bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Legierungstechnische Möglichkeiten zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit Verschleißbeständiger Duplex‐Stähle
Authors: Dwars A. , Prechtl W. , Schröpfer J. , Tischner H.
Published: December 2004

Duplex‐Stähle werden aufgrund ihrer guten Korrosionseigenschaften in vielen Bereichen der Chemischen Industrie sowie der Kraftwerks‐, Meeres‐ und Umwelttechnik eingesetzt. Für gleichzeitig korrosiv und verschleißend wirkende Medien stehen ausscheidungsgehärtete Varianten und solche mit gering erhöhten Kohlenstoffgehalten zur Verfügung. Die dadurch erzielte Verbesserung der Verschleißeigenschaften bedingt jedoch eine Verminderung der Korrosionsbeständigkeit und damit auch eine Einschränkung des Anwendungsbereiches. Ebenso erreichen derartige Stähle bei weitem nicht die Verschleißbeständigkeit carbidischer Hartgußsorten, die jedoch nur in annähernd pH‐neutralen Wässern verwendet werden können. Bei der Förderung chemisch aggressiver Medien mit hohen Feststoffanteilen mußten deshalb bisher entweder verkürzte Standzeiten der Komponenten akzeptiert oder teure Sonderwerkstoffe verwendet werden. Die Verbesserung der Kombination aus tribologischen und elektrochemischen Eigenschaften von Duplex‐Stählen ist daher das Ziel vielfältiger Entwicklungsarbeiten. Je nach chemischer Zusammensetzung und der Art der Hartphasen ergeben sich daraus unterschiedliche Korrosions‐ und Verschleißeigenschaften, die am Beispiel einer Versuchsschmelze und einer neuentwickelten Legierung beschrieben werden.
Zur mechanischen Verträglichkeit der Phasen im Kompakt ‐ Verbundwerkstoff
Authors: Hildebrandt U. W.
Published: December 2004

Es wurden die Einflußgrößen der mechanischen Kompatibilität des Kompakt‐Verbundwerkstoffes diskutiert. Dabei zeigte sich, daß in den meisten in der Praxis vorliegenden Fällen die Mischungsregel keine hinreichend genaue Berechnung zuläßt. Innere Spannung mit verschiedenen Ursachen bewirken je nach Vorzeichen Verfestigung oder Entfestigung. Je nach gewünschtem Effekt bedeutet dies, eine gezielte mechanische Unverträglichkeit der beteiligten Werkstoffphasen einzustellen.
Dilatometrie
Authors: Brezina P.
Published: December 2004

Die dilatometrische Meßmethode liefert Beiträge zu folgenden Problemen der Verbundwerkstoffe:

Ausdehnungskoeffizient

Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten einzelner Komponenten von Verbundwerkstoffen führen zu Eigenspannungen.

In gerichteten und geschichteten Verbundwerkstoffen sind anisotrope Ausdehnungskoeffizienten zu erwarten.

Verbundwerkstoffe können auch unter dem Gesichtspunkt der gezielten Beeinflussung des Ausdehnungskoeffizienten hergestellt werden. Bei Aluminium können z. B. durch Einlagern von Glas‐ oder Sitalfasern Werte von < 10.10−6 (1/°C) erzielt werden (1).

Umwandlungen Die Umwandlungstemperatur und das Ausmaß der plötzlichen Längenänderung beeinflussen die entstehenden Eigenspannungen.
Graphit als Werkstoff im Apparatebau. Graphite for the Construction of Chemical Equipment
Authors: Würmseher H. , Swozil A.
Published: December 2004

Graphit zeichnet seine “breite” Korrosionsbeständigkeit bei verhältnismäßig niederen Kosten aus. Er wird deshalb in zunehmendem Maße für hochkorrosionsfeste Apparate eingesetzt. Wirtschaftliche und sicherheitstechnische Forderungen machen eine genaue Kenntnis des Werkstoffverhaltens und dessen Auswirkungen auf ein Bauteil zur Voraussetzung. So ist z. B. die gegenüber der Zugfestigkeit um den Faktor 3 bis 5 höhere Druckfestigkeit zu berücksichtigen. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die statistische Natur der Festigkeit. Je geringer das beanspruchte Volumen ist, desto höher ist die Bruchfestigkeit. Das bedeutet gerade bei hohen Spannungsgradienten, wie sie als Lochrandspannungen an Rohrplatten oder Stutzen auftreten, ein vergleichsweise günstiges Verhalten. In derartigen Fällen kann die Bruchfestigkeit den doppelten Wert der Zug‐Bruchfestigkeit erreichen. Als drittes hervorzuhebendes Merkmal ist die starke Abhängigkeit der Festigkeit von den Herstellungsparametern zu nennen; technologisch bedingt nimmt die Festigkeit mit zunehmenden Abmessungen ab.

Aus dem Werkstoffverhalten leiten sich folgende Konstruktionsprinzipien ab:

Bauteile bevorzugt auf Druck beanspruchen.

Stets das kleinstmögliche Halbzeug verwenden.

In Zonen hoher Spannung Material höherer Festigkeit einsetzen (kleinere Halbzeugabmessungen).

Kittverbindungen nicht in hochbeanspruchte Zonen legen.
Low cycle deformation behaviour of Zircaloy‐4 at elevated temperatures
Authors: Bočarek M. , Alvarez‐Armas I. , Armas A. F. , Petersen C.
Published: December 2004

