bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Spannungsrisskorrosion hochfester Stähle*
Authors: Pohl Michael , Kühn Sebastian
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Rahmen von Korrosionszeitstanduntersuchungen wird der Einfluss der Werkstoffverfestigung durch Kaltumformung auf die Anfälligkeit des Werkstoffes StE 480.7 TM für Wasserstoff-induzierte Spannungsrisskorrosion (SpRK) untersucht. Die Einstellung einer definierten Werkstofffestigkeit erfolgt durch Kaltumformung in einer Rundschmiedemaschine. Die Untersuchung zur Anfälligkeit des Werkstoffes für Wasserstoff-induzierte SpRK erfolgt in Zeitstandprüfständen bei unterschiedlichen Lastniveaus unter gleichzeitiger kathodischer Polarisation. Als Ergebnis der Untersuchungen wird gezeigt, dass die Standzeit des Werkstoffs StE 480.7 TM in beträchtlichem Maße von der Werkstofffestigkeit und dem Lastniveau abhängt. Die fraktografischen Untersuchungen im REM zeigen, dass das Versagen der gebrochenen Proben auf Wasserstoff-induzierte SpRK zurückzuführen ist.
Betriebsfestigkeit fertig montierter Fahrräder
Authors: Brust Ernst
Published: December 2013

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag werden Prüfverfahren und Vorgehensweisen vorgestellt, um Fahrräder auf ihre Betriebsfestigkeit hin zu testen und die Sicherheit solcher Verkehrsmittel, Spiel- und Sportgeräte zu erhöhen.
A Study on Quantification of Homogenizing Treatment for Al-Mg-Si Alloy AA 6063
Authors: Kelesoglu Ergün
Published: December 2013

Homogenization of aluminum extrusion billets facilitates extrusion and improves product quality. In this work, a parameter has been developed that defines the homogenization level of AA6063 extrusion billets. The insoluble α-AlFeSi and β-AlFeSi phases have been experimentally determined by evaluating the length/width ratio of the AlFeSi intermetallic in the microstructure. Using this identification, the area fraction of each phase has been measured. The area fraction of the β-AlFeSi phase in the cast structure is over 65%. In the well-homogenized sample, the β-AlFeSi area fraction decreases to values lower than 20%, while the α-AlFeSi phase ratio increases to over 80%. As the α-AlFeSi percentage in the structure increases, the elongation of the samples steadily increases, from 1% to 24%. Based on the ratio of α-AlFeSi to the entire intermetallic phase, we propose six different homogenization levels. The proposed indexing can be used to define the homogenization state of the billet, regardless of the homogenization temperature and time. The index numbers exhibit a good correlation with the deformation potential of the samples.
Effect of Nickel Addition and Porosity on Fracture Behaviour of Molybdenum Alloyed Powder Metallurgical Steel
Authors: Karagöz Şadi , Yamanoğlu Ridvan , Yilmaz Alpay , Atapek Ş. Hakan
Published: December 2013

In the study for this contribution, good mechanical properties have been obtained from Mo (and Cu) alloyed PM-steels after suitable heat treatment. The influence of two to four weight percent nickel additions in these Mo (and Cu) alloyed PM-steels on the mechanical properties have been studied. The influence of such an alloying modification on the defect characteristics has also been investigated. The heat treatment of the steel material has been realized via a novel way, i.e. with the sinter-hardening method. The mechanical properties like tensile strength, matrix microhardness, and toughness have been measured. Transverse rupture tests have been implemented for toughness measurement while the transverse rupture strength data has been obtained by using the Weibull statistics. Microstructural studies have been performed with various microscopy techniques, where the general steel matrix was observed to exist of tempered martensite, bainite, residual austenite, and micropores. The amount of pores was measured with image analysis technique, while the amount of retained austenite was measured with the magnetic saturation method. The results show that the values of the transverse rupture test are determined primarily by pores/pore agglomerates that fit big size defect criteria. On the other hand, a positive effect of increasing Nickel content has been observed on the resistance against fracture.
Surface Structural Changes of Feldspathic Ceramics Before and After Immersion in a Corrosive Medium Using Atomic Force Microscopy
Authors: Mehulić Ketij , Svetličić Vesna , Vojvodic Denis , Šegota Suzana , Schauperl Zdravko , Runje Biserka
Published: December 2013

Ceramics are attractive dental materials as a result of their supe- rior aesthetics and biocompatibility. However, they are brittle and prone to premature failure, especially at repeated contact strain and in moist environments. The chemical stability of dental ceramics is important, because it directly affects mechanical properties and aesthetic value of restorations.

The aim of this study was to investigate the effects of a corrosive agent, i.e. 4% acetic acid, on the surface of glazed and unglazed feldspathic ceramics. Metal-ceramic plates (9.0 × 9.0 × 1.2 mm) composed of a Ni-Cr alloy (Wiron 99, Bego Germany) and glazed or unglazed feldspathic ceramics (IPS Classic, Ivoclar-Vivadent, Schaan, Liechtenstein) were prepared according to the manufacturer‧s instructions. The samples were immersed in the solution at 80 °C and kept there for 16 h (ISO 6872). The surfaces of the samples before and after immersion in the corrosive medium were examined by atomic force microscopy (AFM). The pre- and post- corrosion AFM images of the surfaces of the feldspathic ceramics samples clearly show that the glazed surfaces are much less prone to deterioration by corrosion than the unglazed ones.
Hydro-Abrasive Erosion Resistance of C45 Steel in Different Heat-Treated States on a Designed Wear Test Apparatus
Authors: Yigit Kurtuluş , Aydin Hakan
Published: December 2013

