bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Zusammenhang zwischen Konstitution und Wärmebehandelbarkeit hochfester austenitischer Stähle
Authors: Berns H. , Riedner S.
Published: December 2013

Kurzfassung

Nichtrostende austenitische Stähle wie X40CrMnN18-18 mit ≈ 0,6 Masse-% Stickstoff erreichen eine hohe Streckgrenze und Kaltverfestigung, neigen aber in dickeren Bauteilen zu unerwünschten Karbid- oder Nitridausscheidungen beim Abschrecken von Lösungsglühtemperatur. Durch Berechnung eines optimalen Verhältnisses (C/N)op gelingt es, das Phasenfeld des homogenen Austenits zu tieferer Temperatur Top zu erweitern, wodurch die Ausscheidung in einen kälteren Bereich verschoben und damit verzögert wird. Durch Zusatz von Kupfer steigt Top deutlich an, während Molybdän diese Temperatur kaum beeinflusst. Seinem Gehalt sind aber Grenzen durch die Stabilisierung der σ-Phase gesetzt. Von 0,85 Masse-% (C+N) bis 1,07 Masse-% (C+N) nimmt die 0,2 % Dehngrenze von 561 MPa auf 604 MPa zu und die wahre Bruchspannung von 2020 MPa auf 2545 MPa bei einer Bruchdehnung von 67% bis 74%. Die Berechnung der Konstitution legt nahe, wegen möglicher Ausscheidungen beim Abschrecken den (C+N)-Gehalt und damit die erzielbare Festigkeit zu senken, wenn die Bauteildicke steigt.
Sources of distortion during the production of bar products and beyond∗
Authors: Kunow S. , Prinz C. , Bennekom A. van , Wilke F. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Kohlmann R.
Published: December 2013

When considering the entire production process of a component in respect of distortion, we are able to identify several possible sources of distortion originating in the production of steel bars at the mill. Some of these factors will be presented in this paper and more importantly, possibilities of how to reduce distortion will be discussed. The largest influence on distortion potential in the steel mill arises from the effects of cold working during the straightening process which is essential after the hot rolling and heat treatment steps. The potential problems with cold working have increased in the past years in-line with the increased requirement for higher straightness of bar material produced. The higher the straightness requirement, the higher the level of residual stresses resulting from the straightening process. These residual stresses can lead to distortion during the following production steps. To reduce distortion potentials, new possibilities of controlling the hot rolling process and improved / novel heat treatment possibilities will be presented. In addition to the above mentioned points, the possible sources of distortion potential in the steel casting process will be discussed with reference to the production sequence.
Untersuchungen zum Einfluss der Anlassintensität auf die mechanischen Eigenschaften eines borlegierten Stahls mit niedrigem Kohlenstoffgehalt*
Authors: Säglitz M. , Krauss G. , Matlock D.K. , Niegel M.
Published: December 2013

Kurzfassung

Martensitische Gefüge liefern bei gegebener Werkstoffzusammensetzung die maximale Festigkeit eines Stahls. Zur Erhöhung der passiven Sicherheit finden derartige hochfeste Gefüge in zunehmendem Maße auch Anwendung im Karosseriebau. In vorliegender Studie werden die mechanischen Eigenschaften eines gängigen borlegierten Karosseriestahls mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,22 Gew.-% (22MnB5) anhand systematischer Anlassversuche bewertet. Hierzu wurden gehärtete Zugversuchsproben bei Temperaturen zwischen 150°C und 520°C für Zeiten zwischen 120 s und 36000 s angelassen. Die korrespondierenden Werte für die Zugfestigkeit reichen von 1700 MPa für den nur abgeschreckten Zustand bis 820 MPa für die bei 520°C angelassenen Proben. Anlassintensitäten von Temperaturen bis zu etwa 400°C führen zu einem Rückgang der Zugfestigkeit, allerdings ohne Zugewinn an Duktilität. Die vorliegenden Ergebnisse werden u.a. als Funktion eines Zeit-Temperatur-Anlass-Parameters präsentiert und unter Berücksichtigung fertigungsspezifischer Anforderungen im Automobilbau, wie z.B. dem Einfluss des Tauchbadverzinkens, diskutiert.
Verzugskompensation in der Zerspanung unter Verwendung einer dynamischen Werkzeugzustellung
Authors: Beekhuis B. , Garbrecht M. , Brinksmeier E.
Published: December 2013

Kurzfassung

Eine Verzugskompensationsmethode in der Zerspanungvon dünnwandigen zylindrischen Ringen aus 100Cr6 zur Reduzierung von Rundheitsschwankungen wird in diesem Beitrag vorgestellt. Zunächst wurde eine Messmethode zur Erfassung der Ring-Verformung und der maximalen Formabweichungen in dem Drehbearbeitungszentrum entwickelt. Die Messfehler der entwickelten Messmethode wurden diskutiert und konstruktive Verbesserungsmaßnahmen identifiziert. Basierend auf der gemessenen Ringverformung und Formabweichung wurde nach einer konventionellen Zerspanung die dynamisch angepasste Werkzeugzustellung des finalen Korrekturschnittes berechnet. In Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass unter Verwendung einer dynamischen Verstelleinheit mit der entwickelten Kompensationsmethode die Rundheitsschwankungen deutlich minimiert werden konnten.
Zur thermischen Ermüdung des Werkzeugstahls X38CrMoV5-1
Authors: Lebsanft M. , Grüning A. , Scholtes B.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Lebensdauer von Werkzeugen für die Warmumformung ist häufig durch die Entwicklung von Rissnetzen begrenzt, die sich als Folge der wechselnden Temperaturen und der daraus resultierenden Spannungen einstellen. Der Rissbildung gehen zyklische Plastizierungen voraus und die thermischen Spannungen sind die treibenden Kräfte für ein Risswachstum, welches letztendlich zum Bauteilversagen führt. In dieser Arbeit wurde das Verhalten des vergüteten Werkzeugstahls X38CrMoV5-1 bei thermischer Ermüdung unter Totaldehnungskontrolle im Temperaturbereich von 100 °C bis 650 °C untersucht. In allen Fällen konnte ein entfestigendes Werkstoffverhalten mit zunehmender Lastspielzahl festgestellt werden. Bei höheren Lastspielzahlen spielen auch Rissbildungs- und Rissausbreitungsprozesse für die sich ausbildenden zyklischen Spannungen eine Rolle. Der Einfluss von Temperaturamplitude sowie Ober- bzw. Unterspannung auf die Lebensdauer wird anhand der experimentellen Befunde diskutiert.
The development of mixed Cr1−xAlxN nitride precipitates upon nitriding iron-based Fe-Cr-Al alloys
Authors: Schacherl R. E. , Mittemeijer E. J.
Published: December 2013

