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  • 07.07.2010: AVIF Forschung
    fünf Forschungsvorhaben wurden eingestellt Die Kurzberichte zu folgenden Forschungsanträgen sind neu eingestellt worden und können heruntergeladen werden A 221 Mismatch A 228 Entwicklung höherfester Stahlwerkstoffe für geschmiedete Strukturbauteile A 236 Schadensvorhersage in der Kaltmassivumformung A 237 Crashsimulation von Laserstrahlschweißverbindungen A 241 Untersuchungen zu Unterbauten der Decksausrüstung und Ladungssicherung Zurück zu News Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen und Metall verarbeitenden Industrie e V AVIF Nové Mesto Platz 3 B 40721 Hilden

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  • 28.07.2009: AVIF Forschung
    wurde neu eingestellt Der Kurzbericht zu folgendem Forschungsantrag ist neu eingestellt worden und kann heruntergeladen werden A 219 Innenschrägverzahnung Zurück zu News Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen und Metall verarbeitenden Industrie e V AVIF Nové Mesto Platz 3 B 40721

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  • 07.05.2009: AVIF Forschung
    Kurzberichte zu folgenden Forschungsanträgen sind neu eingestellt und können heruntergeladen werden A 227 Qualitätssicherung beim Walzprofilieren und A 233 Versagenskriterium für gefügte Stahlfeinbleche Zurück zu News Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen und Metall verarbeitenden Industrie e V AVIF Nové Mesto

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  • A 274: AVIF Forschung
    und nur noch über Steckverbindungen kontaktiert werden müssen Des Weiteren kann durch eine Integration der Leitungen in die Profile Bauraum gespart werden indem der sonst ungenutzte innenliegende Platz in den Profilen nutzbar gemacht wird Ein multifunktionales Profil besteht aus dem Grundblech den Leiterbahnen sowie aus einer oder mehreren Polymerschichten um die Leiterbahnen elektrisch zu isolieren Die zusätzlichen Prozessschritte zur Fertigung eines multifunktionalen Profils können in die konventionelle Prozesskette eines Walzprofilierprozesses integriert werden wodurch eine kontinuierliche Fertigung möglich wird Dabei werden die zusätzlichen Schichten vor der Walzprofilierung auf das ebene Blechband appliziert Anschließend findet die Einformung des Polymer Metall Verbundbleches statt Ziel des Projektes war es Methoden und Auslegungsrichtlinien zu ermitteln um es Anwendern und Profileuren zu ermöglichen später neue Profilgeometrien als multifunktionale Profile auslegen zu können Die Erkenntnisse sollten in einem Leitfaden zusammengefasst werden Zudem galt es im Rahmen des Projektes geeignete Beschichtungsmethoden für die Polymerbeschichtung auszuwählen und zu untersuchen Weitere Teilziele waren die Konzeption und Konstruktion einer Bestückungseinheit für die kontinuierliche Bestückung der polymerbeschichteten Bleche mit Leiterbahnen sowie die Entwicklung eines industrienahen Technologiedemonstrators der für die Öffentlichkeitsarbeit genutzt werden kann Im Rahmen des Projektes hat sich das Walzenauftragsbeschichten für die Polymerbeschichtung der ebenen Bleche etabliert da dieses kontinuierliche Verfahren sehr gut in bestehende Prozessketten zur Profilfertigung integriert werden kann Gemeinsam mit der im Rahmen des Projektes entwickelten Bestückungseinheit zur Applikation der Leiterbahnen und dem ausgelegten Rollensatz konnte im Versuchsfeld der Forschungsstelle eine Prozesskette zur Inline Fertigung von multifunktionalen Profilen