In this study, the hydro-abrasive erosion behaviour of a C 45 steel in different heat-treated states, which are normalizing, oil-quenching, tempering after oil-quenching and boronizing thermochemical surface treatment, was investigated on a designed and manufactured hydro-abrasive wear test apparatus. Boronizing was performed in a solid medium consisting of B4C, SiC, and KBF4 at a temperature of 900 °C for two hours. The microstructure and the wear regions of the specimens were characterized using an optical and a scanning electron microscope. In the tribogical system, the specimens were rotated in a system instead subjecting them to a fluid and moving abrasive particles. The wear tests were performed under a fixed rotational speed of 53 rpm for each specimen in the respective heat-treated state. The weight loss at the end of each wear period of 10 hours was measured using a precision electronic balance with an accuracy of 1 mg. It was concluded from the investigation that oil-quenching and tempering treatments led to significant improvement of the hydro-abrasive erosion resistance, while as-boronized and as-normalized specimens exhibited the lowest erosion resistance. In spite of its high surface hardness in the boronized state, the C45 steel did not affect positively its hydro-abrasive erosion resistance. In the as-normalized specimen, the low hydro-abrasive erosion resistance corresponded with a decrease of hardness. An increasing amount of ferrite and pearlite in the C45 steel led to the reduction of the hydro-abrasive erosion resistance.
Eigenspannungsanalysen nach der Bohrlochmethode unter Verwendung geometriespezifischer Kalibrierfunktionen
Authors: Sobolevski Enrique Garcia , Scholtes Berthold
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei der Anwendung des inkrementellen Bohrlochverfahrens zur Eigenspannungsanalyse sind zur Bestimmung von Spannungsverteilungen aus den gemessenen Deformationen Kalibrierfunktionen notwendig, welche die Empfindlichkeit der verwendeten Dehnungsmessstreifenanordnung im Hinblick auf die Dehnungsauslösung durch die Bohrung berücksichtigen. Üblicherweise werden diese aus elastischen FE-Rechnungen gewonnen, wobei als Geometrie eine dicke Platte ohne Randeffekte zugrunde gelegt wird. Aus diesem Grund müssen bei Eigenspannungsanalysen an realen Bauteilen bestimmte Restriktionen im Hinblick auf die Bauteilgeometrie beachtet werden. Dies schränkt in der Realität die Anwendbarkeit des Verfahrens bzw. die Aussagefähigkeit der Messungen ein. In der vorliegenden Arbeit wird vorgeschlagen, geometriespezifische Kalibrierfunktionen zu verwenden, um die genannten Probleme zu vermeiden. Es werden Ergebnisse von FE-Simulationen von Bohrlochexperimenten vorgestellt, welche die Auswirkungen realer Bauteilgeometrien auf die ermittelten Spannungen zeigen und die Verbesserungen der Messgenauigkeit bei Verwendung geometriespezifischer Kalibrierfunktionen im Vergleich mit der konventionellen Vorgehensweise belegen.
Improved Computed Tomography by Variable Desmearing
Authors: Kupsch Andreas , Lange Axel , Hentschel Manfred P. , Müller Bernd R.
Published: December 2013

In order to improve the spatial resolution of computed tomography reconstructions which suffer from un-sharpness due to an extended source size a new procedure of de-smearing has been developed. As the width of the source related smearing function of the projections may even double between the position near and far from the detector the desmearing procedure has to be variable. In contrast to the essentially wrong approach of de-convolution by a constant smear kernel for all voxel positions an implicit desmearing is established. The pre-known position dependent smearing is applied to the iteratively repeated projections of partial reconstructions obtained from the DIRECTT reconstruction algorithm. This approach of variable desmearing from sinograms of a pixel model with smearing from one to five pixel FWHM achieves a spatial resolution near one pixel.
Hochtemperatur-Bruchzähigkeitsmessung
Authors: Stärk Klaus Friedrich
Published: December 2013

Kurzfassung

Zur Abschätzung von Versagensbeanspruchungen von Komponenten mit Fehlstellen ist die Kenntnis der Bruchzähigkeit hilfreich. Die Ermittlung des Widerstandes gegen Rissausbreitung bei sehr hohen Temperaturen an metallischen Hochtemperatur-Werkstoffen wird gezeigt.

Das Bruchverhalten von metallischen Hochtemperaturlegierungen lässt sich bei hohen Temperaturen mit einer Kombination der Gleichstrompotenzialsonde und einer Probenheizung mit einem Gasbrenner ermitteln. Die sehr hohen Genauigkeitsanforderungen des Teilentlastungsverfahrens lassen sich umgehen. Die grobkörnigen Nickelbasislegierungen führen zu deutlich größeren Messwertstreuungen als bei feinkristallinen Stählen üblich ist. Die Rissfront beinhaltet nur wenige Körner mit unbekannter Kristallorientierung. Es empfiehlt sich, mehrere Proben bei derselben Temperatur zu prüfen, um einen Anhaltswert für die zu erwartende Streuung zu erhalten.
Effects on Lifetime under Spectrum Loading*
Authors: Sonsino Cetin Morris
Published: December 2013

Most components and structures are submitted to load-time histories with variable amplitudes during their service life. Their safe design, in the context of weight reduction requirements, demands detailed and deep knowledge about the effects of spectrum shape, blocked or random sequences, material response, cumulative damage, residual stresses, environment and corrosion during lifetime in interaction with the variable load amplitudes. Especially, their reliability must be assured by appropriate testing, when test time reduction procedures are applied. Also, the substitution of variable amplitude loading by constant amplitudes is not generally possible because of the aforementioned influencing parameters and changed damage mechanisms.