The development of alloying element nitrides upon gaseous nitriding of Fe–1.5 wt.-% Cr–1.5 wt.-% Al (Fe–1.6 at.-% Cr–3.1 at.-% Al) alloy was investigated, employing metallographic methods, X-ray diffractometry, electron probe microanalysis, microhardnesss measurement and (conventional, high resolution and scanning) transmission electron microscopy. It could be shown that Cr and Al do not precipitate in separate nitrides. Instead, mixed Cr1−xAlxN nitride precipitates of cubic rocksalt crystal structure develop. Upon subsequent annealing at elevated temperature, the originally mixed nitride transforms into two binary nitrides, namely CrN (cubic rocksalt crystal structure) and AlN (hexagonal wurtzite crystal structure) by outward diffusion of Al from the initially mixed nitride.
Untersuchungen zur Eigenspannungs- und Verzugsentstehung von induktiv gefügten artfremden Verbunden
Authors: Höggerl K. , Leitner H. , Ebner R.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das thermische Fügen von artfremden Materialien, wie z.B. Hartmetall und Stahl, stellt hohe Anforderungen an die Fügetechnologie. Wegen der unterschiedlichen mechanischen bzw. thermomechanischen Eigenschaften der Fügepartner kann es zu hohen thermischen Eigenspannungen kommen, die in weiterer Folge zu einem Versagen des Verbundes führen können. Es wurde studiert, wie sich eine Variation der Frequenz beim induktiven Hartlöten auf die Fügeeigenspannungen bei Hartmetall-Stahl-Verbunden auswirkt. Zur qualitativen Beschreibung der Eigenspannungen wurden die Verformungen an der Stirnfläche des verlöteten Hartmetallzylinders gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass durch eine Variation der Lötfrequenz der lokale Umwandlungsablauf des Stahls beeinflusst wird, welches in weiterer Folge signifikante Auswirkungen auf den Eigenspannungszustand im Hartmetall hat. Die gemessenen Effekte konnten durch numerische Simulationen bestätigt werden.
Grundlegende Untersuchungen zur Erzeugung von Druckeigenspannungen durch Hochgeschwindigkeits-Abschrecken
Authors: Rath J. , Lübben Th. , Hunkel M. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Laut Schrifttum können durch den Einsatz sehr hoher Abschreckgeschwindigkeiten Druckeigenspannungen in Oberflächennähe und daraus resultierend signifikante Steigerungen der Lebensdauer erzielt werden. Diese Verfahren werden unter dem Begriff „Intensive Quenching“ geführt. In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse eines Forschungsprojektes vorgestellt, das vom Fachausschuss „Abschrecken“ der AWT initiiert wurde und das sich kritisch mit dieser Thematik auseinandergesetzt hat. Als ein wesentliches Ergebnis konnte eine Kenngröße abgeleitet werden, die Geometrie, Werkstoff und Prozess bewertet. Druckeigenspannungen in durchhärtenden Teilen können erreicht werden, wenn ein kritischer Wert dieser Größe überschritten wird. Auch lassen sich Lebensdauersteigerungen erzielen, die beim eingesetzten Prüfverfahren aber relativ gering ausfielen.
Der Energieaufwand für die Wärmebehandlung als Teil der Stoff- und Energiebilanz eines Produktes*
Authors: Wünning J.A.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Stoff- und Energieeffizienz eines Bauteils kann durch den Einsatz hochfester Stähle erhöht werden, weil der Energieverbrauch für die festigkeitssteigernde Wärmebehandlung wesentlich geringer ist als der für die Erzeugung des eingesparten Stahls. Diese Leichtbauweise wird z. B. für Karosserieteile in der Automobilindustrie schon angewendet, wofür neue Ofenanlagen benötigt wurden.

Beim Glühen mit langsamer Abkühlung kann der Energieverbrauch durch die Rückgewinnung der Gutwärme drastisch reduziert werden. Dafür geeignete Anlagen wurden bereits entwickelt. Mit neuen Rekuperativ- und Regenerativbrennern wird der feuerungstechnische Wirkungsgrad auf ca. 85% angehoben, was einer Energieersparnis von 10% bis 15% gegenüber dem Stand der Technik entspricht.
Mit Nitrier- und Kohlungskennzahl geregeltes Nitrocarburieren*
Authors: Hoja S. , Klümper-Westkamp H. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Durch sensorgeregelte Nitrier- und Nitrocarburierprozesse wurde das Dreistoffsystem Fe-N-C im Temperaturbereich des Nitrocarburierens experimentell untersucht und mit den thermodynamischen Ergebnissen der Literatur verglichen. Die Nitrocarburierungen wurden in einem industriellen Nitrierofen durchgeführt, der mit einer Wasserstoff- und einer Sauerstoffsonde ausgestattet wurde. Die Regelkreise für die Nitrierkennzahl und Kohlungskennzahl wurden so aufgebaut, dass eine gleichzeitige unabhängige Regelung möglich war. Durch die Regelung von Nitrier- und Kohlungskennzahl konnten Teile der bislang noch nicht untersuchten Bereiche im Dreistoffsystem Fe-N-C erschlossen werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Kohlenstoffgehalt in derVerbindungsschicht mit steigender Kohlungskennzahl bis zu einem Sättigungswert zunimmt. Mit dem Kohlenstoffgehalt steigt der-Gehalt der Verbindungsschicht.
Potenzial des Festwalzens zur Reduzierung fertigungsinduzierter Verzüge
Authors: Beekhuis B. , Meyer D. , Garbrecht M. , Brinksmeier E.
Published: December 2013