aufgebaut werden mit welcher eine kontinuierliche Fertigung vom Coil demonstriert werden konnte Durch experimentelle Untersuchungen wurden die Hauptversagensarten bei der Walzprofilierung der Polymer Metall Verbundbleche ermittelt Ausgehend davon wurde ein Leitfaden zur Auslegung von multifunktionalen Profilen durch numerische und experimentelle Methoden sowie Empfehlungen zur Gestaltung der Prozesskette abgeleitet Zudem wurde ein industrienaher Technologiedemonstrator entwickelt der von den Arbeitskreismitgliedern im Rahmen

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  • A 273: AVIF Forschung
    Eine Verfahrensprüfung wurde erfolgreich an einer Arbeitsprobe mit einer Blechdicke von 60mm im Tandem Twin Prozess mit vier Drähten absolviert Die Problematik der Pulverzuführung und der stetigen Pulvernachführung wurde mit der Konzeption und Entwicklung eines regelbaren Fördersystems auf Basis einer Förderschnecke gelöst Dadurch konnte eine ausreichende Pulverabdeckung im Prozess auch bei sehr tiefen und engen Fugen gewährleistet werden Die als Sonderanfertigung hergestellte Förderspirale wird über einen kompakten Drehstrom Synchronmotor bis zu einer maximalen Drehzahl von 2000 Umdrehungen pro Minute angetrieben und mittels einer eigens entworfenen und umgesetzten SPS sowie Handbedienung stufenlos angesteuert Mit dem System das über die konventionelle Schwerkraftschüttung mit dem Pulverkreislauf verbunden ist können Fördervolumenströme von bis zu 8 Kilogramm pro Stunde realisiert werden Damit ist auch das Quernahtschweißen von sehr tiefen und engen Fugen bis über 100mm mit Mehrdrahtprozessen problemlos durchführbar Zur Verifizierung der schweißtechnologischen Rahmenbedingungen wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt Dabei wurden Schiffbaubleche der Güte A36 in der Dicke 15mm und 20mm sowie Off shore Bleche der Güte S355 G10 M in der Dicke 60mm verwendet Die Nahtvorbereitung entsprach den Vorgaben der anwendenden Industriepartner mit Öffnungswinkeln zwischen 45 und 35 in HV Fugen Als UP Verfahrensvarianten kamen neben dem Eindrahtschweißen der Twin Tandem sowie Tandem Twin Prozess mit maximal vier abschmelzenden Elektroden zum Einsatz Es wurden verschiedene Methoden des Lagenaufbaus eruiert mit besonderem Blick auf die Wurzel und Decklagengestaltung Speziell dazu wurden umfangreiche Parameterstudien mit variierenden Schweißparametern und Verfahrensvarianten in tiefen Fugen für eine optimierte Wurzelgestaltung sowie Auftragsraupen an senkrechten Blechen zur Abschätzung des Fließverhaltens in der Decklage durchgeführt Dadurch konnte das Auftreten von Nahtfehlern und fest anhaftender Schlacke im Wurzelbereich sowie verlaufendes Schweißgut und Einbrandkerben in der Decklage minimiert werden Zusätzlich fanden Untersuchungen für einen zweckmäßigen Wurzelschutz im Rahmen des für die Schiffbauanwendung angestrebten Einseitenschweißens in Querposition statt Dazu wurden verschiedene Formen der MSG Wurzellage keramische Badsicherungen sowie Pulverbadsicherungen experimentell überprüft Die beste Eignung zeigte sich bei der manuell gelegten MSG Wurzel die zum einen das Durchbrechen der UP Stützlage am besten verhindert und gleichzeitig eine einheitliche Anbindung bei ungleichmäßigen Wurzelspalten realisieren kann was beim vollautomatisierten UP Schweißen ohne Sensor und Regeltechnik problematisch ist Aufbauend auf diesen erfolgreichen Parameterstudien wurden nach festgelegtem Versuchsplan Verbindungsschweißungen mit den beschriebenen Grundwerkstoffen und