The LC deformation behaviour of Zry‐4 at 400°C and 600°C was examined by means of tension/compression experiments conducted in load and in strain control respectively. The main results were compared to those obtained at comparable conditions on the stainless steel type AISI 304. For both the materials the influence of the stress ratio R = σmin/σmax (where within one test σmax > 0 was kept constant) upon the lifetime Tf at low and high homologeous temperature Th was examined. Whereas at the lower Th for R < 0 the lifetime decreased with decreasing R, the opposite was true at the higher Th. The explanation of the influence of R upon tf suggests that at high temperatures the fatigue damage rate Åf drops below the rate for creep damage Åc Two cases are considered. If the above damage mechanisms are sequentially independent the resulting damage rate Å ≈︁ Åc and hence Åc is the failure (rate) determining mechanism. In the case that the mechanisms are sequentially dependent then Å ≈︁ Åf. TEM investigations conducted on Zry‐4 cycled at 600° C have shown that the typical dislocation pattern revealed is a band structure consisting of dense dislocation walls separating denuded zones. The habit and the crystallographic characteristics of the band structure resemble the structure associated with PSBs observed in fee metals. The comparison of the values of the saturation stress τs and the wall spacing d for different fee and hep metals shows that there is a proportionality between τs and 1/d which is independent of stress and temperature.
Thermophysikalische Eigenschaften des hochwarmfesten Werkstoffes NiCr 22 Co 12 Mo (INCONEL 617)
Authors: Richter F.
Published: December 2004

An insgesamt neun Proben aus vier Schmelzen wurden folgende thermophysikalische Größen im Temperaturbereich von rd. 20 bis 1000°C ermittelt: Dichte, Elastizitätsmodul, Querkontraktionszahl, Wärmeausdehnung, spezifische Wärmekapazität, elektrischer Widerstand, Wärmeleitfähigeit und Temperaturleitfähigkeit. Bei 600°C werden reversible Anomalien beobachtet, die besonders deutlich in der Wärmeausdehnung und im elektrischen Widerstand auftreten. Sie können auf feine, geordnete kohärente Ausscheidungen der Zusammensetzung Ni3 Cr, möglicherweise auch Ni3 Fe oder Ni3 Mo zurückgeführt werden.
Empfehlungen zur Werkstoffauswahl und zu den Schweißdaten für NH3‐Lagerbehälter und NH3‐Kesselwagen
Authors: Gayk W.
Published: December 2004

Von Rißbildung in flüssigem Ammoniak sind meist nur Schweißnähte betroffen. Nach umfangreichen REM‐Untersuchungen handelt es sich dabei um wasserstoffinduzierte Risse. Bei Schweißversuchen mit den Grundwerkstoffen St E 355 und St E 460 verschiedener Chargen wurden überraschend hohe Streckgrenzen im Schweißgut festgestellt. Sehr oft werden nach einer Spannungsarmglühung durch Ausscheidungen die Streckgrenzenwerte angehoben, eine zusätzliche Verspannung der Schweißnaht tritt ein. Eine dem Grundwerkstoff angepaßte Streckgrenze im Schweißgut zu gewährleisten, ist mit eignungsgeprüften Schweißzusätzen nur in den seltensten Fällen möglich. Bei dem Stickstoff‐Vanadium legierten St E 460 liegen die Streckgrenzenwerte im Schweißgut auch bei Einsatz des Drahtes S 1 und neutralem Pulver über 600 N/mm2. Es konnte herausgefunden werden, daß wasserstoffinduzierte Rißbildung im Schweißgut oberhalb 550 N/mm2 Streckgrenze sehr wahrscheinlich, unterhalb 550 N/mm2 sehr gering ist. Bei dem Grundwerkstoff St E 355 wurde deshalb die Streckgrenze im Schweißgut mit 500 N/mm2, bei dem Grundwerkstoff St E 460 mit 550 N/mm2 begrenzt. Dies ist beim Bau von Behältern an Hand von Arbeitsproben für alle eingesetzten Schweißverfahren, Schweißzusätze und Blechchargen nachzuweisen.
Strahlentrosten – Optimierung des Strahlmittels und der Strahlbedingungen
Authors: Stallmann K. , Sieber W. , Hauser H.
Published: December 2004

Bei Entrostungsarbeiten mittels Druckluftstrahlgebläse kann durch Wahl der Arbeitsbedingungen wirtschaftlich als auch bauteilschonend gearbeitet werden. In der vorliegenden Arbeit werden mögliche Einflußgrößen untersucht und Hinweise zur Optimierung gegeben.
Temperature dependence of the Dynamic Fracture Toughness and the specific impact energies of the alloy nimonic 86
Authors: Krompholz K. , Ullrich G.
Published: December 2004

Precracked Charpy V‐notch specimens of the nickel base alloy Nimonic 86 in the as‐received condition have been tested using an instrumented impact tester (hammer) in the temperature range 293 ≤ T/K ≤ 1223. The specific impact energies were determined by dial readings from the maximum angle of the afterswing after the impact, from the integration of the load versus time and the load versus load point displacement diagrams; in all cases the agreement was excellent.

The specific impact energy and the impulse are correlated with the test temperature. The dynamic fracture toughness values were determined following the equivalent energy approach. While the temperature dependency of the specific impact energies and the impulses reveal a distinct maximum at T = 773 K (500°C) no such maximum in the temperature dependence of the dynamic fracture toughness was observed.

The fracture surfaces show distinct elasto‐plastic fracture behaviour of the material in the temperature regime investigated.
Der Zugscherversuch Für Metallklebstoffe. Neue Untersuchungsmethoden und Ergebnisse
Authors: Schlimmer M.
Published: December 2004

Der Zugscherversuch mit der einfach überlappten, dicken Zugscherprobe als Methode zur Messung des Schubspannung‐Gleitung‐Verhaltens von Strukturklebstoffen wird in einer experimentellen und analytischen Studie untersucht. Neue Methoden zur Bestimmung mechanischer Kennwerte, die der Ingenieur zur Konstruktion und Analyse geklebter Bauteile benötigt, werden beschrieben. Ergebnisse bei Verwendung dieser Methoden zeigen, daß man übereinstimmende Schubmoduln und Festigkeitswerte als Funktion der Klebschichtdicke erhält.
Zyklische Rißausbreitung in formgeschweißtem niedriglegiertem Werkstoff 10 MnMoNi 5 5
Authors: Kußmaul K. , Weiblen W.
Published: December 2004