Kurzfassung

Dünnwandige ringförmige Bauteile werden in der Zerspanung durch die Einspannkräfte elastisch verformt. Während diese Verformung zu einem inhomogenen Materialabtrag führt, bewirken die Einspannkräfte über den Umfang variierende Biegemomente. Aufgrund der elastischen Biegespannungen wird somit in der Zerspanung eine Randschicht mit inhomogenen tangentialen Zugeigenspannungen generiert. Diese bewirken wiederum Formänderungen. Verzüge in der Zerspanung dünnwandiger Bauteile resultieren somit aus einer Kombination von inhomogenem Materialabtrag und inhomogenen Eigenspannungsverläufen. In vorherigen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die Verzüge resultierend aus dem inhomogenen Materialabtrag durch eine dynamische Anpassung der Schnitttiefe kompensiert werden können. In dieser Arbeit wird geprüft, ob es durch eine mechanische Verfestigung der Randschicht dünnwandiger 100Cr6-Ringe (GKZ-geglüht, ungehärtet) möglich ist, inhomogene Eigenspannungsverläufe nach der Zerspanung zu glätten und somit das Verzugspotenzial positiv zu beeinflussen. Hierbei kann gezeigt werden, dass das Festwalzen die Formabweichung nach der Zerspanung reduziert. Ein zentrales Ergebnis ist darü-ber hinaus, dass das gezielte Einstellen der Randschichteigenschaften, wie Eigenspannungsverteilung und Härte, bei dünnwandigen Bauteilen nicht durch einen homogenen und mit konstanter Kraft geführten Prozess realisierbar ist.
Induktives Fixturhärte- und Anlassverfahren*
Authors: Goy W. , Bartknecht D.
Published: December 2013

Kurzfassung

Fixturhärten, auch bekannt als Presshärten, ist ein weit verbreiteter Prozess, der hauptsächlich Einsatz in der Automobilindustrie findet. Im Folgenden wird ein neues induktives Härteund Anlassverfahren vorgestellt, das die bekannten Vorteile der Induktionserwärmung und des Induktionshärtens mit den Vorteilen eines Presshärteprozesses verbindet. Die Hauptkomponente ist eine neue Härtemaschine mit eingebauter Vorrichtung zur Werkstückaufnahme und integrierter Induktionsspule. Die induktive Energie kann genutzt werden, um Werkstücke vor dem eigentlichen Fixturhärten zu erwärmen und auch zum anschlieβenden Anlassen auf dem Kalibrierdorn, was dessen leichtes Herausziehen erlaubt – ohne jeglichen Abriebverschleiβ an der Oberfläche.
Härten von Mikrobauteilen aus Stahl im Fall*
Authors: von Bargen R. , von Hehl A. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Um den gestiegenen Anforderungen an die Fertigungvon Kleinstbauteilen hinsichtlich Baugröße, Stückzahl, Kosten und Qualität gerecht zu werden, müssen neue Fertigungsprozesse entwickelt werden. Mit den dabei auftretenden Herausforderungen beschäftigt sich der Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Universität Bremen.

Ein elementarer Prozessschritt in der Fertigung ist die Wärmebehandlung. Sie dient einerseits dazu, die Umformeigenschaften durch Glühbehandlungen einzustellen und andererseits, die Gebrauchseigenschaften z.B. hinsichtlich Festigkeit zu optimieren. Zum Vergüten von Kleinstbauteilen aus Stahl wurde eine Anlage zur Wärmebehandlung im Fall entwickelt, um die Problematik des Chargierens der filigranen und empfindlichen Teile zu umgehen. In einem 5,5 m langen vertikalen Rohrofen konnten Bauteile aus der Stahlsorte C100 ab 1100 °C austenitisiert und durch abschließende Wasser-bzw. Luftabschreckung gehärtet werden. Erreicht wurde eine resultierende Härte von fast 1050 HV 0,005, bei einer Ausgangshärte von 254 HV 0,005.
Identifikation verzugsrelevanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen in der Fertigungskette „Einsatzgehärtetes Tellerrad“*
Authors: Surm H. , Hermann M. , Sattelberger K. , Küper A. , Hoffmann F.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der grundlegende Ansatz, den Verzug als Systemeigenschaft einer spezifischen Prozesskette aufzufassen, setzt sich im wissenschaftlichen, aber auch im industriellen Kontext immer mehr durch. Der im Jahr 2001 eingerichtete Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ hat diesen Ansatz aufgegriffen und beschäftigt sich mit der Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. Seit 2007 wird in einem sogenannten Transferprojekt mit dem Kooperationspartner ZF Achsgetriebe GmbH diese systemorientierte Betrachtungsweise des Bauteilverzugs auf eine industrielle Fertigungskette übertragen. Als Bauteil wurde hierfür ein bogenverzahntes Tellerrad aus dem Werkstoff ZF1 (mod. 17CrNi6-6) ausgewählt. Als Ziel des Projektes wurde definiert, dass das am Ende der Prozesskette erforderliche kostenintensive Verzahnungsschleifen durch die Verzugsbeherrschung in der gesamten Fertigungskette signifikant verringert wird. Mit Hilfe der Statistischen Versuchsplanung wurden in zwei Versuchsplänen insgesamt ca. 300 Tellerräder untersucht, um aus der Gruppe der ausgewählten Versuchsparameter die signifikanten Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug der Tellerräder zu erkennen. Als Grundlage dieser Identifikation diente die Analyse der Ergebnisse der umfangreichen Koordinatenmessungen, die in diesem Beitrag zur Diskussion gestellt werden.
Wirkung der Wärmebehandlung auf den Verzug geschweißter Aluminiumstrukturen – eine Herausforderung für den Flugzeugbau
Authors: Schimanski K. , Karsten O. , von Hehl A. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das thermische Fügen in Kombination mit einer abschließenden Wärmebehandlung ist seit Jahren ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von großen Strukturbauteilen im Flugzeugbau. Die nach der Wärmebehandlung auftretenden Konturabweichungen haben allerdings häufig aufwändige Rückformprozesse zur Folge, die die Wirtschaftlichkeit dieser Fertigungsroute beeinträchtigen. Der Prozess der Wärmebehandlung trägt jedoch nur anteilig zum Gesamtverzug bei. Vielmehr ist auch bei der Fertigung großer Strukturbauteile die gesamte Fertigungskette zu betrachten. Im Folgenden werden experimentelle Untersuchungen beschrieben, die die Wechselwirkung der verschiedenen Fertigungsprozesse entlang der Prozesskette systematisch beschreiben. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits bei der Herstellung der Bleche wesentliche Verzugspotenziale eingebracht werden, die jedoch erst nach der Wärmebehandlung ihre Wirkung zeigen.
Entwicklung einer Stahllegierung zur Erzeugung metastabiler, austenitischer Gefüge
Authors: Dong J. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Kohlmann R.
Published: December 2013