Verfahrensvarianten unter Verwendung verschiedener Draht Pulver Kombinationen durchgeführt Im Rahmen der durchgeführten mechanisch technologischen Prüfungen konnten die Anforderungen der jeweiligen Anwendungsnormen GL Shipbuilding Rules GL Wind sicher erfüllt werden Innerhalb der schiffbaulichen Versuche traten teilweise unzulässige Aufhärtungen an der Oberkante der geschärften Kante im Decklagenbereich durch örtliche Martensitbildung auf Dies ist auf den erhöhten Kohlenstoffgehalt des Grundwerkstoffes sowie auf die fugengeometriebedingte rasche Abkühlgeschwindigkeit in Verbindung mit der höheren Schweißgeschwindigkeit im Decklagenbereich zurückzuführen Durch Geschwindigkeitsreduktion in der Decklage kann die Aufhärtung auf einen zulässigen Wert reduziert werden Im Rahmen der UP Quernahtschweißungen für das schiffbauliche Szenario konnten minimale Raupenanzahlen von drei 15mm Bleche bzw vier 20mm Bleche bei rechnerischen Abschmelzleistungen von bis zu 20kg h erzielt werden Es stellte sich heraus dass zwischen den jeweiligen UP Verfahrensvarianten untereinander keine großen Produktivitätsunterschiede realisiert werden konnten Maßgeblich dafür ist der

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  • A 265: AVIF Forschung
    der Tragfähigkeit unter Berücksichtigung von Schwankungen lagen bei Projektbeginn bisher nicht vor Um dies zu adressieren wurde in diesem Forschungsprojekt eine Methodik zur Vorhersage der Tragfähigkeit von gleichartigen Punktschweißverbindungen entwickelt Die innovative Methodik besteht aus einer Kombination von physikalischen Modellen und effizienten hierarchischen Metamodellen basierend auf einer geeigneten kleinen Menge von Experimentaldaten und oder Simulationsdaten aus Finite Element Berechnungen mit Detailmodellen und zonenspezifischen Material und Schädigungsmodellen Zum einen werden damit bekannte physikalische Zusammenhänge genutzt und zum anderen neue ergänzende Abhängigkeiten durch das numerische Modell erkannt Diese können zu einer schrittweisen Verbesserung der physikalischen Modelle und zum Verständnis der Abhängigkeiten genutzt werden Erste Anwendungen für verschiedene Stahlklassen und Belastungsarten für gleichartige Punktschweißverbindungen zeigen sehr gute Ergebnisse Die entwickelte Methodik kann die resultierende Tragfähigkeit für gleichartige Verbindungen mit einer Genauigkeit im Bereich der Eingangsstreuung vorhersagen Zusätzlich wurde ein Workflow entwickelt der die verschiedenen Analyseschritte automatisch durchführt Damit wird die Anwendung vereinfacht und die Anbindung an Crash Codes mit einem geeigneten FE Ersatzmodell für die Schweißpunkte ermöglicht Zusammenfassung Als Ergebnis dieses Projektes können nun Streuungen von Eigenschaften von Punktschweißverbindungen in der Crashsimulation für gleichartige Verbindungen berücksichtigt werden Insbesondere ermöglicht die Vorhersage der Tragfähigkeit mittels der entwickelten Methodik eine systematische Untersuchung aller gleichartigen Punktschweißverbindungen im Gesamtfahrzeug sobald eine geeignete Datenbasis vorhanden ist Zur Unterstützung der Erzeugung der Datenbasis zeigt der entwickelte Workflow direkt die Bereiche auf die noch zu dünn besetzt sind Diese können dann durch weitere experimentelle Versuche oder wie hier im Projekt durchgeführt durch FE Simulationen mit Detailmodellen ergänzt werden Da in einem Gesamtfahrzeug hunderte Verbindungen und tausende Schweißpunkte vorkommen ist die Modellierung von Schweißpunktverbindungen in Crashsimulationen nur über FE Ersatzmodelle realisierbar Für das Ersatzmodell Constrained SPR wurde hier eine automatisierte Parameterbestimmung und Modellbedatung realisiert Diese beruht entweder auf den Tragfähigkeitsprognosen des Metamodells oder des empirischen ingenieursmäßigen Zusammenhangs und benötigt die Vorgaben

