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  • A 129: AVIF Forschung
    die Bruchzeiten ordnen sich in das Streuband um die Mittelwertskurve ein Bei 600 0C wandert die Bruchlage nach etwa 10 000 h in die feinkörnige Wärmeeinflusszone wobei die entsprechenden Zeitstandwerte sich zur unteren Streubandgrenze einordnen Bei 650 0C traten ausschließlich Brüche in der feinkörnigen WEZ auf bei Spannungen die ca 40 unter der Mitttelwertskurve des Grundwerkstoffs liegen Bei den Verbindungen des austenitischen Werkstoffs X3CrNiMoN17 13 wurden erwartungsgemäß hohe Zeitstandfestigkeiten ermittelt die sich im Streuband des Grundwerkstoffs einordnen lassen Für den Kesselrohrwerkstoff 7CrMoVTiB10 10 wurden sowohl bei 500 0C als auch bei 5500 C Zeitstandfestigkeiten im Bereich des Grundwerkstoffstreubandes ermittelt wobei sich auch hier bei der höheren Temperatur die Bruchlage in die feinkörnige WEZ verlagert was mit einer Abnahme der Zeitstandfestigkeiten in den Bereich der unteren Streubandgrenze verbunden ist Mit den vorliegenden Untersuchungen wurde ein Beitrag zur Qualifizierung der Schweißverbindungen moderner Stähle für den Dampferzeugerbau geleistet Dabei zeigte sich dass mit Ausnahme des martensitischen Werkstoffs bei der Temperatur von 650 0C die ermittelten Zeitstandfestigkeiten nicht unterhalb des Grundwerkstoffstreubandes lagen Die auch beim 9 Chromstahl P91 auftretende und mit einer Abnahme der Zeitstandfestigkeit verbundene Bruchlagenwanderung zur feinkörnigen WEZ ist auch bei den hier untersuchten ferritischen bzw martensitischen Stähle zu beobachten Dies wird mit zunehmender Temperatur ausgeprägter und verlagert sich zu kürzeren Zeiten Die noch nicht vorliegenden langzeitigen Ergebnisse an schweißsimulierten Proben müssen zeigen ob mit diesen Proben eine untere Grenze der Zeitstandfestigkeit ermittelt werden kann wie dies bei dem untersuchten 9 Chromstahl P91 der Fall war Umfangreiche metallografische Untersuchungen dienten der eindeutigen Beschreibung der Bruchlagen und gaben Aufschluss über die Schädigungen in den geprüften Proben Für die Werkstoffe 7CrMoVTiB10 10 und E911 wurden numerische Simulationen durchgeführt Dabei wurden neben Grundwerkstoff und Schweißgut die Wärmeeinflusszone durch drei Zonen charakterisiert für die aus simulierend wärmebehandeltem Werkstoff Zeitdehnlinien bestimmt und in Kriechgleichungen umgesetzt wurden Mit

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  • A 135: AVIF Forschung
    typische Dampfturbinenwerkstoffe beschreibt Hierzu wurden für die Versuchswerkstoffe 30CrMoNiV5 11 X12CrMoWVNbN10 1 1 und Alloy 706 für werkstoffcharakteristische Anwendungstemperaturen von 550 bzw 600 0C Kriechermüdungsversuche an Hohlzylinderproben durchgeführt Dabei wurden die Proben einer über der Zeit veränderlichen kombinierten Beanspruchung unterworfen die einem aus der Praxis abgeleiteten Beanspruchungszyklus entspricht Die Proben versagten früher als durch eine lineare Überlagerung von Erschöpfungsanteilen für Kriechen und Ermüden abgeschätzt wurde Die Formulierungen zur Beschreibung der Kriechschädigung bewirken in der Modellierung eine mit zunehmender Schädigung ansteigende inelastische Dehnungsgeschwindigkeit Zur Beschreibung des Verformungs und Schädigungsverhaltens wurde ein elastisch viskoplastisches Werkstoffmodell ertüchtigt das in den FE Code ABAQUS implementiert wurde Da das Kriechen für niedrige Beanspruchung vorwiegend diffusionsgesteuert für hohe Lasten dagegen versetzungsgesteuert ist wurden zur besseren Beschreibung des Kriechverhaltens zwei inelastische Dehnraten modelliert Dabei ergibt die Summe der beiden inelastischen Dehnraten die Kriechgeschwindigkeit Das Festigkeitsänderungsverhalten des Werkstoffs unter statischer und zyklischer Beanspruchung wird in der Modellierung durch kinematische und isotrope Variablen erfasst Zusätzlich enthält das Modell zwei Schädigungsparameter zur Beschreibung der Kriech und Ermüdungsschädigung Diese können zur Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen Zeitstand und Ermüdungsschädigung nichtlinear