Kurzfassung

In den letzten Jahren wurde das “mechanisch induzierte Härten” (MIH) als neues “wärmebehandlungsfreies” Produktionsverfahren zur Herstellung von randschichtverfestigten Stahlbauteilen entwickelt. Die Randschichthärtung wird als mechanisch induzierte martensitische Phasenumwandlung in die Fertigungslinie integriert. Neben der lokalen Härtung von Funktionsflächen eines Bauteils wird auch eine deutliche Verkürzung der Produktionsdauer ermöglicht. Zudem kann durch die Einsparung einer abschließenden Wärmebehandlung der Energieverbrauch und die damit verbundene CO2-Emission verringert werden. Voraussetzung für die Durchführung ist ein Werkstoffzustand mit hohem Anteil an metastabilem Austenit, der bei der Halbzeugherstellung eingestellt wird. Untersuchungen an kommerziell erhältlichen Stählen ergaben, dass das Verfahren ein hohes Anwendungspotenzial aufweist. Bei Einsatz einer für diesen Zweck ausgelegten Stahllegierung kann dies weiter gesteigert werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung dieser Stahllegierung, die speziell für die Erzeugung eines metastabil austenitischen Gefüges ausgelegt ist. Die Gefügecharakterisierung der neuen Legierung erfolgte durch OES (Optische Emissionsspektrometrie) und Metallographie, das Umwandlungsverhalten wurde dilatometrisch untersucht. Die unterhalb der Raumtemperatur (RT) liegende Martensitstarttemperatur (Ms-Temperatur) wurde durch Dehnungsmessung bei der Tiefkühlung ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass ein vollständig austenitisches Gefüge mit feinen kugelförmigen Carbiden in der Stahllegierung bei RT eingestellt werden kann. Die Stabilität des austenitischen Gefüges kann in großem Umfang variiert werden. Die Eigenschaften der neuen Stahllegierung sind für die Weichbearbeitung und die Randschichthärtung durch mechanisch induzierte Martensitumwandlung geeignet.
Ursachen und Einflussgröβen des Verzugs in der Prozesskette eines Aluminium-Druckgussbauteiles*
Authors: Karsten O. , Schimanski K. , von Hehl A. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Wirtschaftlichkeit von Produktionsabläufen ist eng mit der fortlaufenden Weiterentwicklung der Fertigungsprozesse verknüpft. Nach der abschlieβenden Wärmebehandlung in der Herstellungskette von Aluminium-Vacural-Druckgussbauteilen treten häufig Maβ- und Formänderungen auf, die ein Richten erfordern. Die Einflussparameter auf die Verzugsgröβe sind jedoch vielschichtig und insbesondere die Verzugsmechanismen sind häufig unbekannt.

Mittels eines systemorientierten Ansatzes nach dem Distortion Engineering wurde das Verzugsverhalten entlang der Fertigungskette eines Aluminium-Druckgussbauteils untersucht. Auch nach optimierter Chargierung wurden signifikante Formabweichungen nach dem Lösungsglühen sowie nach dem Gieβen und Abschrecken festgestellt. Auf Basis verzugssensitiver Produktionsschritte und der Kenntnis verzugskritischer Bauteilbereiche wurden Kompensationsstrategien abgeleitet, die Richtaufwendungen am Ende der Fertigungskette vermeiden können.
Systematische Untersuchung der Verzugspotenzialträger in der Fertigungskette „Einsatzgehärtetes Tellerrad“*
Authors: Surm H. , Hermann M. , Sattelberger K. , Küper A. , Hoffmann F.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ hat den grundlegenden Ansatz, den Verzug als Systemeigenschaft einer spezifischen Prozesskette aufzufassen, aufgegriffen und beschäftigt sich mit der Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen, um wesentliche Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In einem Transferprojekt mit dem Kooperationspartner ZF Achsgetriebe GmbH wurde diese systemorientierte Betrachtungsweise des Bauteilverzugs auf eine industrielle Fertigungskette übertragen. Die Untersuchungen wurden an einem bogenverzahnten Tellerrad aus dem Werkstoff ZF1 vorgenommen. Mithilfe der Statistischen Versuchsplanung wurden in mehreren Versuchsplänen aus einer Gruppe von zwölf ausgewählten Versuchsparametern die signifikanten Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug der Tellerräder identifiziert. In Bezug auf die Änderungen der Maß- und Formabweichungen infolge des Einsatzhärtens ergab sich eine klare Reihenfolge der relativen Häufigkeit der signifikanten Einflussgrößen: Am häufigsten bestimmen die Eigenschaften des eingekauften Rohlings den Verzug. Danach folgen die Einflussgrößen aus dem Bereich des Einsatzhärtens. Alle untersuchten Einflussgrößen aus dem Bereich der Weichbearbeitung spielen eine untergeordnete Rolle auf den Gesamtverzug des Tellerrades. Auf der Grundlage der experimentellen Arbeiten wurden weiterführende Untersuchungen durchgeführt, deren Schwerpunkt auf der Charakterisierung der verschiedenen Zustände hinsichtlich chemischer Zusammensetzung und Gefüge in Abhängigkeit der beiden Einflussgrößen Schmelze und Vorwärmebehandlung lag. Die Ergebnisse werden den gemessenen Maß- und Formänderungen gegenübergestellt, um ein erstes Verständnis hinsichtlich der Mechanismen der Verzugsentstehung zu gewinnen.
Nitrierung und Nitrocarburierung nichtrostender ferritischer Stähle
Authors: Spies H.-J. , Schreiber G. , Weidner A.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Nitrierung und Nitrocarburierung nichtrostender ferritischer Chromstähle bei Temperaturen unterhalb der Bildung von Chromnitrid- bzw. Chromcarbidausscheidungen eröffnet bisher wenig genutzte Möglichkeiten zur Erhöhung ihrer tribologischen Beanspruchbarkeit bei Aufrechterhaltung ihrer Korrosionsbeständigkeit. Am Beispiel des ferritischen Chromstahles X6Cr17 wird gezeigt, dass es möglich ist, durch eine Nitrierung bzw. Nitrocarburierung dünne Randschichten mit einer Härte von 1350–1400 HK 0,01 zu erzeugen. Sie bestehen aus expandiertem Ferrit, in dem in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen Nitride und Zementit eingebettet sind. Bei 490 °C erzeugte Nitrierschichten kennzeichnen den Übergang zu durch die Ausscheidung von Chromnitriden verfestigten dickeren Randschichten mit Härten von 1400–1470 HV 0,1. Eine Erhöhung der Nitriertemperatur auf 540 °C führt zu einer diskontinuierlichen Ausscheidung von Chromnitriden. Es entsteht ein stabiles feinlamellares Randgefüge mit Härten im Bereich von 1100 HV 0,1 bis 1150 HV 0,1.
Modelling and simulation of the influence of flow boiling during quenching in liquids*
Authors: Stark P. , Fritsching U.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das mehrphasige Strömungsfeld und der Wärmeübergang an der Oberfläche eines Zylinders sowie dessen Abkühlung während des Abschreckprozesses in flüssigen Medien werden mit einem siedephasenübergreifenden Ansatz modelliert. Hiermit wird die Simulation und Berechnung des gesamten Abkühlverlaufs eines Bauteils bei der Abschreckung innerhalb eines einzigen Modells dargestellt. Simulationsergebnisse zum zeitabhängigen Abkühlverhalten eines zylindrischen Bauteils werden für verschiedene Anströmungsbedingungen und Fluidunterkühlungen verglichen. Insbesondere wird dabei auf die lokalen Dampfgehalte in Oberflächennähe des Bauteils und deren Einfluss auf den zeitabhängigen Wärmeübergang eingegangen.
Ermittlung der Härte-Zähigkeits-Beziehung für kurze Wärmebehandlungszyklen
Authors: Schneider Reinhold , Schlagradl Thomas , Schüller Christopher , Grunwald Rick
Published: December 2013