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  • A 267: AVIF Forschung
    entwickelten Methodik gestufter Kriechversuche steht jetzt ein Werkzeug zur Verfügung welches auf der Basis vergleichsweise kurzlaufender Experimente eine Extra polation der Zeitstandfestigkeit einer neuen Schmelze einer Stahlsorte mit bekann ten Eigenschaften im Zeitbereich bis etwa 30 000 h erlaubt Für die Absicherung der Lang zeiteigenschaften wird auch weiterhin die Durchführung lang laufender Ver suche als unumgänglich angesehen weil eventuell langfristig Veränderungen des Gefüges auftreten können die bei den kurzzeitigen gestuften Versuche nicht relevant sein können Im Rahmen der Werkstoffentwicklung untersuchte Testschmelzen mit modifi zierter Legierungszusammensetzung oder veränderter Wärmebehandlung können aber bereits frühzeitig in Hinblick auf ihr Potential bewertet werden Im Vorhaben wurden an Datensätzen mit langzeitiger Abdeckung unterschiedliche Metho den numerischer Extrapolations verfahren bezüglich ihrer Vorhersagegüte unter sucht Zusam men fassend kann festgehalten werden dass die bisher etablierten Extra polations methoden weiterhin anwendbar sind Die neuartige Wilshire Gleichung ist als zusätzliche Auswertungs methode für bestimmte An wendungsfälle zu sehen Eine gene relle Empfehlung für die vorzugsweise An wendung einer der Extrapolations metho den kann nicht ausgesprochen werden Wie erwartet lässt sich bei allen Verfahren die Extra polationsgüte verbessern wenn werkstoffspezifische Kenntnisse vom Auswerter berück sichtigt werden Zusätzlich wurden Methoden angewandt die auf der Dehnungsentwicklung während der Kriechbeanspruchung basieren Bei der LICON Methode wird die Veränderung der Dehnungsentwicklung bei mehrachsiger Beanspruchung für die Extrapolation genutzt Mit einer bezüglich der Parameterbestimmung vereinfachenden Modifikation der Metho de konnten für den untersuchten 1 Chromstahl sehr gute für den 10 Chromstahl aus reichende Ergebnisse erzielt werden Für die untersuchte Nickelbasislegierung konnte die Methode nicht mit zufriedenstellendem Ergebnis angewandt werden Die für Rest lebens dauerabschätzungen angewandte Omega Methode die in der API 579 nieder gelegt ist ergab trotz der einfachen Parametrisierung der Zeitdehnlinien brauch bare Ergeb nisse und ist unter Einbeziehung von Versuchen an beanspruchtem Ma terial gut für Rest lebens dauer abschätzungen einsetzbar Die an

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  • A 262: AVIF Forschung
    Gologanu Modell in Kombination mit den beiden Versagenskriterien nach Thomason und Embury verwendet Das phänomenologische Modell kombiniert die Beschreibung des Verformungsverhaltens der Materialien mit der von Mises schen Fließbedingung mit einer sogenannten Versagenskurve d h einer kritischen von der Spannungsmehrachsigkeit abhängigen plastischen Vergleichsdehnung Beide Modelle zeigten sich mit den angepassten Materialparametern als gut geeignet um das experimentell ermittelte Verformungs und Versagensverhalten der verschiedenen Gefügezonen der Schweißverbindungen zu beschreiben Zur experimentellen Charakterisierung der Punktschweißverbindungen wurde die LWF KS 2 Prüftechnik mit Belastungswinkeln von 0 30 60 und 