The proper consideration of effects of spectrum loading on lifetime requires that experiences in laboratory testing and service behaviour should be implemented in numerical assessment procedures.
Zeitgeraffte und kostenoptimierte Bauteilprüfung an Zylinderköpfen*
Authors: Achatz Florian , Fröschl Jürgen , Rödling Steffen
Published: December 2013

Kurzfassung

Um das thermomechanische Ermüdungsverhalten von Zylinderköpfen zu untersuchen, werden heutzutage meist Thermoschockprüfungen mit befeuertem Motor durchgeführt. Die lange Prüfdauer und die hohen Versuchskosten treiben hier die Suche nach Alternativen stark voran. Im vorliegenden Beitrag wird daher ein Zylinderkopfprüfstand vorgestellt, der bei IABG betrieben wird und die Nachbildung der thermo-mechanischen Ermüdungseffekte eines Zylinderkopfes im Motorbetrieb im Labor mit zyklischer thermischer Belastung zeitlich stark gerafft und mit deutlich niedrigeren Versuchskosten ermöglicht. Neben einer Darstellung der grundlegenden Zusammenhänge der thermomechanischen Ermüdung in Zylinderköpfen wird die Realisierung der stark zeitgerafften Versuche auf dem thermischen Zylinderkopfprüfstand bei IABG vorgestellt. Neben der rechnerischen Optimierung der thermischen Randbedingungen werden die Einmessung und iterative Anpas- sung der Versuchsparameter, die Versuchsdurchführung mit automatisierter Rissinspektion und -verfolgung sowie die Auswertung der Versuchsläufe dargestellt.
Schwingfestigkeitssteigerung von Radsternen aus Aluminiumguss durch UIT-Behandlung*
Authors: Berg-Pollack Antje , Sonsino Cetin Morris , Völlmecke Franz-Josef
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Beitrag stellt die erstmalige Anwendung des Ultrasonic Impact Treatments an Speichen gegossener Aluminiumräder vor. Die durch das UIT-Verfahren auf das Bauteil aufgebrachten mechanischen Impulse bewirken eine Erhöhung der Härte und eine Reduzierung vorhandener Porositäten in Oberflächennähe sowie eine Glättung der Oberfläche. Durch die plastischen Deformationen werden signifikante Druckeigenspannungen erzeugt, die maßgeblich für die Steigerung der Schwingfestigkeit der UIT-behandelten Radspeichen aus dem Werkstoff Aluminiumguss AlSi11Mg unter konstanten und variablen Amplituden verantwortlich sind. Die UIT-Technologie birgt ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Lebensdauer und Sicherheit der Bauteile und zur Einsparung von Material und kann somit einen wesentlichen Beitrag zu konsequentem Leichtbau leisten.
Der Einfluss von Reibkorrosion auf das Betriebsfestigkeitsverhalten im Rad-Nabe-Verbund von Nutzfahrzeugen*
Authors: Weingärtner Steffen , Breitenberger Marco , Stöcker Johan
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Phänomen der Reibkorrosion spielt bei Bauteilverbindungen, die zyklischen Belastungen unterliegen, eine wichtige Rolle, da sie einen erheblichen Einfluss auf das Schwingfestigkeitsverhalten oder die Minderung der Schwingfestigkeit der Bauteile hat. Im Folgenden sollen allgemeine Einflussfaktoren auf das Verhal- ten von Bauteilen unter Reibkorrosion erörtert werden. Es werden Ergebnisse aus Wöhler- und Betriebsfestigkeitsversuchen zweier Werkstoffgruppen vorgestellt sowie der Einfluss der Gestalt des Rad-Nabe-Verbunds in Versuchen im zweiaxialen Radprüfstand (ZWARP) beschrieben.
Effizienzsteigerung bei Achslebensdauerversuchen durch standardisierte Steifigkeitselemente und übersichtliche Soll-Ist-Signalvergleiche
Authors: Schmudde Norbert
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei der mehraxialen Betriebsfestigkeitsprüfung von Achsen gibt es bislang keine Standardschnittstelle zwischen dem Achsträger und dem Achshaltesystem, die die Steifigkeit der Karosserieanbindungspunkte abbildet. Die daraus resultierenden Steifigkeitssprünge verfälschen das Erprobungsergebnis des wichtigen Strukturbauteiles Achsträger. Um die Aussagequalität dieser Tests um dieses Bauteil zu erhöhen, hat ZF Lemförder in Zusammenarbeit mit einem Lieferanten eine konstruktive Lösung und Validierungsmethodik erarbeitet. Eine weitere Effizienzsteigerung wird durch die Einführung eines schnellen, übersichtlichen Bewertungstools für Iterations- und Simulationsergebnisse erzielt.

Mithilfe des Excel-basierten Berechnungsmakros „Target- Response-Analyzer“ lassen sich Iterationsergebnisse schnell und übersichtlich bewerten. Eine kanalbezogene Schädigungsübersicht des Anteils einzelner Teststreckenabschnitte an der Gesamtschädigung eines Kollektivs liefert dem Iterationspersonal vor Arbeitsbeginn einen Fahrplan, welche Arbeitsaufwände für welche Strecken sinnvoll sind. Weitere Auswerteregisterblätter liefern nach abgeschlossener Iteration einen zusammenhängenden Überblick über das schädigungsbasierte Iterationsergebnis von beliebig vielen Strecken und Belastungskanälen.
Hydrogen Influence on the Mechanical Behaviour of High Strength Steel
Authors: Hereñú Silvina , Armas Alberto , Brandaleze Elena , Mansilla Graciela
Published: December 2013

Though numerous studies have been devoted to hydrogen embrittlement in steels, up to date there is not a general agreement about the effect of hydrogen on the mechanical behaviour. The purpose of this paper is to analyze the influence of hydrogen on the mechanical response of high strength steels. Samples were cathodically charged with hydrogen, previous to low cyclic fatigue and tensile tests at room temperature. The presence of hydrogen produces softening effects on the cyclic behaviour and improvements in the fatigue life for low hydrogen contents. The stress-strain curves of tensile tests on pre-charged samples depend on the strain rate imposed. Both tensile and fatigue response could be explained by the hydrogen enhancement of dislocation mobility mechanism.
Procedures for Corrosion Testing and Corrosion Failure Analysis
Authors: Schultze Sabine , Schilling Kathleen , Göllner Joachim , Posch Gerhard
Published: December 2013

The corrosion resistance of components made of high alloyed steels is mainly determined by the in-service condition. But also the “manufacturing history” of the components influences the corrosion resistance. The whole chain of manufacturing, in terms of the influence of microstructure, internal stresses, and surface condition plays thereby an important role. For these reasons, welding with its local high heat input, the modification of the chemical composition of the weld and the cast-like structure of the weld has also a very strong influence on the corrosion behaviour.