Kurzfassung

Kurze Wärmebehandlungszyklen sind typisch für viele Fertigungsprozesse wie Randschichthärten und Schweißen. Diese Bedingungen sind durch schnelle Temperaturänderungen und große lokale Unterschiede im Temperaturverlauf gekennzeichnet. Um den Zusammenhang zwischen Härte und Zähigkeit unter derartigen Bedingungen zu untersuchen, wurde eine neue Methode entwickelt, basierend auf Kleinst-Kerbschlagproben und deren Behandlung in einem Dilatometer. Die Proben ermöglichen nicht nur die Prüfung von Schlagzähigkeit und (Kleinlast-)Härte, sondern auch Gefüge- und Bruchflächenuntersuchungen. Die Härte-Zähigkeits-Beziehung zeigt für weite Bereiche eine Austauschbarkeit von Zeit und Temperatur. Ausgenommen davon ist der Sekundärhärtebereich bei sehr kurzer Behandlungsdauer. Die Methode bietet damit auch die Möglichkeit zum Vergleich verschiedener Stähle und Schweißzusatzstoffe untereinander.
Improvement of die life with surface texture control and solid lubricant
Authors: Furukimi O. , Aramaki M. , Abe K. , Fukaura H. , Yamada N.
Published: December 2013

The methodology of controlling the surface texture of dies by means of Hybrid-shot peening was examined for the improvement of the die life cycle applied to high strength steel sheets. Hybrid-shot is double-shot peening, where the first treatment is performed using large particles, and the second one is performed with finer shot particles. The specimens of tool steels for dies treated by Hybrid-shot showed a high resistance against galling which was evaluated by the galling generation load of the draw bead test by using an oil lubricant, compared with the single shot specimens. This result suggested that the surface texture influenced the galling property. For a quantitative analysis of surface texture of die material, Fast Fourier Transformation (FFT) was used. Findings revealed that the ratio of the spectrum amplitude between high and low frequencies calculated by FFT corresponded to the galling generation load of draw bead tests. On the other hand, the conventional index of surface roughness, Rz, had no relationship to the galling generation load. Furthermore, the effect of solid lubricant, that is, the powder produced by scallop shell, on the galling property was studied. The addition of fine scallop shell powder in the oil lubricant increased the galling generation load.
The low temperature aluminising kinetics of hot-work tool steels
Authors: Matijević B. , Kumić I. , Belić T.
Published: December 2013

Conventional aluminising procedures are mostly conducted at temperatures well above 900 °C, and can last for hours. When applied to hot-work tool steels, aluminising has to be done at notably lower temperatures in order to prevent grain growth and carbide formation, and to improve creep resistance.

The kinetics of aluminium coating formation on hot-work tool steels was studied in the temperature range of 550–610 °C. The pack Al content was varied from 5–15 wt.-% and aluminising time from 1–9 hours. The halide activator AlCl3 was applied. A series of statistically designed experiments were conducted to determine how key process factors influence the aluminide coating formation. A Box-Behnken experimental design was used to evaluate three process factors at three levels. The microstructures of coated samples were analysed by a scanning electron microscope (SEM). Glow Discharge Optical Spectroscopy (GDOS) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were employed to investigate element distributions in the coating layer
Ermüdungsverhalten von Hartstoffschichten in geschmierten tribologischen Kontakten
Authors: Peuker C. , Linz M. , Badisch E.
Published: December 2013

Kurzfassung

Ermüdung von Beschichtungen und Oberflächen ist ein häufiger Schädigungsmechanismus von Werkzeugen und Maschinenelementen, da in diesen Kontakten weder plastische Deformation noch Dreikörperverschleiß auftreten. In diesen Fällen führt die Ermüdung oftmals zum frühzeitigen Versagen der Komponente, Verlust der Funktionalität und somit zu einer reduzierten Standzeit. In dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, das zyklische Ermüdungsverhalten von Oberflächen zu charakterisieren. Die vorliegende Arbeit zeigt erste Charakterisierungsergebnisse einer auf Titan basierenden Hartstoffbeschichtung im tribologischen Kontakt mit einem typischen Umformschmierstoff. Um den zyklischen Tribokontakt nachzustellen, wurde eine Hartmetallkugel mithilfe eines “Scratch-Testers” zyklisch über eine geschmierte und beschichtete Probe bewegt. Nach einer definierten Anzahl von Lastzyklen wurde die Verschleißspur mit sowohl einem optischem als auch mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht und die Schadensausbildung von Rissen und Delamination bestimmt. Für die Abschätzung der Pressung wurde das Hertz‘sche Kontaktdruckmodell verwendet. Es zeigte sich, dass Schichtsysteme, die für höhere Belastungen optimal sind, nicht für geringere Belastungen geeignet sind und umgekehrt. Für eine optimale Auslegung eines wechselseitig belasteten Systems ist somit ein Oberflächenkonzept zu wählen, welches in dem entsprechenden Lastbereich optimale zyklische Eigenschaften aufweist
Sinterhärten – eine spezielle Wärmebehandlung für pulvermetallurgische Präzisionsteile∗
Authors: Dlapka M. , Danninger H. , Gierl C. , Lindqvist B.
Published: December 2013