90 verwendet Zusätzlich wurden Schälzug und einfach überlappte Scherzugversuche durchgeführt Die Messung der lokalen Probenverschiebung erfolgte dabei mit Hilfe optischer Messtechnik basierend auf dem Grauwertkorrelationsverfahren Eine wesentliche Erkenntnis stellt die signifikante Kopfzugempfindlichkeit der untersuchten Werkstoffkombinationen dar Bei einem Belastungswinkel von 30 wurden bereits mehr als 50 geringere Tragfähigkeiten im Vergleich zu einem Belastungswinkel von 0 reine Scherbelastung ermittelt Mit Zunahme des Kopfzuganteils nahmen die Tragfähigkeiten weiterhin ab Ausgewählte Proben artgleicher und gemischter Verbindungen wurden nach der Prüfung metallographisch und fraktographisch untersucht um die Versagens mechanismen zu ermitteln Die untersuchten artgleichen Scherzug und LWF KS 2 Proben zeigten kein Versagen in der Erweichungszone der Schweißpunkte In Scherzugversuchen treten Ausknöpfbrüche auf die durch duktiles Materialversagen der Grobkornzone die an die Schweißlinse angrenzt ausgelöst wurden Unter Kopfzug und Schälbelastung versagten die Verbindungen durch Mischbruch Dabei wurden sowohl spröde und vereinzelt duktile Bruchanteile auf der Bruchfläche in der Fügeebene als auch duktile Bruchanteile im Bereich der partiell ausgeknöpften Schweißlinsen gefunden Die gemischten Verbindungen zwischen 1 0 mm dickem 22MnB5 und 1 5 mm dickem HC340LAD zeigten ausschließlich Ausknöpfbrüche Unter Kopf und Schälzugbelastung versagten die ungleichartigen Verbindungen durch duktiles Materialversagen der Grobkornzone auf Seiten des 22MnB5 und im Scherzugversuch traten ebenfalls Ausknöpfbrüche auf die von der Erweichungszone des pressgehärteten 22MnB5 ausgingen Um den Einfluss der Erweichungszone im pressgehärteten 22MnB5 isoliert zu untersuchen wurden sogenannte Zugproben mit Schweißpunkt unter quasistatischen und dynamischen Beanspruchungen geprüft Die Auswertung der optischen Dehnungsmessungen zeigte dass sich während der Belastung die Verformungen aufgrund der lokal reduzierten Festigkeiten auf den Bereich der Erweichungszone konzentrieren und zur Rissinitiierung innerhalb dieser Materialzone führen Die Zugfestigkeit der Zugproben wird durch den Schweißpunkt bzw durch die Erweichungszone gegenüber dem Grundwerkstoff reduziert Die Rissinitiierung erfolgt dabei vor Erreichen der Gleichmaßdehnung des Grundwerkstoffs Ergänzend zu den Zugversuchen wurde zur späteren Validierung der Material und Versagensmodelle ein 3 Punkt Biegeversuch an einer Musterbauteilprobe für quasistatische und dynamische Beanspruchungen entwickelt und durchgeführt Das beobachtete Probenversagen erfolgte dabei analog zum Probenversagen der Zugproben mit Schweißpunkt Durch die 3 Punkt Biegebeanspruchung werden die aufgeschweißten Profile der Musterbauteilprobe unter Zugbeanspruchung belastet Mit steigender Durchbiegung der Proben und damit wachsenden Zugbeanspruchungen wurden Dehnungskonzentrationen und lokale Materialeinschnürungen in den Erweichungszonen der Schweißpunkte beobachtet die zur Rissinitiierung innerhalb der Erweichungszone führten Anschließend breiteten sich Risse in den pressgehärteten Grundwerkstoff aus und führten zu einem Rissfortschritt in den aufgeschweißten Profilen Für die Ersatzmodellierung der Punktschweißverbindungen wurde das bestehende Materialmodell MAT 100 DA in LS DYNA mit einem Hexaeder als Ersatzelement pro Schweißpunkt in den gleichartigen und ungleichartigen Verbindungen eingesetzt Die Modellparameter

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