflussung durch die Schweißbedingungen, durch die Wärmeführung während und nach dem Schweißen und durch die chemische Zusammensetzung des Grund- und Schweißzusatzwerkstoffes.     

Elektrische Kraft- und Durchbiegungsmessungen beim Kerbschlagversuch

Aufnahme von Biegekraft-Zeit- und Biegekraft-Durchbiegungs-Kurven mit einem Kathodenstrahloszillographen bei 500 kHz Bandbreite. Messung der Kraft in Hammersehneide und Widerlager. Dehnungsmessungen an der Probe. Spannungswellen in der Probe vor dem eigentlichen Biegevorgang.