Kurzfassung

Sinterhärten wurde in den letzten Jahren aufgrund der hohen Zeit- und Kosteneffizienz zu einem extrem wichtigen Prozess in der Eisenpulvermetallurgie. Diese Härtemethode ist exklusiv für pulvermetallurgische Teile anwendbar, da direkt nach dem Sintern aus der Sinterhitze abgeschreckt wird. Dies führt zur Einsparung von Energie und Kosten, da bei einer konventionellen Härtung ein zusätzlicher Erwärmschritt auf Härtetemperatur auf über 850°C notwendig ist. Außerdem wird das Sinterhärten normalerweise durch Gasabschreckung anstelle einer Ölabschreckung durchgeführt, die Kühlraten bis zu 4 K/s ermöglicht und vorteilhaft besonders in Bezug auf Maßhaltigkeit und Sauberkeit der Teile ist. Allerdings ist neben diesen Vorteilen auch ein offensichtlicher Nachteil mit dieser Härtemethode verbunden, nämlich die niedrige Zähigkeit der Teile nach der Sinterhärtung. Für einige Anwendungen, wie beispielsweise Synchronnaben in Getrieben, kann das zu erheblichen Problemen führen, schon bei der Montage der Naben auf der Welle. Aus diesem Grund ist eine Erhöhung der Zähigkeit dieser Materialien von großem Interesse.

In der vorliegenden Arbeit wurden die Einflussfaktoren auf die Zähigkeit im Hinblick auf ihre Wichtigkeit für den vorlegierten Cr-Mo-Sinterstahl Astaloy CrM (Fe-3%Cr-0,5%Mo-C) untersucht. Diese waren die Sintertemperatur, der Kohlenstoff- und Nickelgehalt, die Partikelgröße der Pulver und die Austenitkorngröße. Mithilfe dieses Wissens ist es möglich, die Zähigkeit des sintergehärteten Astaloy CrM-basierten Stahls signifikant zu verbessern.
Mechanismen der Verzugsentstehung bei Wälzlagerringen aus 100Cr6
Authors: Surm H. , Rath J.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der grundlegende Ansatz, den Verzug als eine Systemeigenschaft einer spezifischen Prozesskette aufzufassen, hat sich im wissenschaftlichen aber auch im industriellen Kontext durchgesetzt. Während der Produktion durchläuft jedes Bauteil seine individuelle Prozesskette: angefangen von der Konstruktion bis zur Einstellung der geforderten Eigenschaften in der Wärmebehandlung. Falls die resultierenden Maße und Formen des Werkstückes dann nicht den geforderten Toleranzen entsprechen, steht am Ende der Prozesskette ein kostenintensives Verfahren (z. B. Hartbearbeitung, Richten), um eine Korrektur der Maße und Formen vorzunehmen. In jedem Prozessschritt können Verzüge entstehen oder die Ursachen für eine Verzugsauslösung in einem in der Prozesskette nachstehenden Fertigungsschritt generiert werden. Entsprechend der Methode „Distortion Engineering“ wurden während der Laufzeit des Sonderforschungsbereiches 570, basierend auf den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen sowie FEM-Simulationen, die relevanten Verzugsmechanismen in den verschiedenen Modellprozessketten entschlüsselt. Am Beispiel der Prozesskette „Ring“ (Wälzlagerstahl 100Cr6) werden die wichtigsten Verzugsmechanismen, die in den einzelnen Prozessschritten identifiziert wurden, vorgestellt und deren Effekte auf die Maß- und Formabweichungen erläutert. Dazu zählen insbesondere die Fertigungseigenspannungen aus der Kaltumformung bzw. aus der spanenden Bearbeitung, die resultierenden Lastspannungen aufgrund des Eigengewichtes und den Kontaktbedingungen bezüglich der Chargierung als auch der Effekt aus den thermischen und umwandlungsbedingten Spannungen über den Mechanismus der Umwandlungsplastizität in der Wärmebehandlung.
Einfluss der Wärmebehandlung und des Werkstoffs auf den Verzug von querfließgepressten Tripoden
Authors: Nadolski D. , Schulz A. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Hänisch S. , Jäger A. , Tekkaya A. E. , Meidert M.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Kaltmassivumformung ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung komplexer und formgenauer Werkstücke in großer Stückzahl. Um betriebsbedingten Belastungen besser zu widerstehen, werden kaltumgeformte Bauteile üblicherweise wärmebehandelt. Neben der Änderung der mechanischen Eigenschaften treten nach der Wärmebehandlung häufig störende Maß- und Formänderungen auf. Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen sind querfließgepresste Tripoden, die aus drei Einsatzstahlvarianten und einem Vergütungsstahl hergestellt wurden. Die Bauteile wurden im Anschluss an den Herstellungsprozess unterschiedlichen Wärmebehandlungsvarianten unterzogen. Tripoden aus allen Werkstoffen wurden bei 600 °C geglüht, um den Verzug, der auf den Abbau von Eigenspannungen zurückgeführt wird, zu quantifizieren. Darüber hinaus wurden Bauteile aus den Einsatzstählen gemäß der industriellen Praxis einsatzgehärtet. Die Bauteilvariante aus Vergütungsstahl wurde induktiv gehärtet. Der Einfluss des Umformprozesses und die Wechselwirkung mit dem Werkstoff sowie der jeweiligen Wärmebehandlungsvariante auf den Bauteilverzug wurden quantifiziert und beurteilt.
Kontrolliertes Plasmanitrieren von Stählen mit einem Aktivgitter
Authors: Börner K. , Spies H.-J. , Burlacov I. , Biermann H.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Plasmanitrieren mit einem Aktivgitter ist ein innovatives Nitrierverfahren, das das konventionelle Plasmanitrieren sinnvoll ergänzt und in der Industrie im wachsenden Maße Anwendung findet. Eine Vielzahl frei wählbarer Verfahrensparameter ermöglicht es, den Aufbau nitrierter Randschichten in weiten Grenzen zu verändern und beanspruchungsspezifische Randschichten mit einem definierten Gefüge und definierten Eigenschaften zu erzeugen. Zu den relevanten Verfahrensparametern gehören besonders die Zusammensetzung des Prozessgases und die Steuerung des Flusses aktiver Species mithilfe eines Bias. Durch eine kontrollierte Plasmanitrierung/-nitrocarburierung mit dem Aktivgitter kann das gesamte Spektrum nitrierter Randschichten, beginnend von der Nitrierung ohne Verbindungsschicht über γ'- und ∊-Nitridschichten bis zu ∊-Carbonitridschichten, gezielt erzeugt werden. Auf die Wirkung kohlenstoffhaltiger Prozessgase wird besonders eingegangen. Eine Variation des (CO2: H2)-Verhältnisses im Prozessgas gestattet einen kontrollierten Übergang von einer Plasmanitrocarburierung zu einer Plasmaoxinitrierung. Untersuchungen zu den Mechanismen der Plasmanitrierung mit einem Aktivgitter ergaben, dass in industriellen Anlagen der Mechanismus “Abstäubung und Kondensation” für den Stickstofftransfer keine Rolle spielt. Dagegen ergaben sich Hinweise auf einen Einfluss der Chemisorption auf die Schichtbildung beim ASPN. Geringe Zusätze von Methan zum Prozessgas führen zu einer Aktivierung des Nitrierprozesses auch ohne Anwendung eines Bias.
Gasaufkohlen unter Normaldruck und ohne Randschichtschädigung – erste Ergebnisse∗
Authors: Bischoff S. , Klümper-Westkamp H. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Rohde J.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das weit verbreitetegeregelte Gasaufkohlen hat den Nachteil, dass aus regelungstechnischen Gründen mit sauerstoffhaltigen Aufkohlungsatmosphären gearbeitet werden muss, was zwangsläufig zu einer Bauteilrandschichtschädigung in der Form von Randoxidation führt. Um Schädigungen durch Oxidation und Manganeffusion zu unterdrücken und auch um Anlagenkosten niedrig zu halten, wurde gemeinsam von IWT Bremen und Rohde Schutzgasöfen GmbH gezielt im Normaldruckbereich geforscht. Mit einer an das verwendete sauerstofffreie Aufkohlungsgas angepassten Steuerung und Diffusionsberechnung ist es gelungen, eine gezielte Aufkohlung mit guter Gleichmäßigkeit in einer industriellen Anlage zu erzeugen, die beim verwendeten Werkstoff 18CrNiMo7-6 (1.6587) bei einer CHD von rund 1 mm eine Manganeffusion erfolgreich unterdrückt und die Randoxidation nahezu vollständig vermeidet.
Study on the Synthesis and Properties of Novel Alkyl Methylnaphthalene Sulfonate Surfactants
Authors: Zhongkui Zhao , Zongshi Li , Weihong Qiao , Lubo Cheng
Published: December 2013