Der Fertigungsverfahren „Formschweißen”︁ oder „Formschmelzen”︁ wurde vorwiegend für Schwerbauteile mit ungewöhnlich großen Abmessungen entwickelt. Durch rechnergesteuerte Schweißanlagen lassen sich aber auch komplizierte Bauteile üblicher Baugröße nach diesem Verfahren herstellen. Im vorliegenden Beitrag wird über Untersuchungen zum zyklischen Rißausbreitungsverhalten in formgeschweißtem Werkstoff 10 MnMoNi 5 5 berichtet.
Electrochemical Studies on the passive behaviour of tin in different buffer solutions
Authors: Ammar I. A. , Darwish S. , Khalil M. W. , Ei‐Taher S.
Published: December 2004

The effect of pH on the passivity of Sn has been investigated in buffered (phthalate‐borate, and citrate phosphate buffer series), and in unbuffered phosphate solutions, using the cyclic voltammetric technique. Two anodic peaks; the first being more pronounced than the second, and on cathodic peak have been observed in the two buffer series at different scan rates and pH values. The anodic and cathodic peak current densities (Ip) and potentials (Ep) are functions of the scan rate (v) and the pH value. Plots of Ip against v1/2 yield straight lines at each pH value. The effect of pH on Ip for the first anodic peak shows a shallow minimum in the near neutral and slightly alkaline range at all scan rates. Straight lines are also observed between Ep and v1/2, the extrapolation of which to v = 0 gives the spontaneous (no polarization) oxidation or reduction potentials (E′ and E″). The absence of polarization effects in E′ and E″ make them the most suitable values for comparison with thermodynamic data. Therefore, the two straight lines obtained between E′ and E″ on one hand and the pH on the other hand to give an estimate of (i) the slope (dE°/dpH), and (ii) the value of E° at pH ‐ 0 (from intercept). Comparison of the two experimental values with all available thermodynamic data for Sn(II) and Sn(IV) oxides and hydroxides shows that: (i) the first anodic peak represents the formation of Sn(OH)2 from Sn and OH−, (ii) the second anodic peak represents the formation of Sn(OH)4 directly from Sn and OH−, and (iii) the cathodic reduction peak correponds to the reduction of Sn(IV) oxidized species to Sn. The results in citratephosphate buffer have been treated in the same manner. However, the result of (dE°/dpH) and E° at pH = 0 deviate from thermodynamic data, because of the possible participation of other anodic reactions such as the formation of soluble Sn compounds, Sn complexes, and incorporation of anions in the anodic film.
Bedeutung von Prüfmethoden für die Auslegung verschleißbeanspruchter Bauteile
Authors: Heinz R.
Published: December 2004

Wegen der Komplexität tribologischer Systeme ist die Prüfung verschleißbeanspruchter Bauteile von besonderer Bedeutung. Es werden die Vor‐ und Nachteile der Erzeugnisprüfung, der Bauteilprüfung und der Modellprüfung aufgezeigt. Auch mit Modellprüfungen kann man für die Praxis gute Ergebnisse erzielen, wenn man relevante Parameter systematisch variiert. Hierzu werden einige Beispiele gezeigt.
Some X‐ray photoelectron spectroscopic measurements on Passivated Tin in some neutral media
Authors: Ammar I. A. , Darwish S. , Khalil M. W. , Galal A.
Published: December 2004

Some ESCA measurements have been carried out on the anode film formed on BDH Sn foil by the potentiodynamic technique up to 2.5 V (SCE) in (i) phosphate buffer, pH 6.7, (ii) 0.1 M KCl, 0.1 M Na2SO4, pH 6.6, in order to identify the elements, and possibly also some compounds, present in the film. The results in phosphte buffer indicate the presence of: (i) Sn(II) and Sn(IV) oxides and hydroxides, (ii) tin phosphate species probably (HPO4)2−, (H2PO4)−, and insoluble phosphate complexes and (iii) evidence is given for the formation of soluble Sn species containing OH or phosphates before the beginning of passivity. The results in chloride solutions indicate the presence in the anode film of Sn, O and Cl in various states of combination such as: (i) Sn(II) and Sn(IV) species (oxides, chlorides and some hydroxides, (ii)) adsorbed oxygen and water, and (iii) basic or oxysalts or complexes involving Sn, O, Cl, and K. The results in Na2SO4 solutions indicate the presence in the film of Sn, O, S, and Na in the form of: (i) Sn(II) and Sn(IV) oxides and hydroxides, (ii) Na2SO4, other un‐ identified S species, and possibly also traces of PbS (from traces of Pb present in the Sn foil), (iii) adsorbed oxygen and water, and (iv) basic or oxysalts or complexes involving Sn, Na, O, sulphate and other unidentified S species.
Metallografische Restlebensdauerbestimmung an geschmiedeten Turbinenschaufeln (Legierung Nimonic 108)
Authors: Landensperger R.
Published: December 2004

Ein metallografisches Untersuchungsverfahren von Kriechporen in Turbinenschaufeln mit Hilfe eines Bildstandards ermöglicht es, den Schädigungsgrad zu ermitteln und die Restlebensdauer zu bestimmen. Die Wirksamkeit des heißisostatischen Pressens zur Ausheilung von Kriechporen (Regeneration) wird auf die gleiche Weise beurteilt.
Zur Dauerfestigkeit metallischer Werkstoffe bei zweiachsig synchron und phasenverschoben schwingender Beanspruchung
Authors: Troost A. , Akin O. , Klubberg F.
Published: December 2004

Berichtet wird über den Vergleich zwischen experimentall und rechnerisch (nach der „Quadratischen Versagenshypothese”︁, QVH) ermittelten Schwingfestigkeitswerten bei mehrachsigen Spannungszustand. Die mit 372 Versuchsergebnissen an 54 Werkstoffen belegten Versagensgrenzen geben einen überblick zum Verhalten metallischer Werkstoffe bei Beanspruchung durch zwei und/oder drei schwingende Lastspannungen, insbesondere such mit Phasenverschiebung.
Kritische Einflußgrössen für die Spannungsrißkorrosion von 18Cr10Ni‐Stahl in Chloridlösungen und Hochtemperaturwasser
Authors: Herbsleb Günter , Stalder Ferdinand
Published: December 2004

Spannungsrißkorrosion tritt bei Vorliegen kritischer Systeme „Werkstoff und Angriffsmittel”︁ nur auf, wenn kritische Werte der Zugspannung überschritten werden („klassische”︁ Systeme der Spannungsrißkorrosion) oder wenn die Dehnrate in einem kritischen Bereich liegt („nichtklassische”︁ Systeme der Spannungsrißkorrosion). Die Begriffe „klassisch”︁ und „nichtklassisch”︁ beziehen sich auf die für die Untersuchung der Spannungsrißkorrosion angewendeten mechanischen Belastungen. Zusätzlich müssen zum Erzeugen von Spannungsrißkorrosion für bestimmte Systemparameter kritische Werte überschritten werden. Solche Systemparameter sind vor allem Potential, Temperatur sowie Konzentration des spezifisch wirkenden Angriffsmittels im Korrosionsmedium.