überlagert werden wodurch die gesamte schädigende Wirkung auf das Verformungs und Versagensverhalten besser beschrieben wird Die Ermittlung der Modellparameter erfolgte durch Anpassung an eine umfangreiche Werkstoffdatenbasis bestehend aus Warmzug Ermüdungs und Zeitstandversuchen Mit dem für die Werkstoffe 30CrMoNiV5 11 und X12CrMoWVNbN10 1 1 angepassten Werkstoffmodell wurden die mehrachsigen Kriechermüdungsversuche nachgerechnet Dabei konnten die Verformungsverläufe der Kriechermüdungsversuche für die beiden Werkstoffe gut bis zum Erreichen des tertiären Kriechbereichs unter Verwendung der Vergleichsspannungshypothese nach von Mises beschrieben werden Der Zeitpunkt des tertiären Kriechens und des Versagens wurde zunächst unbefriedigend wiedergegeben Durch eine stärkere Berücksichtigung des Einflusses der Ermüdungsschädigung auf das nachfolgende Kriechverhalten konnte auch das tertiäre Kriechen der Kriechermüdungsversuche gut erfasst werden Mit einer erweiterten Schädigungsbetrachtung konnte das Versagensverhalten mit einer Abweichung von 10

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    alternative Doppelhüllen Konstruktionen im Tankerschiffbau mehr A 241 Untersuchungen zu Unterbauten der Decksausrüstung und Ladungssicherung mehr A 248 Leistungssteigerung des Elektrogasschweißens von höherfesten Schiffbaustählen zum Einsatz bei Normal und Tieftemperaturen mehr A 273 Entwicklung einer wirtschaftlichen Verfahrensvariante des UP Schweißens in Querposition PC an großen Blechdicken für die Anwendung an Off Shore Strukturen und im Schiffbau mehr Vorherige Seite 1 Seite 2 zurück zur Gesamtübersicht Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen

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  • A 104: AVIF Forschung
    daß die doppelte Außenhaut relativ schmal sein kann so daß sich im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise ein möglichst kleiner Verlust an Laderaum ergibt Außerdem wird wie bei allen Schiffen eine möglichst leichte und einfach zu fertigende Konstruktion angestrebt Mit dem Ziel günstige konstruktive Lösungen zu erarbeiten und die Vor und Nachteile der Konstruktionen mit und ohne Doppelhülle an den Schiffsseiten zu quantifizieren wurde das vorliegende Vorhaben 1996 und 1997 durchgeführt Am Beispiel eines 75 000 tdw PanamaxMassengutschiffes wurden die konventionelle Bauweise und verschiedene alternative Entwürfe mit doppelter Seitenhülle miteinander verglichen Neben der Berechnung der Rauminhalte Gewichte sowie der Intaktstabilität wurden Leckfälle mit gefluteten Räumen im Hinblick auf die strengeren IACS Forderungen für die konventionelle Bauweise analysiert Der konstruktive Entwurf beruhte auf ausführlichen Finite Elemente Analysen des Laderaumbereiches Besonderes Augenmerk galt der Detailkonstruktion an den Schiffsseiten wegen der hier wirkenden hohen Druckschwankungen Die Entwurfsschwerpunkte können wie folgt zusammengefaßt werden Kompensation des verlorengegangenen Laderaumvolumens durch eine verminderte Doppelbodenhöhe Breite der doppelten Seitenhülle so gering wie aus fertigungstechnischer Sicht und den Erfordernissen der späteren Besichtigung durch die Klassifikationsgesellschaft möglich Verkleinerung des unteren Hoppertanks soweit wie aus be und entladungstechnischer Sicht noch vertretbar Ausführung der Ballasttanks als L Tanks Boden und Seitentank um der allgemeinen Reedereiforderung nach möglichst viel Ballastwasser zu entsprechen Fertigungsgerechtes Design Minimierung der Abmessungen des Schottstuhls um geringstmöglichen Volumenverlust zu erzielen Verwendung von höherfestem Stahl in der oberen Gurtung Zusätzliche Untersuchungen betrafen die Festigkeit und das Korrosionsverhalten des Innenbodens wegen der hohen Stoßlasten sowie der aggressiven Ladung Abschließend wurden wirtschaftliche Gesichtspunkte unter Berücksichtigung der Betriebs und Wartungskosten diskutiert und in den Vergleich mit einbezogen Die Ausarbeitung der Entwürfe ergab daß bei den verschiedenen Varianten das Stahlgewicht und damit auch die Tragfähigkeit fast gleich ist Dabei wurden bei der konventionellen Bauform die geplanten international vereinbarten Zusatzanforderungen hinsichtlich der Festigkeit im Leckfall bereits