A series of high purity monoalkyl methylnaphthalene intermediates were prepared by alkylation of β-methylnaphthalene with a series of different chain lengths of n-bromoalkanes. Gas chromatography and gas chromatography-mass spectrometry were used as appropriate methods for this technology. The reaction conditions were optimized. The effect of dosage of catalysts, the molar ratio of β-methyl naphthalene to bromoalkane and of the solvent to β-methyl naphthalene, the reaction time as well as the temperature had also been investigated in detail. The optimal reaction conditions of alkylation have been achieved, and the reaction results were discussed. Based on the optimal reaction conditions, a series of monoalkylmethylnaphthalene intermediates, hexyl-, octyl-, decyl-, dodecyl-, tetra-decyl-methyl-naphthalenes had been prepared.
A Comparative Study of Phase Behaviour in Aqueous Systems of Catanionic Surfactants and Ionic Surfactants with Organic Counterions
Authors: Karlsson S. , Friman R. , Backlund S. , Eriksson R.
Published: December 2013

Phase diagrams were determined at different temperatures for aqueous systems of alkylamines and alkanoic acids in an equimolecular ratio. The number of carbon atoms in the amines was varied from 4 to 12 and in the acids from 2 to 12. The obtained aqueous catanionic surfactant systems exhibit only two one-phase regions, i. e., isotropic liquid and lamellar liquid crystalline phases, while the obtained aqueous systems of ionic surfactant with organic counterion exhibit in addition also isotropic cubic and hexagonal liquid crystalline phases, and dispersions of vesicles. For one of the surfactants the parent acid was fluorinated.

Optical microscopy and low-angle X-ray diffraction measurements were performed on selected systems.
Comparison between Interaction Forces at Air/Liquid and Solid/Liquid Interfaces in the Presence of Non-Ionic Surfactants
Authors: Stubenrauch C. , Schlarmann J. , Rojas O. J. , Claesson P. M.
Published: December 2013

Interactions in thin liquid foam films and between solid/liquid surfaces coated with the non-ionic surfactant hexaoxyethylene dodecylether (C12 E6) were investigated with a TFPB (thin film pressure balance) and the MASIF (Measurement and Analysis of Surface Interaction Forces) technique, respectively. For foam films the formation of common black films (CBF) and Newton black films (NBF) was observed depending on the surfactant concentration and the applied pressure. With increasing surfactant concentration and increasing pressure the CBF is destabilized, whereas a stabilization of the NBF is observed. In addition, MASIF measurements with two different hydrophobic surfaces were made. In one case silanated glass surfaces and in the other case thiolated gold surfaces were used. Differences and similarities of the interactions between these two surfaces are shown and discussed. Furthermore, the results of the MASIF measurements are compared with the ones of the thin film pressure balance measurements and the influence of the surfactant concentration on the interactions is discussed.
Soiling Degree and Cleanability of Differently Treated Polyester Textile Materials
Authors: Calvimontes A. , Dutschk V. , Breitzke B. , Offermann P. , Voit B.
Published: December 2013