Bei kritischen Systemen „austenitischer Chrom‐Nickel‐Stahl/wäßrige Chloridlösungen”︁ ist der Rißverlauf stets transkristallin, sofern der Werkstoff im ausscheidungsfreien, lösungsgeglühten Zustand vorliegt. Der Stand der Kenntnisse über kritische Werte von Systemparametern wird beschrieben. Hierbei wird vor allem gezeigt, daß in dem vielfach untersuchten System „18Cr10Ni‐Stahl/42°ige siedende Magnesiumchlorid‐Lösung”︁ die kritische mechanische Spannung mit Werten um 50 Nmm−2 sehr niedrig ist. Sie kann nur bei völligem Vermeiden von Zug‐ oder Druckeigenspannungen in den für Versuche verwendeten einachsig gespannten Rundzugproben sicher ermittelt werden.

Für das System „austenitischer CrNi‐Stahl/wäßrige Chloridlösungen”︁ wurde die kritische Temperatur durch isotherme Auslagerversuche von Bügelproben unter zeitlich konstanter Gesamtdehnung in wäßrigen Calciumchlorid‐Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen und Temperaturen ermittelt. Die Versuchsbedingungen wurden durch Dreiphasengrenzen in den Biegezonen verschärft. Die kritische Temperatur ist über einen weiten Konzentrationsbereich von 1 bis 100 gl−1 an Chlorid‐Ionen von der Chloridkonzentration unabhängig. Sie liegt zwischen 40 und 45 °C. Bei Untersuchungen mit geschliffenen Flachproben in verdünnter Natriumchlorid‐Lösung (0,1 gl−1) wird eine Grenztemperatur in der gleichen Größenordnung gefunden.

Die Systemparameter Potential und Temperatur beeinflussen sich unter bestimmten Bedingungen gegenseitig. Grenzwerte für die Einflußgrößen hängen ferner von der Zusammensetzung der austenitischen CrNi‐Stähle, d.h. von deren chemischer Beständigkeit ab.

In Hochtemperaturwasser (250 bis 300°C) erfolgt Spannungsrißkorrosion mit trans‐ oder interkristallinem Rißverlauf bei Vorliegen bestimmter Gefügezustände (lösungsgeglüht/sensibilisiert) sowie nach Überschreiten kritischer Belastungen (Streckgrenze bei Versuchstemperatur) und Grenzpotentiale. Die Potentiallage in Hochtemperaturwasser wird durch dessen Sauerstoffgehalt bestimmt.
Simulation investigations of the position of Fatigue Fracture Plane in materials with biaxial loads
Authors: Macha E.
Published: December 2004

In the paper three methods of determination of the expected fatigue fracture plane position under random triaxial stress state have been presented. They are: weight function method, variance method and damage cumulation method.

The weight function method for biaxial cyclic loadings has been analysed with digital simulation. The fatigue fracture plane position has been determined with mean values of the direction cosines of principal stress axes. Averaging has been done at angle values with use of weights. Eleven various weights have been presented and their usability has been analysed on the basis of experimental results obtained by Rotvel, and Nishihara‐Kawamoto. The weights with good agreement of results of simulation tests and experiments have been shown.
Optimization of Surface Morphology and tool material for tin (PVD) efficiency in a given tribo‐system
Authors: Navinšek Boris , Brguljan J. , Peternel M.
Published: December 2004

Introduction of hard coatings in an already optimized tribo‐system in industrial conditions represent an interdisciplinary problem. For high efficiency, tribosystem must include as many as possible well controlled parameters. Today process technology and performance experiences offers indication that for the properly chosen hard coating, one can derive for a given tribo‐system some general rules. Our own development of hard coatings and experience with TiN coatings in more than 200 factories of various production is a basis of this work in which we analyse those parameters of each tribo‐system studied, that gave us sufficient statistics to derive first general rules in this field. For our analysis we use SEM, thin film X‐ray technique, AES depth profiling, Talysurf profiler, optical microscopy, STEM with EDAX and metallography. As tool materials we studied HSS, HSS‐Co, ASP and hard metals, while coating was only TiN.

The following items were investigated: stoichiometry on various tool materials; topography of tool surface and coating on it; defects on original surfaces; microhardness on tools; quality of produced surfaces and optimization of tool life; productivity and reliability of TiN coated tools in industrial conditions. All these data were compiled to other references and used as basis to derive general rules.
Einsatz ferritisch‐austenitischer „Duplex”︁‐Stähle zur Vermeidung von Spannungsrißkorrosion und Hinweise auf Besonderheiten ihrer Verwendung
Authors: Münster R. , Wagner G. H.
Published: December 2004

Ferritisch‐austenitische Stähle, insbesondere die Knetlegierung X 2 CrNiMoN 22 5 3 stellen wirtschaftlich interessante Alternativentwicklungen gegenüber höherlegierten austenitischen Sonderstählen dar, wenn durch halogenidhaltige Medien die Gefahr für Spannungsrißkorrosion und Lochfraß besteht.

Einige Anwendungsbeispiele werden angegeben.