To describe these influences on the corrosion resistance of the components standardized corrosion tests and also electrochemical test methods can be used. This article explains how such test methods can be used for evaluation of the corrosion resistance of welds and for failure analysis.
Untersuchung des Einflusses von GDL-Eigenschaften auf den Wasserhaushalt mittels Neutronenradiografie
Authors: Klages Merle , Krüger Philipp , Haußmann Jan , Markötter Henning , Arlt Tobias , Hartnig Christoph , Kardjilov Nikolay , Banhart John , Manke Ingo , Scholta Joachim
Published: December 2013

Kurzfassung

Neutronenradiografie wird seit einiger Zeit für Aufnahmen von Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) eingesetzt, um während des Betriebs (in situ) die Wasserverteilung sichtbar zu machen. Eine wichtige Anwendung ist die Untersuchung der Auswirkungen unterschiedlicher Eigenschaften der Gasdiffusionslagen (GDL), wie der Porosität, der Hydrophobizität oder der Alterung, auf den Wasserhaushalt. Eine weitere Form der Anwendung ist die Untersuchung von Alterungseffekten. Um die Effekte einer GDL-Alterung zu analysieren, wurde eine Methode zur gezielten Ex-situ-Alterung mit Wasserstoffperoxid entwickelt. Mittels Neutronenradiografie wurde untersucht, wie sich der Wasserhaushalt der Brennstoffzellen durch eine Modifikation der GDL-Eigenschaften verändert.
Rekonstruktion limitierter CT-Messdatensätze von Brennstoffzellen mit Directt
Authors: Kupsch Andreas , Lange Axel , Hentschel Manfred P. , Manke Ingo , Kardjilov Nikolay , Arlt Tobias , Grothausmann Roman
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Aufklärung spezifischer Fragestellungen zur Funktionalität von PEM(polymer electrolyte membrane)- und DMFC(Direct Metha- nol)-Brennstoffzellen bedarf der 3D-Abbildung der spezifischen Komponenten mit unterschiedlichen Strahlungsarten: des Wassergehalts in den Flow Fields mit Neutronen, der Katalysator-Alterung in der MEA (membrane electrode assembly) mit Synchrotronstrahlung und der freien (reaktiven) Katalysator-Oberfläche von Nano-Partikeln mit TEM-Elektronen-Tomografie. Diese Messungen im Bereich der mm- bis nm-Skala unterliegen dabei erheblichen Restriktionen: einer ortsabhängigen Verschmierung der Neutronenradiogramme, Manipulatorinstabilitäten der Synchrotronmessungen sowie einer Kombination von Limited-View-Datensätzen, wenigen Projektionswinkeln und teilweiser Nichtdurchstrahlbarkeit in der Elektronen-CT. Die Vorteile eines fortentwickelten Directt-Algorithmus für die Bewältigung dieser Randbedingungen gegenüber gefilterten Rückprojektionen werden aufgezeigt.
The Influence of Fatigue Loading on the Microstructure of an Austenitic Stainless Steel
Authors: Skibicki Dariusz , Dymski Stanislaw
Published: December 2013

The rotation of principal stress/strain axes, which takes place under conditions of non-proportional fatigue loading, may significantly worsen the fatigue life. An explanation of this phenomenon can be found through microstructure examination. In this paper, we present the results of a microstructure examination of a X5CrNi18-10 steel subjected to fatigue loading, both, proportional and non-proportional. The variability of the positions of the principal stress axes was controlled by a fatigue loading program that consisted of alternatively realised blocks of torsion and tension-compression. The microscopic investigations were carried out by X-ray structural analysis and the micro-hardness of the material was examined. The results revealed that the application of cyclic loading caused a plasticity-induced martensitic transformation. Comparative analysis showed that the transformation depended on intensity and the kind of applied loading.
Design Optimization of an Automobile Connecting Rod Using FEM
Authors: Hedia Hassan S. , Najjar Ismail M. R. , Aldousari Saad M.
Published: December 2013

In automotive engines, the connecting rod is subjected to high cyclic loads. These are represented by high compressive loads due to combustion, and high tensile loads due to the connecting rod mass of inertia. The main objective of this study is to optimize the shape of a connecting rod in an automobile engine. A model of the connecting rod has numerically been built and has been solved by the Finite Element Method (FEM) using the ANSYS package to determine the stresses distribution over the entire rod. In addition, the transition force analysis of the connecting rod and the verification of the analysis are shown. The aim of the optimization has been to minimize the respective Von Mises stresses which occur at connected rod in both cases, i. e. compressive loads coming from the gas pressure at maximum engine output and the bending loads resulting from the inertia force at the maximum engine power. The weight of the connecting rod should be maintained to prevent increasing of the inertia force. The results of this study indicate that the maximum compression stress occur at compressing loads at the small end section of the connecting rod. Optimizing the radius at the small end decreases such stresses. On the other hand, the inertia forces of the connecting rod mass cause a maximum bending stress at the large end section. By changing the shape and geometry of this section the maximum Von Mises stresses are reduced by 16.5 %, as compared to the original design. A buckling analysis has been carried out for the original and the optimized model and the results have been compared. The load factor (critical load / applied load) is increased by 7 % compared to the original design. Finally, a shape optimization for connecting rod reduces the stresses over the entire rod.
Linear Model for PM Brake Lining Material Wear Behaviour
Authors: Istif Ilyas , Isin Ovun , Uzunsoy Erdem , Uzunsoy Deniz
Published: December 2013

This paper presents a linear model for the dry sliding wear behaviour of a PM copper based brake lining material with the addition of MoS2. The model was based on experimental results related to standard pin-on-disk wear tests of the brake material with various MoS2 contents at constant applied load and sliding velocity. The wear load was considered as the input parameter, whereas the wear rate and friction of coefficient as the output parameters. The predicted results were compared with experimental results by simulating a linear process for each MoS2 content of the material, and it was found that the results obtained from such linear process modelling were satisfactory. The results showed that the linear process model represents an useful tool for the prediction of the brake lining material properties, and that it is more effective than timeconsuming experimental procedures.
Mechanische Charakterisierung ultraschallgeschweißter Aluminium/CFK-Verbunde bei automobilrelevanten Temperaturen und Prüfgeschwindigkeiten
Authors: Balle Frank , Schmeer Sebastian , Wagner Guntram
Published: December 2013