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  • A 120 / P 350: AVIF Forschung
    Richtung erste Erkenntnisse erarbeitet werden wozu die weiter unten aufgeführten Messungen dienten Zunächst wurde durch Multimomentaufnahme MMA auf zwei Werften belegt daß bei der Fertigung gekrümmter Sektionen sehr viel Schweißanteile anfallen die weitgehend nur teilmechanisiert ausgeführt werden Das bedingt eine Besonderheit der Fertigung dieser Baugruppen gegenüber dem Mittelschiffsbereich hoher manueller Schweißanteil mit viel Wärmeeintrag sowie Streuungen im Schweißprozeß und im Fertigungsablauf Darüber hinaus weisen die MMA auch einen nennenswerten Anteil von Anpaß und Nacharbeiten auf wobei viele dieser Arbeiten in anderen Tätigkeiten enthalten und nicht explizit erfaßbar sind die entsprechendes Rationalisierungspotential darstellen Eine Genaufertigung erfordert ein aussagefähiges Prüfen von IST Geometrien Dazu müssen einerseits entsprechende SOLL Daten durch CAD Systeme zur Verfügung gestellt werden und andererseits muß geeignete Meßtechnik für die Erfassung von IST Daten zum Einsatz kommen Beide Komplexe wurden analysiert Im Ergebnis muß konstatiert werden daß zwar Daten für die Fertigung und auch Prüfung speziell vom CAD System TRIBON bereitgestellt werden daß aber Lücken und auch Unstimmigkeiten vorhanden sind Die Bewertung einer IST Geometrie also letztlich ein SOLL IST Vergleich benötigt neben der o g Bereitstellung entsprechender Daten im weiteren noch die Definition von Referenzen auf deren Basis SOLL und IST Zustände in vergleichbare Position zueinander gebracht werden und die Angabe von begründeten zulässigen Abweichungen also von fundierten fertigungs und auch funktionsbedingten Toleranzen Auch hierzu wurden im Projekt Untersuchungen durchgeführt Im Rahmen der Messungen wurde zunächst auf einer Werft die Einstellgenauigkeit einer Stempellehre überprüft wie sie für die Montage von gekrümmten Baugruppen von der gekrümmten Fläche ausgehend eingesetzt wird Dabei wurde festgestellt daß die Präzision von einer Vielzahl praktizierter Stempeleinstellungen für eine Genaufertigung mit Sicherheit nicht ausreichend ist Die Erfassung von IST Zuständen während der Montage gekrümmter Baugruppen erwies sich als insbesondere organisatorisch und zeitlich aufwendiges Verfahren Insgesamt war es nur möglich im Rahmen der im Projekt zur

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  • A 138: AVIF Forschung
    Abschmelzleistung erfordern Mit systematischen Schweißversuchen wurden im Forschungsprojekt die Grenzen und Möglichkeiten des UP Dünndrahtverbindungsschweißens für die Anwendung im Schiffbau aufgezeigt Untersucht wurden Einseiten Kehlnaht und Lage Gegenlage Schweißungen an drei Grundwerkstoffen mit unterschiedlichen Drahtelektroden und Schweißpulvern Die Blechdicken wurden zwischen 3 und 20mm variiert Bei Einsatz des Dünndrahtverfahrens können die mechanisch technologischen Anforderungen in der Wärmeeinflusszone und der Schmelzlinie für den hochfesten Schiffbaustahl S 355G3S 1 0589 GL E 36 erfüllt werden Gleiches gilt auch für den zusätzlich untersuchten thermomechanisch gewalzten Stahl S 460M 1 8827 und den wasservergüteten Feinkornbaustahl S690QL 1 8988 Hier können durch das neue Verfahren die erforderlichen t8 5 Abkühlzeiten gut eingehalten werden Das UP Dünndrahtschweißen eignet sich für das Fügen hochfester oder entmischungsempfindlicher Stähle sowohl in der Lage Gegenlagetechnik als auch in der Mehrlagentechnik da gegenüber dem UP Normalschweißverfahren zumindest gleichwertige oder verbesserte Verzugswerte nachgewiesen wurden Eine Grundanforderung des Verbindungsschweißens im Stumpfstoß bei geringen Blechdicken und minimalem Aufwand bei der Schweißnahtvorbereitung ist ein ausreichender Einbrand Die UP Dünndrahttechnologie weist aufgrund der im Vergleich zu den herkömmlichen Drahtdurchmessern durchschnittlich niedrigeren Schweißstromstärke einen geringeren