Soiling degree and cleanability of well-characterized polyester textile materials treated with different soil release polymers (SRP) have been systematically investigated. It was shown that soil removal considered in terms of soiling additional density (SAD) strongly depends on the kind of textile materials investigated. The influence of textiles surface properties such as the degree of hydrophobicity and topographical structure on spreading of water before and after the treatment with SRP was quantified, as well.
New Hydroxylated Cationic Gemini Surfactants as Effective Corrosion Inhibitors for Mild Steel in Hydrochloric Acid Medium
Authors: Sharma V. , Borse M. , Jauhari S. , Pai K. B. , Devi S.
Published: December 2013

Inhibitory action of hydroxylated cationic gemini surfactants on corrosion of mild steel [MS] in 1 M hydrochloric acid medium is studied by gravimetric, electrochemical polarization and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) techniques. The results obtained reveal that these compounds are very efficient inhibitors. The inhibitory action of surfactants increases with the concentration and chain length. Concentration as low as 10−5 M of 16–4–16 MEA could show 99% inhibition whereas 12–4–12 MEA showed 93% inhibition at 10−4 M concentration. The inhibition efficiency versus concentration curves show an S-shape plot indicating adsorption of surfactants on metal surface as a three steps process. From Arrhenius plots corrosion rate of MS was observed to decrease at any given temperature with inhibitor concentration due to the increase in the degree of surface coverage. In contrast, at constant inhibitor concentration, the corrosion rate increases with temperature. EIS measurements show increase in the charge transfer resistance with the inhibitor concentration.
Synthesis and Surfactant Properties of Triethanolammonium Salts ofN-AcylatedN-Carboxyethylglycine
Authors: Nowicki J. , Wasilewski J.
Published: December 2013

Monotriethanolammonium salts ofN-acylatedN-carboxyethylglycine were obtained. Acid chlorides were used in the acylation reaction. The products contained about 25% of fatty acid under acylation conditions, which resulted from the adopted synthesis conditions. Triethanolammonium salts ofN-acyl-N-carboxyethylglycine offered good surface active properties — these were confirmed in tests of standard detergent formulations, which were compared to those of corresponding commercial products.
New Potentiometric Sensor for Determination of Low Levels of Anionic Surfactants in Industrial Effluents
Authors: Sak-Bosnar M. , Matesic-Puac R. , Madunic-Cacic D. , Grabaric Z.
Published: December 2013

The new surfactant sensor based on tetrahexadecylammonium dodecylsulfate as sensing ion-exchange complex, incorporated in plasticised PVC-membrane, has been used for potentiometric titration of low level anionic surfactants. The sensor exhibited near Nernstian response for dodecylsulfate (55.7 mV/decade) in the range 1.4·10−6 −5.6·10−3 mol/L and 57.3 mV/decade for dodecylbenzensulfonate in the range 1.9·10−6 −1.6·10−3 mol/L There are no significant interferences from organic and inorganic anions, commonly used in surfactant based industrial and household formulations at anionic surfactant potentiometric determination. The solutions of low levels (down to 10−5 mol/L) anionic surfactants (dodecylbenzensulfonate and dodecylsulfate) were successfully titrated with 1,3-didecyl-2-methylimidazolium chloride as standard cationic titrant. The sensor was used for determination of anionic surfactants in diluted industrial detergent products and industrial waste waters. The results obtained agree satisfactory with standard extraction-spectrophotometric MBAS method and are comparable with those obtained using a commercial surfactant electrode.
The Synthesis of Mesoporous Molecular Sieve MCM-41 in Glycerol System
Authors: Tai Xiumei , Wang Hongxia , Zhang Jian , Shi Xiuqi
Published: December 2013

An efficient method for mesoporous molecular sieve MCM-41 was introduced in this report. In EDA/TEOS/CTAB/glycerol system, mesoporous molecular sieve MCM-41 has been synthesized at room temperature and under hydrothermal condition, respectively, characterized by X-ray power diffraction and N2 adsorption. Compared with the samples synthesized under hydrothermal condition, the samples synthesized at room temperature have better order, larger pore diameter and narrower pore diameter distribution.
Analysis of the Sucrose Fatty Acid Esters by Atmospheric-pressure Ionization MS with Electrospray Ionization Spectrometry
Authors: Jinli Zhu , Shufen Zhang , Jinzong Yang
Published: December 2013

Commercial and synthesized sucrose fatty acid esters were qualitatively analyzed by atmospheric-pressure ionization MS with electrospray ionization. Straight-forward mass characterization of the complex mixtures could be achieved. By using methanol/tetrahydrofuran as solvent, the constituents were identified on the basis of quasi-molecular ions. Individual components could be observed as protonated molecular ions [M+Na]+and/or as their K+adducts in positive mode. The mass spectrometric investigation showed that the mixtures of sucrose fatty acid esters contained mono-, di-, tri-, tetra- or polyesters; the sucrose fatty acid esters are mixture of two types of nonionic surfactants: sucrose palmitates and sucrose stearates. The results indicate the atmospheric-pressure ionization MS with electrospray ionization analysis is an effective method for the analysis of sucrose esters composed of different isomers. The rapid and highly sensitive atmospheric-pressure ionization MS with electrospray ionization analysis technique proposed here is well suited for direct characterization of sucrose esters.
Microemulsions Using Hexaethylene Glycol Mono-n-dodecyl Ether Nonionic Surfactant and Small Amount of Ionic Surfactants
Authors: Alibrahim M.
Published: December 2013

The influence of small addition of ionic surfactant such as sodium dodecyl sulfate (SDS) and carboxylate ethoxyle (TDC) to nonionic surfactant hexaethylene glycol mono-n-dodecyl ether (C12E6) on the microemulsions formed in the system water/decane/surfactant was studied. An empirical description of the phase behaviour is presented that permits to determine the PIT, and what efficiency of the surfactants to expect. The investigation showed an expected rise in the temperature at which maximum solubility was observed (PIT), and a pronounced extension of the solubility area was also observed. In addition, the temperature stability of these microemulsions was improved. The structural study of the system water/(C12E6+1% TDC) shows that the liquid crystal phase is lamellar at 45°C. It's structural parameters are determined by small angle X-ray scattering. The study of lamellar phase allows the description of the evolution of the surfactant chains conformation.