Kurzfassung

Aktuelle Untersuchungen an der TU Kaiserslautern beschäftigen sich im Rahmen der DFG-Forschergruppe 524 mit dem Fügen hybrider Strukturen aus C-Faser-Kunststoff-Verbunden und Leichtmetallen. Am Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK) wurde hierzu erstmals die Metall-Ultraschallschweißtechnik genutzt. An den erzeugten Verschweißungen wurden umfangreiche Untersuchungen zum mechanischen Verhalten der Leichtbauwerkstoffverbunde durchgeführt. Dabei wurden insbesondere die erreichbaren Festigkeiten bei unterschiedlichen Beanspruchungsarten (Quer-Druck und Schub) in Abhängigkeit von der Temperatur- und Prüfgeschwindigkeit untersucht. Am Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) wurden quasistatische Versuche bei automobiltypischen Betriebstemperaturen sowie Hochgeschwindigkeitsversuche durchgeführt, um das Verformungsverhalten der geschweißten Leichtbaustrukturen detailliert zu beschreiben.
Investigations on Joining Surface Hardened Steels by Friction Welding
Authors: Mitelea Ion , Craciunescu Corneliu Marius
Published: December 2013

The particularities of joining surface hardened steels (carburized, nitrided and induction hardened) using friction welding are analyzed in order to assess the influence of the wear protection layers on the welding process. The joint influence of the friction speed, friction pressure and time, as well as the upsetting pressure is evaluated for joints made out of carburized, nitrided and carburized with nitrided steels, respectively. The investigation of microstructure and properties allows an optimization of the friction welding parameters. The friction stroke appears to be the main parameter for welding carburized and nitrided steels, respectively. For welding carburized with nitrided parts, remains of carbon and nitrogen enriched materials are still present in the joining plane, regardless of the axial pressure and the friction stroke. Only a limited diffusion of the two components in the axial direction can be detected.
The Indentation Size Effect on the Micro-Hardness of Sea Mollusc Shell Structures
Authors: Filetin Tomislav , Šolić Sanja , Žmak Irena
Published: December 2013

The Vickers micro-hardness of three different sea mollusc shell structures has been determined as a function of the indentation load. The following shells from the Adriatic Sea have been investigated: abalone (Haliotis tuberculata), smooth clam (Callista chione), and warty venus (Venus verrucosa). The results show that the measured micro-hardness depends on the load for all of the investigated seashell structures, which indicates the influence of the indentation size effect (ISE). The load dependence of micro-hardness has been analyzed by using the known Meyer's Law, the proportional specimen resistance model (PSR), and the modified proportional specimen resistance model. The best correlation between measured values and used models has been achieved by using the modified PSR model.
Review of 20 Years Research in Fatigue of High Pressure Loaded Components
Authors: Thumser Rayk , Scheibe Wolfgang
Published: December 2013

This paper gives an overview of the research in fatigue of high pressure loaded components. In the last 20 years the main research was carried out in Germany. This research was mainly driven by the fatigue requirements for high pressure loaded Diesel engine injection parts as common rails, injectors and pipes.
Ermüdungslebensdauer von Baustahl unter komplexen Beanspruchungsabläufen am Beispiel des Stahles S460
Authors: Vormwald Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Baustahl S460 gewinnt im Stahlbau zunehmend an Bedeutung, birgt er doch ein Potenzial für ökonomische Einsparungen. Allerdings ist das Einsatzgebiet zu berücksichtigen. So kann der Werkstoff z.B. in schlanken druckbeanspruchten und damit stabilitätsgefährdeten Konstruktionen sowie bei Schwingbeanspruchung von Schweißverbindungen seine höhere Festigkeit gegenüber dem S355 nicht zum Tragen bringen.

Der Baustahl S460 besitzt im ungeschweißten Zustand ein gutes bis sehr gutes (entsprechend seiner statischen Festigkeit) Widerstandsvermögen gegenüber einer Schwingbeanspruchung. Er ist in den vergangenen zwei Jahrzehnten intensiv experimentell untersucht worden und diente dabei als Modellwerkstoff bei der Entwicklung von Simulationsverfahren. Der vorliegende Beitrag stellt sowohl das zyklische Verformungsverhalten als auch das Versagensverhalten bei Schwingbeanspruchung ausführlich dar. Den experimentellen Befunden wird konsequent das Berechnungsergebnis unter Verwendung der aktuellen Modelle gegenübergestellt. Dabei wird der Bogen gespannt von der einfachen einachsigen Beanspruchung bis zur komplexen, mehrachsig nichtproportionalen Beanspruchung.
Prüfkonzept zur experimentellen Bestimmung des Ermüdungsverhaltens von einsatzgehärteten Werkstoffzuständen
Authors: Kleemann Andreas , Thumser Rayk , Kleemann Susanne , Winge Jörg , Gerth Uwe
Published: December 2013

Kurzfassung

Für ein werkstoffmechanisches Dauerfestigkeitskonzept für einsatzgehärtete Bauteile sind experimentell abgesicherte Dauerfestigkeitswerte für die unterschiedlich aufgekohlten Werkstoffbereiche erforderlich. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen wurden Rohrproben entwickelt, bei denen durch Niederdruckaufkohlen im Prüfquerschnitt vorausberechnete, homogene Kohlenstoffgehalte erzeugt wurden. Diese Werkstoffproben gestatten es, den Einfluss des Kohlenstoffgehaltes bzw. der Härte auf Dauerfestigkeit, Streuung und Mittelspannungsempfindlichkeit explizit experimentell zu ermitteln. Für die Ermüdungsversuche wurde an einen Innendruckprüfstand ein zweiter Druckübersetzer zur Erzeugung von statischem Außendruck adaptiert. Mit diesem Prüfkonzept kann das Spannungsverhältnis im Prüfquerschnitt der Rohrprobe frei eingestellt werden. Als Versuchswerkstoff wurde der Stahl 20MnCrB5 eingesetzt und Proben mit durch Aufkohlen erzeugten homogenen Kohlenstoffgehalten von 0,18%, 0,40%, 0,55% und 0,70% untersucht. Die Hauptbeanspruchungsrichtung in der druckbelasteten Probe ist senkrecht zur Hauptumformrichtung des Ausgangsmaterials (Stabstahl). Die ermittelten Dauerfestigkeiten zeigen keine Abhängigkeit von der Härte und sind maßgeblich beeinflusst durch die Wirkung von großen Einschlüssen.
Beurteilung von mehrachsig schwingbeanspruchten Schweißverbindungen in den IIW-Empfehlungen
Authors: Morris Cetin , Wiebesiek Jens
Published: December 2013