Bei der Verarbeitung sind diese Stähle allerdings anders als hochlegierte austenitische aber auch ferritische un‐ oder niedriglegierte Stähle zu behandeln. Werden ihre Besonderheiten berücksichtigt, macht ihre Verarbeitung wenig Schwierigkeiten.
Tropische Regenwälder (Feuchtwälder) –ein Problem, das alle betrifft–
Authors: Oberndörfer D. , Eyerer P.
Published: December 2004

Wenn auch die Bedeutung der Regenwälder für Polymer Engineering mehr als gering ist ‐ außer der Substitution von Edelhölzern in Automobil‐, Verpackungs‐ und Möbelanwendungen durch Kunststoffe gibt es kaum Berührungspunkte‐, erfordert es das ganzheitliche Denken und Handeln von Ingenieuren, wenigstens kurz dieses für die Existenz der Menschheit so wichtige Thema zu beleuchten.

Die folgende, verkürzte Darstellung stützt sich überwiegend auf eine Veröffentlichung der Naturforschenden Gesellschaft, Freiburg i. Br. [1].
Beurteilung von Bauteilen mit Hilfe bruchmechanischer Methoden am Beispiel von Komponenten in Chemieanlagen
Authors: Heuser A. , Heinke G. , Lenz H.‐W.
Published: December 2004

Vor ungefähr 25 Jahren, als die Bewertung von Bauteilen mit bruchmechanischen Methoden noch weitgehend Neuland war, wurden in der Werkstofftechnik der BASF die Vorgehensweisen der Bruchmechanik als nützliches Instrumentarium zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens für zunächst dickwandige Betriebsanlagen erkannt, weiterverfolgt und mit verschiedenen Zielsetzungen eingesetzt:

Aufklären von Schäden

Werkstoffauswahl in Sonderfällen

Aussagen über begrenzten Weiterbetrieb fehlerbehafteter Bauteile

Festlegen von Inspektionsintervallen in Sonderfällen

Entwicklung neuer Werkstoffe

Der Einsatz der Bruchmechanik entsprechend dieser unterschiedlichen Zielsetzungen wird anhand von Beispielen erläutert.
Berechnung der Dauerschwingfestigkeit unter Berücksichtigung der spannungsmechanischen und statistischen Stützziffer
Authors: Liu J. , Zenner H.
Published: December 2004

Wird eine plastische Wechselverformung im Kerbgrund auch in Höhe der Dauerfestigkeit angenommen, so kann mit Hilfe der Neuber‐Formel und des zyklischen Spannungs‐Dehnungs‐Diagramms eine makroskopische Stützwirkung berechnet werden. Wird weiterhin der statistische Größeneinfluß nach dem Fehlstellenmodell berücksichtigt, so kann die Kerbwirkung bei Bauteilen mit ausreichender Genauigkeit abgeschätzt werden. Der Nachweis für die Treffsicherheit des Modells wird anhand von Versuchsergebnissen an Probestäben aus Stahl geführt.
Erhöhung der Dauerfestigkeit geschmiedeter Pleuel durch Kugelstrahlen unter Vorspannung
Authors: Engelmohr F. , Fiedler B.
Published: December 2004

Die Eigenspannungsausbildung an der Oberfläche der Serienpleuel hängt von der Gleichmäßigkeit der beim Reinigungsstrahlen induzierten Eigenspannungen und der weiteren Fertigungsfolge ab.

Aufgrund der Fertigungsfolge können in den anrißgefährdeten Bereichen sowohl Zug‐ als auch Druckeigenspannungen vorliegen. Im Bereich der Dauerfestigkeit führt dies zu einer großen Streuung der ertragbaren Beanspruchung, die bei der Auslegung entsprechend berücksichtigt werden muß.

Durch Kugelstrahlen unter Vorspannung können in Belastungsrichtung der Pleuel Druckeigenspannungen bis in Höhe der Streckgrenze des Werkstoffes an der Oberfläche eingebracht werden. Dies führt nicht nur zu einer Anhebung der mittleren Dauerfestigkeit, sondern auch zu einer Verlagerung des Rißausgangsortes unterhalb der Bauteiloberfläche. Die Lebensdauer der unter Vorspannung gestrahlten Pleuel wird demnach vom Anrißort im Inneren des Pleuelschaftes bestimmt. Die schwingfestigkeitsmindernde Wirkung von Oberflächenfehlern kann somit bei Fehlern bis zu einer Tiefe von 0,3 mm größtenteils kompensiert werden. Dies ist ausschlaggebend für die geringe Streuung der unter Vorspannung gestrahlten Pleuel.
Komplexe Bewertung von Indentereindrücken zur Charakterisierung von Konstruktionskeramik
Authors: Dietz M. , Tietz H.‐D. , Zappek T.
Published: December 2004

Durch das Einbringen von Indentereindrücken in spröde Werkstoffe und deren Bewertung ergeben sich Informationen zur Werkstoffcharakterisierung. Neben der bruchmechanischen Bewertung der Indentereindrücke, d.h. der damit in Verbindung stehenden Anrisse, zur Ermittlung der Bruchzähigkeit, sind Aussagen bezüglich der Härte. Der kritischen Größe von Oberflächendefekten, der Rißausbreitungskenngrößen. Der Nutzbarkeitsdauer sowie vorhandener Eigenspannungen abzuleiten.
Evaluation of stresses on polymeric materials – Lattice strains, macro‐ and micro‐residual stresses of an compound polypropylen/Al‐powder
Authors: Behnken H. , Chauhan D. , Hauk V.
Published: December 2004

Nachdem in einer früheren Arbeit der Zusammenhang der Spannungen von α‐PP und Al‐Pulver in einer spritzgegossenen Platte aus PP + 10 Gew.% Al in Abhängigkeit von der Lastspannung untersucht wurde, werden Gitterdehnung, Makro(ES I)‐ und Mikro(ES II)‐Eigenspannungen an gleichem polymeren Material mit Röntgenstrahlen bestimmt. Die Ergebnisse, insbesondere die Ausbildung von Zug‐ oder Druck‐Mikro‐ES im Al‐Pulver werden mit Rechnungen und Abschätzungen verglichen.
Einfluß des Reinheitsgrades, der Kaltverformung und des Schweißens auf das Zeitstandverhalten von X20 CrMoV 12 1‐Rohrstahl bei 550 °C
Authors: Schubert J. , Jakobeit W. , Schneider K.
Published: December 2004

Im Wasser‐Dampf‐Kreislauf des THTR wurde erstmals im Kraftwerksbau ein P‐ und S‐armer, hoch angelassener martensitischer 12% CrMoV‐Stahl mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit für FD‐, Zwischenüberhitzer‐ sowie Kleinleitungen eingesetzt. Dabei kommen artgleiche Rohrschweißverbindungen und auf der Dampferzeugerseite die Mischverbindung mit dem austenitischen Stahl X5 NiCrAlTi 3120 vor. Beim Biegen der Kleinleitungen trat Kaltverformung auf.