Kurzfassung

Da die Beurteilung von mehrachsigen Spannungszuständen eine große Komplexität birgt, werden in Regelwerken einfache, aber zuverlässige Berechnungsmethoden bevorzugt. In diesem Zusammenhang fand die Gough-Pollard-Beziehung mit einer duktilitätsbezogenen Modifikation des mehrachsigen Schädigungsparameters DMA Eingang in die IIW-Empfehlungen. Schweißverbindungen aus Stahl zeigen eine Minderung der Lebensdauer unter nicht proportionaler (phasenverschobener) mehraxialer Beanspruchung (DMA = 0,5) im Vergleich zur proportionalen (phasengleichen) Beanspruchung (DMA = 1,0). Aluminiumschweißverbindungen geringer Duktilität hingegen weisen zwischen proportionaler und nicht proportionaler Beanspruchung keinen Unterschied auf (DMA = 1,0). Duktile Aluminiumschweißverbindungen jedoch verhalten sich wie Schweißverbindungen aus Stahl. Demzufolge wird in den IIW-Empfehlungen für nicht proportionale mehrachsige Beanspruchung der auf der sicheren Seite liegende Schädigungsparameter DMA = 0,5 sowohl für Schweißverbindungen aus Stahl als auch aus Aluminium empfohlen, sofern nicht ein semi-duktiler Werkstoffzustand vorliegt (DMA = 1,0).
Design Optimization of Components Based on Material Mechanics Fatigue Concepts
Authors: Savaidis Georgios
Published: December 2013

The paper deals with the fatigue design concepts for engineering components based on material properties and mechanics, i.e. the Short Crack Model (SCM), the Local Strain Approach (LSA), and the Effective Notch Stress Concept (ENSC) for welds. The calculation procedures are presented and their accuracy and robustness are demonstrated on the example of a cab bearing console providing complex geometry (geometry notch, weld with pronounced start and ends) and subjected to operating loading with variable stress amplitudes and mean stresses. Parametrical studies considering two ductile steels were performed. Comparison of calculated curves by means of the SCM and the LSA supported by the PSW
T-parameter explores life factors of 3 to 6.7 emphasizing the crucial influence of load sequence effects on fatigue life and the usefulness of the SCM to consider them. The choice of the material influences the lifetime of the console significantly (life factors of ∼5 to ∼11 depending on the applied model). The weld design was assessed by the ENSC to be safe.
Festigkeitsbewertung für Strukturen mit Verzinkungsrissen
Authors: Versch Christian , Vormwald Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Zeitraum zwischen 2001 und 2005 wurden schwere Schäden an feuerverzinkten Stahlbauten festgestellt. Diese Schäden, Risse infolge flüssigmetallinduzierter Spannungsrisskorrosion (liquid metal embrittlement — LME), traten bei der Feuerverzinkung auf. Die Beurteilung der Standsicherheit dieser Konstruktionen ist aus mehreren Gründen nicht trivial. Der Einfluss des Erscheinungsbildes von LME-Rissen auf die Bruchzähigkeit und auf die rissvorantreibende Kraft, im Vergleich zu Ermüdungsrissen, ist ungewiss. Daher wurden Bruchmechanikversuche an C(T)-Proben mit LME-Rissen durchgeführt. Ein weiterer Punkt von besonderem Interesse ist der Plastizierungsgrad des Ligamentes Lr. Die LME-Risse treten häufig in den Stegen von Trägern, ausgehend von Teilkopfplatten oder Freischnitten, auf und an den Rissspitzen herrscht eine Mixed-Mode-Beanspruchung. Für diese Konstruktionsdetails existieren keine Näherungslösungen zur Bestimmung der lokalen Fließlast und auch die Identifizierung des Ligamentes ist nicht trivial. Der Ligament- Plastizierungsparameter Lr wird daher nach der Referenzspannungs- methode bestimmt, um künftig bruchmechanische Bewertungen auf der Basis linear-elastischer Berechnungen durchzuführen.
Komplexe Materialprüfung und Schadensanalyse —
Authors: Teichert Gerd , Wilke Marcus , Spieß Lothar , Schaaf Peter
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Schadensanalyse an Bauteilen und Werkstoffen erfordert immer ein Zusammenspiel von verschiedenen und meist komplementären Werkstoffuntersuchungen, die in der Schadensanalyse als instrumentelle Analysen bezeichnet werden. An einigen ausgewählten Praxisbeispielen aus dem Ofenbau-, Beschichtungs- und Automobilbereich wird gezeigt, wie Metallographie, Elektronenmikroskopie, Röntgenbeugung und Glimmentladungsspektroskopie in Kombination sehr vorteilhaft für komplexe Schadensfälle eingesetzt werden können. Hierdurch lassen sich abgesicherte Hypothesen für die Schadensfälle aufstellen und unter günstigen Umständen auch weitere Informationen über den Hergang ermitteln.
Radsatzwellenbeschichtung in Theorie und Praxis
Authors: Bohne Christian
Published: December 2013

Kurzfassung

In den Regelwerken DIN EN 13261 und BN 918301 ist die Beschichtung von Radsatzwellen definiert. Mit der Festlegung von Korrosionsschutzgruppen werden unterschiedliche betriebliche Einflüsse und die daraus auf die Beschichtung einwirkenden Belastungen berücksichtigt. Durch Änderungen betrieblicher Einsatzbedingungen der Radsatzwellen sowie konstruktiver Vorgaben von Oberflächenrauheiten und durch die Verschärfung von Umweltauflagen ist in den letzten Jahren der Druck auf die Lackindustrie, die Produzenten von Radsatzkomponenten sowie auf die Fahrzeugbetreiber zur Weiter- oder Neuentwicklung von Radsatzwellenbeschichtungskonzepten gestiegen.
Radsatzwellen — Anforderungen und Verwirklichung*
Authors: Murawa Franz
Published: December 2013

Kurzfassung

Auslegung, Gestaltung, Herstellung, Qualitätsüberwachung und Instandhaltung von Radsatzwellen wird durch die europäische Normung in engen Grenzen geregelt. Prinzipiell kann bei Führung eines Nachweises gleicher Sicherheit nach dem Stand der Technik von Normen abgewichen werden, die gegenwärtigen Tendenzen zeigen aber in die andere Richtung, d.h. zu stringenter Einhaltung der Normen. Die Möglichkeiten zu Innovationen, z.B. durch alternative Herstellverfahren sollten aber nicht gänzlich negiert werden. Gerade im Bestreben die Sicherheiten weiter zu steigern, werden derartige Konzepte im Hinblick auf einen umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Schienenverkehr wieder an Bedeutung gewinnen.
Assessment of Uncertainty in Modelled Ultrasonic Thickness Measurements
Authors: Markučič Damir , Runje Biserka , Stepanić Josip
Published: December 2013

Recently, through several documents ranging from guidelines to standards, it has been suggested to strengthen the quantitative character of non-destructive testing results and its implementation has been proposed. For the study behind this article, the formulated scheme on the ultrasonic thickness measurement has been applied, which is a typical procedure within ultrasonic testing. The regular situation is described, formalized through formulating the accompanied model, and its measurement uncertainty is estimated by using a Monte-Carlo based simulation. The obtained results provide a significant contribution to the approach to evaluate the testing system capability, to its step-by-step improvement as well as to direct tracing of consequences of any change in its characteristics.
Korrelation der Ermüdungsschädigung mit der Materialdämpfung in einer Aluminium-Gusslegierung
Authors: Giertler Alexander , Krupp Ulrich , Michels Wilhelm
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Bedeutung leichter, aber ebenso fester Werkstoffe hat aufgrund des Trends hin zum Leichtbau stark zugenommen. Insbesondere Aluminium-Gusslegierungen zählen zu den Profiteuren dieser Entwicklung. Zeitgleich ist eine erhebliche Zunahme der Anforderungen und Erwartungen an die Werkstoffe, insbesondere bei der Ermüdungsfestigkeit zu beobachten. Die Materialdämpfung ist eine Größe, die beschreibt, inwieweit ein Werkstoff in der Lage ist, elastische Schwingungsenergien umzuwandeln. Der Beitrag gibt eine kurze Einführung in das Phänomen der Materialdämpfung mit ihren Einflussgrößen. Der zur Messung der Materialdämpfung und der Resonanzfrequenz verwendete Versuchsaufbau wird eingehend beschrieben. Anhand von Umlaufbiegeversuchen sowie Zug-Druck-Ermüdungsversuchen an der Legierung AlSi7Mg0,3 soll untersucht werden, ob die Materialdämpfung mit einer fortschreitenden Ermüdungsschädigung verknüpft ist. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Änderung der Dämpfung in Abhängigkeit von der Zyklenzahl besteht und dass sich diese Änderung mit der Ermüdungsbelastung korrelieren lässt.
Cleaning Sea Water from Petroleum Products by Using Rubber Powder
Authors: Marşoğlu Müzeyyen , Topuz Ahmet , Erdoğmuş Ali , Yurdalan Oğuzhan , Bilgin Sertaç , Feyzioğlu Ahmet , Topuz Polat , Karahan Tuba
Published: December 2013

For the study behind this report, Shell Donax TC 30 oil is added by percentages of 1 and 2 vol.-% to sea water samples which are taken from the beach of Florya near Istanbul in Turkey. Additionally, active and inactive rubber powder has been added by various percentages of 1, 2, and 5 vol.-% to such mixtures. After this, the result of cleaning process efficiency has been investigated after 1, 3, and 5 minutes. For comparison, carbon black has been used in another series of experiments. At the end of the different time periods, the process of cleaning by using rubber powders shows that a cleaning of over 98 % is achieved. During the cleaning process it is observed that oil is absorbed by the rubber powder and that its size becomes larger. The results make evident that rubber powders can be easily used in such new cleaning processes (at least 4 times) after the respective drying.
Fabrication and Aging Behaviour of In-Situ Aluminum Composites
Authors: Erarslan Yaman
Published: December 2013

Commonly applied in situ procedures with the aim of producing alumina particles or whiskers include the reactions between a metal oxide and aluminum. The metal, reduced with the alumina formation reaction, afterwards generally reacts with Al and transforms into an intermetallic form which will act as a reinforcing member in the composition of the matrix. In this study, by adding CuO powder in ratios of 5, 10 and 15 wt.-% composite billets were produced by the in situ procedure of stir casting. XRD patterns and microstructures of the produced Al-Al2O3 composites were examined by using optical and electron microscopy (SEM). Following the homogenization procedure on the composite material, hot deformation and thermal aging procedures were applied. The changes in the mechanical properties were compared with commercially pure Aluminum.
Optimization of Compression Moulding Temperature for Polypropylene Materials
Authors: Maringgal Bernard , Abdau Khalina , Ali Aidy , Janius Rimfield , Faizal Muhammad , Kamaruddin Siti
Published: December 2013

In this work, the effect of processing temperature of polypropylene (PP) on the viscosity and the melt flow index (MFI) is studied towards the best fabrication of PP/kenaf composites. PP with MFI grade 41 and as density value of 0.95 g/cm3 is used as a raw material. The compression moulding machine is utilized to produce the moulded samples from PP pallets. The viscosity and the MFI tests have been selected as criteria to determine an optimum processing temperature. As optimum temperature 230°C has been found.
Evaluating Waste Marble Dust as Floor Tile
Authors: Bilgin Nursev , Yeprem H. Aygül , Günay Esin , Marşoğlu Müzeyyen
Published: December 2013