Im Rahmen der vom BMFT geförderten Werkstoffprogramme wurden vorlaufende und betriebsbegleitende Zeitstandversuche an mehreren Schmelzen bis derzeit rund 60 000 h bei 550 °C durchgeführt, die zu folgenden Ergebnissen führten:

Die Zeitstandfestigkeit und 1 %‐Zeitdehngrenze der zäheren Variante liegt in der unteren Streubandhälfte der Stahlsorte.

Bei betriebsnaher Zeitstandbeanspruchung muß damit gerechnet werden, daß der 3. Kriechbereich des Grundwerkstoffs und des artgleichen Schweißgutes nach rund 60% der Standzeit bis Bruch bzw. nach einer bleibenden Dehnung von etwa 1% beginnt.

Für verschiedene Spannungsbereiche können annähernd konstante, schmelzenunabhängige Kriechspannungsexponenten angegeben werden.

Eine langsame Belastungsgeschwindigkeit beeinträchtigt den stat. E‐Modul.

Zeitstandfestigkeit und ‐bruchverformung werden durch Kaltverformung beeinträchtigt.

Bei Beanspruchung quer zur Schweißnaht müssen bei der Auslegung gegen die Zeitstandfestigkeit Schweißminderungsfaktoren berücksichtigt werden. Die feinkörnige WEZ ist der zeitstandfestigkeitsmaßig schwächste Bereich.

Mit den gewonnenen Ergebnissen kann die Auslegung künftiger HTR‐Anlagen, konventioneller Kraftwerke und Chemieanlagen weiter optimiert werden.
Inhomogeneity of flow, force parameters and pass geometry in rotary Cone‐Roll Tube Piercing
Authors: Al‐Dahwi A. K. A. , Blazynski T. Z.
Published: December 2004

The relationship between redundant macroshearing and force parameters, related to a rational pass design, in a rotary 2‐cone roll seamless tube piercing process was investigated. Wax and lead billets were pierced in a range of working conditions involving decelerated, uniform and accelerated rates of flow, different plug advances, and four values of feed angles. The likely optimal piercing conditions are indicated.
Das totaldehnungskontrollierte Wechselverformungsverhalten unlegierter Stähle im normalisierten Zustand bei Raumtemperatur
Authors: Pan Y. , Eifler D. , Macherauch E.
Published: December 2004

Das Wechselverformnungsverhalten unlegierter normalisierter Stähle mit Kohlenstoffgehalten 0,1 ≤ C ≤ 1.05 (in Masse‐%) ist in totaldehnungskontrollierten mitteldehnungsfreien Versuchen durch ausgeprägte zyklische Entfestigungs‐ und schwache Verfestigungsvorgänge gekennzeichnet. Die zyklischen Spannungs‐Dehnungskurven werden mit wachsendem Kohlenstoffgehalt zu größeren Spannungsamplituden verschoben. Die mittelspannungsfrei ermittelten zyklischen Spannungs‐Dehnungskurven unlegierter Stähle sind unabhängig von der Versuchsführung. Die Übergangslastspielzahl, bei der in der Dehnungswöhlerlinie εa,e = εa,p wird, verschiebt sich mit wachsendem Kohlenstoffgehalt zu kleineren Werten.
Neue Werkstoffe und Verbundbauweise für Hochleistungsmaschinen der Verfahrenstechnik
Authors: Dietz P. , Rübbelke L.
Published: December 2004

Herkömmliche Abweiseradsichter lassen bei besonderer Beachtung kerbarmer und kraftßuagerechter Gestaltung Umfangsgeschwindigkeiten von 140 m/s zu. Es wird aufgezeigt, daß durch die Verknüpfung von verschiedenen Werkstoffen mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften Rotoren entwickelt werden können, die den Einsatz bis zur verfahrenstechnischen Grenze des Klassierprozesses, der Schallgeschwindigkeit, erlauben. Die Benutzung eines Faserverbundringes im Außenbereich führt zu einem sogenannten Selbsthilfeeffekt, der die entstehenden Spannungen mindert. Relativ einfach aufgebaute vielschichtige Laminate wie die Lamellen und die Haltestabe lassen sich nach Kriterien hinsichtlich ihrer Hauptbelastungen optimieren. Fur die Faserverbundteile und den Rotorgrundkörper muß eine Verschleißschutzbeschichtung vorgesehen werden.
The effects of RE on Toughness of 30CrMnSi wear‐resistant cast steel
Authors: Jingpei Xie , Quande Chen , Yanpei Shong
Published: December 2004

The effects of RE (La and Ce) on toughness of 30CrMnSi wear‐resistance cast steel have been investigated by means of analysing microstructures and mearsering the properties of the steel with and without RE. The results show that RE can refine the as‐cast microstructures, hinder or eliminate needle and network ferrite, increase the dislocation density and the quantity of dislocated martensite, and improve the shape and distribution of inclusions. Therefore the mechanical properties of the steel can be greatly enhanced, especially the toughness of the steel.
Epidemiologic studies of adverse effects of anti‐retroviral drugs: how well is statistical power reported
Authors: Halpern Scott D. , Barton Todd D. , Gross Robert , Hennessy Sean , Berlin Jesse A. , Strom Brian L.
Published: December 2004

Purpose

To determine whether there is a difference in average statistical power between pharmacoepidemiologic studies of anti‐retroviral adverse drug effects (ADEs) sponsored by for‐profit versus non‐profit organizations.

Methods

We studied all published pharmacoepidemiologic studies of ADEs associated with the 15 anti‐retroviral drugs approved through the end of 1999. A priori, the primary outcome was the power of each study to detect a clinically important difference in the risk for an adverse effect among patients exposed to the study drug(s). We could not evaluate this outcome because of the infrequent reporting of power calculations. We instead report the distribution of studies across a 5‐tiered measure of adequacy of reporting of statistical power, as well as the sponsorship of these studies.

Results

Of 48 studies meeting our inclusion criteria, only 1 (2%) reported either a completed, a priori power calculation or sufficient details for readers to calculate the power to detect a pre‐defined, clinically important effect. Thirty‐five studies (73%) reported the minimum information required for sophisticated readers to determine the power to detect an event rate of interest to them; 6 additional studies (13%) reported confidence intervals around at least one summary effect measure and 6 (13%) provided no indication of power or uncertainty. Of the 41 studies for which sponsorship was determined, only 3 (7%) were sponsored by for‐profit organizations.

Conclusions

The poor reporting of statistical power in this sample suggests a need for guidelines to improve the reporting of pharmacoepidemiologic studies of ADEs. Future research is needed to determine whether the observed paucity of industry‐sponsored observational studies of anti‐retroviral ADEs extends to other clinical areas, and if so, to identify the causes of this phenomenon. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.
Gel sensitivity of polybutadiene‐based rubber subjected to thermal abuse
Authors: James D. E.
Published: December 2004

The thermal instability of polybutadiene‐based rubber used to improve the impact strength of vinyl‐type polymers often presents processing problems. Rubber manufacturers have attempted to alleviate this situation by incorporating various types of stabilizers. However, this is not always successful. One of the consequences of using a rubber that is not sufficiently stable in the production of modified vinyl‐type polymers is the formation of insoluble gel particles during processing. In an attempt to prevent this from occurring, a test was developed that can differentiate between rubbers of acceptable and non‐acceptable thermal stability. In principle, the test consists of exposing the rubber in question to a controlled thermal abuse of such intensity and duration as to approximate the thermal abuse to which the rubber will be subjected in a normal processing sequence. (The extent of abuse will vary for different processes and must be empirically established for each system.) Following this controlled exposure, the rubber is tested for gel‐particle content by filtration of a specific solution, much the same way that the rubber manufacturer tests for initial gel‐particle content. Sufficient data have been compiled to statistically describe the validity of the test.
Polybutylene properties of a packaging material
Authors: Lindergren C. R.
Published: December 2004

The unusual physical properties of polybutylene are ascribed to details of morphology and a unique crystalline transformation. Inherent properties important for industrial film uses include toughness, low creep, relatively high temperature resistance, stress crack resistance and flexibilty. Four types of packaging applications are described for a new polybutylene resin based on butene‐1 monomer. These include industrial film, easy opening tear packages, shrink film, and rotationally molded tanks.

A polybutylene shrink film is described having a combination of optical and shrink properties similar to vinyl shrink film, but with mechanical properties typical of polyolefin shrink films.

Rotationally molded parts exhibit an unusual degree of toughness, stress crack resistance, and low crystallization stresses in thick parts.
Time‐dependent properties of versamid cured epoxies
Authors: Moehlenpah A. E. , Dibenedetto A. T. , Ishai O.
Published: December 2004

Versamid cured‐epoxy specimens were loaded in tension, compression, and flexure at different strain rates and temperatures to determine the yield stress and strain, and tangent, secant, and relaxation moduli. A torsion pendulum was used to measure the dynamic properties as a function of temperature and frequency. The time‐temperature superposition principle was used to reduce this data to master curves. It was concluded that the time‐temperature shift factors for secant moduli up to the yield point, for stress relaxation and for dynamic moduli were identical and were independent of the mode of loading. It was also shown that the presence of fillers or reinforcing agents likewise had no effect on the shift factors.
Polymer solubility parameters determined from measurements in a single solvent
Authors: Song W. R. , Brownawell D. W.
Published: December 2004

The solubility parameter of polyisobutylene has been determined from intrinsic viscosity measurements in a single solvent as a function of temperature. The change in solubility parameter of the solvent as a function of temperature was calculated form the equation \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \frac{{d{\rm}ln \delta s}}{{d{\rm}ln Vs}} = - \frac{{n + 1}}{2} $\end{document} where Vs, the molal volume, changes with temperature. The vlaue for the solubility parameter thus obtained compares well with values reported in the literature for intrinsic viscosity measurements in a series of solvents. Similar measurements were made with an ethylenepropylene copolymer. The solubility parameter of 87 mole % C2 ethylene‐propylene copolymer was determined to be 8.1‐8.6 in either toluene or methylcyclohexane.
Processability of high‐density polyethylene bottles with special reference to melt flow properties
Authors: Hirata S. , Kishimoto A.
Published: December 2004

A phenomenological treatment has been developed for correlations between melt flow properties of high‐density polyethylenes and the processability of bottles. Defining two parameters for the flow properties, it was found experimentally that linear relationships hold satisfactorily between these flow parameters for the raw materials and those of corresponding extrudates. Several kinds of defects in high‐density polyethylene bottles can be represented in terms of the flow parameters. These parameters may provide useful measures in predicting good appearance of bottles blow‐molded with high‐density polyethylene.
Fine structures and fracture processes in plastic‐rubber two‐phase polymer systems III. Temperature dependence of Charpy impact strength
Authors: Matsuo M. , Ueda A. , Kondo Y.
Published: December 2004

Notched Charpy impact strengths of a series of plasticrubber two‐phase polymer systems were measured over a wide range of temperatures. Blends of polyvinylchloride and rubbers with varying chemical structures, and several ABS polymers were investigated.