This work aims to evaluate waste marble dust in building industry therefore minimizing the environmental effects of waste dust and maximizing economic benefits with reducing the use of raw material and energy. The marble process industry generates a large amount of wastes during quarrying and sawing processes which pollute and damage the environment. There are many fields in which the marble wastes can be used, one of them is to use them in building industry. In this work, marble dusts provided from 3 different quarries, coming from 3 different places were coded as BN1, BN2 and BN3. After characterizing tests of the dust, they were used in the production of artificial marble tiles using a different amount of resin binder. By the respective physical, optical, chemical, and mechanical tests the maximum quantities that can be added have been determined. The results show that using 80 wt.-% marble dust and 20 wt.-% resin gives the best properties in tiles.
Suche nach dem verborgenen Riss
Authors: Kelch Johannes
Published: December 2013

Kurzfassung

Haben Flugzeuge eine definierte Zahl von Starts und Landungen erreicht, kommt es alle fünf bis zehn Jahre zu einem großen Check. Bei der Instandhaltung setzen die Fachleute verschiedene altbewährte und moderne Non-Destructive-Testing-Systeme ein. Damit suchen sie nach verborgenen Rissen, die inzwischen zur Ausnahme geworden sind.
Fatigue Energy Dissipation in Trabecular Bone Samples with Stepwise-Increasing Amplitude Loading*
Authors: Topoliński Tomasz , Cichański Artur , Mazurkiewicz Adam , Nowicki Krzysztof
Published: December 2013

The research method proposed in the paper assumes multi-level loads of trabecular bone, which are similar to the real ones and demonstrate a step-wise amplitude increase. Throughout the study, such loadings were applied to bone structures sampled from 61 donors. The samples were obtained after hip arthroplasty from the neck fragment of femur heads. All the samples were scanned with a desktop microtomographer. The fatigue damage of the sample structures throughout the experiments was seen in changes in the form of the hysteresis loop recorded in the stress-strain system. The dissipation energy, which is calculated based on the hysteresis loop, is present in the fatigue life function. A three-stage sample fatigue damage pattern was demonstrated. The sum of the dissipation energies was calculated for all the hysteresis loops, and thus we obtain the accumulated dissipation energy, which is referred to as the total fatigue life for all the samples. The calculation results were determined to have an exponential-like curve and reported a high value of the coefficient of determinacy. The accumulated dissipation energy is also related to the value of the compressive stress levels applied. Referring the calculated results of the accumulated energy to the structure index BV/TV, we identified the existence of a strong relationship between the quantities.
Mechanical Properties and Corrosion Behaviour of MIG Welded 5083 Aluminium Alloy
Authors: Durmuş Hülya
Published: December 2013

For this study 5083 Aluminium alloy plates, as used in automobiles and watercraft, were experimentally MIG welded. The plates were joined with different wires and at various currents. The effects of welding with different parameters on the mechanical and corrosion properties were investigated. The corrosion behaviour of the MIG welded 5083 Aluminium base material was also investigated. The effects of the chemical composition of the filler material on the mechanical properties were examined by metallographic inspection and tensile testing. By EDS and XRD analyses of specimens it turned out that different structures in the weld metal (Cu3Si) affect its mechanical properties. The mechanical properties of the specimens welded with 5356 filler metal were found as quite well improved as compared to those specimens welded with 4043 and 5183 filler material. The results of the metallographic analysis, and mechanical and corrosion tests exhibited that the 5356 filler material was most suitable for the 5083 Al alloy base material.
Lastannahmen und Betriebsfestigkeitsnachweis für Fahrwerksbauteile*
Authors: Hägele Nora , Pötter Kurt , Brune Martin , Sonsino Cetin Morris
Published: December 2013

Kurzfassung

Fahrzeugbremsungen auf unebener Straße und insbesondere Schwingungsphänomene beim Überbremsen von Bodenwellen können extrem hohe Lasten in Längsrichtung verursachen. Die frühzeitige Kenntnis über die zu erwartenden Lasthöhen ist insbesondere während des Entwicklungsprozesses für eine sichere betriebsfeste Auslegung von maßgeblicher Bedeutung. Diesbezüglich werden die signifikanten Einflussgrößen auf die Lasten in Längsrichtung aufgrund von Schwingungsphänomenen in Längs- und Vertikalrichtung beim Überbremsen von Bodenwellen aufgezeigt. Am Beispiel der Zugstrebe werden die Bauteilauslegung und das Optimierungspotenzial anhand der auslegungsrelevanten Lasten verschiedener Parameterkonfigurationen dargestellt.
Zur Methodik der Ermüdungsbewertung von Komponenten der nuklearen Kraftwerkstechnik*
Authors: Rudolph Jürgen , Bergholz Steffen , Vormwald Michael , Bauerbach Kai
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Nachweis der Betriebsfestigkeit ist wesentlicher Baustein des Sicherheitskonzeptes sowie des Alterungs- und Langzeitbetriebsmanagements kerntechnischer Anlagen. Hoher Aufwand zur Lastidentifikation (Fatigue Monitoring) und starke Regelwerksbindung sind kennzeichnend. Besonderheiten gegenüber anderen Technikbereichen stellen die Dominanz thermozyklischer betrieblicher Belastungen sowie relevante Beanspruchungsamplituden im niederzyklischen Bereich (LCF) dar. Das verfolgte Nachweiskonzept wird in seiner regelwerksseitigen Einbettung im ersten Teil des Beitrages erläutert. Darüber hinausgehend werden Möglichkeiten aufgezeigt, bestehende Margen zu quantifizieren. Hierzu wird ein neuer Ansatz der mechanismenorientierten Simulation des thermozyklischen Ermüdungsvorgangs auf Basis der Kurzrissbruchmechanik im zweiten Teil beschrieben.