In all systems, Charpy impact strength began to increase near the Tg of the rubber component followed by a logarithmic increase with increasing temperature. The trend is expressed by the following empirical relation:

where I is Charpy impact strength, A and B are constants, and T is the absolute temperature. This equation is applicable between the Tg's of the plastic and the rubber components. The increasing tendency of impact strength, i.e. the B value of the above equation, is depressed mainly by the decrease of the compatibility and/or the interfacial adhesive force between the two phases. Toughening mechanism and the ways of increasing toughness are discussed based on the craze formation mechanism.
A modified melting model for plastifying extruders
Authors: Hinrichs D. R. , Lilleleht L. U.
Published: December 2004

The extursion melting model of Tadmor et al. (1967) has been modified to include the effects of screw channel curvature and melt leakage through the screw flight‐barrel clearance. An alternate coordinate system was used in modifying the model to simplify the addition of curvature corrections. Also proposed is an improved method of computing solid bed velocity. A substantial number of typographical errors and truncations appeared in the original data published by Tadmor et al., and verification of their computations with corrected data was successful in all cases. Channel curvature corrections and the improved method of computing solid bed velocity increased the predicted rate of solid bed width decrease by approximately 14% during the initial stages of melting. Addition of leakage flow to the model tended to offset this effect completely or in part. Leakage flow effects always predominated during the later stages of melting, however. These effects may interact differently for other extruder sizes or screw designs; therefore, the modified melting model should be a more accurate model for use in the design of extruder screws and in studies of extruder performance.
Inflation and compression of rubber tubes between parallel plates
Authors: Charrier J. M. , Gent A. N.
Published: December 2004

When a thin‐walled rubber tube containing an incompressible fluid is compressed between two parallel plates the internal pressure rise depends on the restraints in the contact regions. When there is no friction in the contact zone the pressure rise is lower than when slip is prevented, so that the tube, regarded as a spring, has a compression stiffness which depends on the frictional conditions. The same considerations apply to the inflation of a tube between fixed parallel plates. In this case unstable inflation sets in at a critical pressure when the interfaces are frictionless; the tube develops a pronounced bulge when this pressure is approached. Simple theoretical relations are derived for the internal pressure and compressive force for both these deformations, and for both boundary conditions, assuming that the rubber is Neo‐Hookean in elastic behavior. Experimental measurements on tubes of different dimensions are shown to be in reasonably good quantitative agreement with these theoretical predictions in all cases.
Strength properties of discontinuous fiber composites
Authors: Chen P. E.
Published: December 2004

The longitudinal strengths of unidirectional discontinuous fiber composites have been calculated based on the concept of perturbation effect and the distortional energy criterion, utilizing the finite‐element method. The theoretical results thus obtained are compared with the experimental data as well as the results of shear lag analysis for tungsten‐copper, boron‐aluminum, glass‐epoxy and boron‐epoxy composites. Based on the Jackson‐Cratchley equations, modified for discontinuous fibers, a formula is also proposed for calculating the strengths of randomly oriented discontinuous fiber composites. The results calculated from this formula are compared with the experimental data for aluminum oxide‐aluminum‐silicon and glass‐epoxy composites.
Measurements on the biaxial extension viscosity of bulk polymers: The inflation of a thin polymer sheet
Authors: Denson C. D. , Gallo R. J.
Published: December 2004

An experimental study of the inflation of a thin polymer sheet has been conducted to determine whether this technique can be used to measure the biaxial extensional viscosity of bulk polymers. Viscosities were determined at various extensional strain rates using two undiluted polyisobutylene samples having different molecular weights. Advantages, limitations, and errors associated with the method are discussed.
Characterization of polyvinyl chloride part II. The unperturbed end to end distance values obtained from a new GPC method and viscometry
Authors: Chan Richard K. S.
Published: December 2004

A new gel permeation chromatography (GPC) method is proposed for determining the unperturbed end‐to‐end distance, \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{r_0 ^2 }}{M}} \right)^{0.5} $\end{document}, of polymers of known molecular weights, Mn and Mw. This method requires the value of \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{r_0 ^2 }}{M}} \right)^{0.5} _{{\rm ps}} $\end{document} of polystyrene which was determined through viscometry to be 0.735 \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{{\rm {\AA}}^2-{\rm mole}}}{{gm}}} \right)^{0.5} $\end{document} Polyvinyl chloride (PVC) was chosen to illustrate the method and \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{r_0 ^2}}{M}} \right)^{0.5} _{pvc} $\end{document} was found to be 0.99 from GPC data which is in agreement with the result obtained from viscometry, \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{r_0 ^2}}{M}} \right)^{0.5} _{pvc} $\end{document} = 1.01. All \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ \left({\frac{{r_0 ^2 }}{M}} \right)^{0.5} $\end{document} values were determined at 30°C. The advantage to this method lies in its speed and economy of materials.
The mechanical performance of cross‐plied composites
Authors: Lavengood R. E. , Ishai O.
Published: December 2004

The mechanical performance of fiber glass epoxy, cross‐plied laminates having either ductile or brittle matrices, was evaluated in tension. The laminates with ductile matrices have higher initial strength, slower crack propagation in the transverse layers and higher ultimate stress and strain. In both the ductile and brittle systems, the laminae have higher strength, stiffness and toughness than equivalent unidirectional composites. This improved performance results from the interaction between the perpendicular layers which gives them additional stiffness due to shear and transverse coupling effects and also increases the resistance of each individual layer to crack propagation and plastic flow.
Analysis of volatile combustion products and a study of their toxicological effects
Authors: Seader J. D. , Einhorn I. N. , Drake W. O. , Mihlfeith C. M.
Published: December 2004

An experimental program was conducted to study the thermochemical, flammability and toxicological characteristics of uncoated and coated polyisocyanurate foams. The coatings used were fluorinated copolymer and an intumescent material. Flammability testing methods included the XP‐2 chamber smoke test, ASTM D‐1692, infrared photography, Bureau of Mines penetration test, and a JP‐4 fuel combustion chamber. The results of these tests are presented in a companion paper. Combustion and pyrolysis gases were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The LD‐50 and LD‐100 tests were performed on Sprague‐Dawley rats housed in an environmental chamber. The isocyanurate foam, flourinated‐copolymer‐coated foam, and the intumescent‐coated foam were found to have excellent flammability and insulation characteristics, although smoke development was substantial. The LD‐50 values for Sprague‐Dawley rats, based on a two‐week survival, were approximately 2.0 gm/ft3 for all three materials. Examination indicated an absence of any significant cause of death except carbon monoxide poisoning.