Einbrand auf als Normalverfahren Mit zunehmender Blechdicke wird daher die zulässige Toleranz in der Nahtvorbereitung hinsichtlich des Spaltabstandes kleiner als 1mm Bei einem notwendigen mittleren Spaltabstand von 1mm entspricht dies bei einer Blechdicke von 10mm nicht mehr der Praxisanforderung an die Nahtvorbereitungstoleranz Unterhalb einer Blechdicke von rund 8mm bei I Nahtvorbereitungen ermöglicht ein mittlerer Spaltabstand von etwa 1mm mit Toleranzen von 1mm Spalte zwischen 0 und 2mm die Ausbildung einer optimalen Nahtgeometrie mit ausreichender Nahrüberschneidung zur Vermeidung von Bindefehlern Für größere Blechdicken ist eine Y oder Doppel Y Nahtvorbereitung erforderlich Die hierbei entstehenden größeren Nahtvolumina können durch die hohe Abschmelzleistung gut aufgefüllt werden Grundsätzlich lässt sich durch eine Verlängerung des freien Drahtendes die dann eine Modifikation der Anlage zur genauen Führung des

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  • A 151: AVIF Forschung
    einen negativen Einfluss auf die Schwingfestigkeit haben können Ableitung von Anhaltswerten für die Planung der Schweißversuche Auf der Grundlage der systematischen Berechnungen lassen sich für die Konzipierung der experimentellen Untersuchungen und für die Bewertung einseitig geschweißter teilangeschlossener Kehlnähte folgende Schlussfolgerungen ableiten Es ist eine möglichst kleine Kehlnahtdicke anzustreben Übergangskerben zwischen Kehlnahtflanke und Gurt sind zu vermeiden Die Höhe des Luftspalts zwischen Gurt und Steg ist für die Spannungskonzentration ohne Belang Er darf ausschließlich nach verfahrensspezifischen Gesichtspunkten festgelegt werden Die Länge des nicht abgeschweißten Luftspalts zwischen Gurt und Steg ist für die Span nungskonzentration ebenfalls irrelevant Er darf unter Einhaltung der Forderungen der Klassifikationsgesellschaften und der Verfahrensführung gewählt werden Die Nahtflankenform Wölb oder Flachnaht ist keine bestimmende Größe für die Span nungskonzentration Der Übergangsradius zwischen Kehlnahtflanke und Gurt ist insbesondere bei un vermeindlicher Winkelschrumpfung des T Stoßes möglichst groß zu wählen Die Winkelschrumpfung ist insbesondere bei Verbindungen zu vermeiden die unter einer dominanten Primärbiegebelastung stehen Aber auch bei Gurtzugbelastung führt die Win kelschrumpfung zu erheblichen Spannungserhöhungen und konzentrationen Realisierung und Auswertung der geplanten Schweißprozessversuche Laserstrahlschweißen Das reine Laserstrahlschweißen teilangeschlossener T Stöße ist prinzipiell durchführbar Die Untersuchungen haben gezeigt dass sowohl das Schweißen von spaltlosen T Stößen sicher beherrschbar ist als auch das Schweißen von Kehlnähten mit Spalten bis zu einem Millimeter ebenfalls möglich ist Weiterhin konnte festgestellt werden dass sich definierte Einschweißtiefen auch bei unter schiedlichen Schweißgeschwindigkeiten sicher wiederholbar realisieren lassen Dieser Umstand erlaubt einen korrigierenden Eingriff in den Prozess um auf äußere Nahtgeo metriefehler wie Einbrandkerben reagieren zu können trotzdem aber definierte Einschweißtie fen zu realisieren Laser MIG Hybrid Schweißen Das Laser MIG Hybridschweißen teilangeschlossener T Stöße ist mit einer erheblichen Steige rung der Schweißgeschwindigkeit gegenüber vollangeschlossenen hybridgeschweißten T Stößen verbunden Folgende Verbesserungen konnten bei vorhandener Prozessstabilität er reicht werden 6 mm HP auf 8 mm Deck Steigerung der Schweißgeschwindigkeit um 23 9 mm HP auf 8 mm Deck Steigerung der Schweißgeschwindigkeit um 20 12 mm HP auf 8 mm Deck Steigerung der Schweißgeschwindigkeit um 43 Ein weiterer Vorteil ist die dazu korrespondierende erhebliche Verringerung der Streckenenergie gegenüber vollangeschlossenen hybridgeschweißten T Stößen Es konnten nachste hende Werte erreicht werden 6 mm HP auf 8 mm Deck Verringerung der Streckenenergie um 44 9 mm HP auf 8 mm Deck Verringerung der Streckenenergie um 32 12 mm HP auf 8 mm Deck Verringerung der Streckenenergie um 42 Die geschweißten Proben wurden in Anlehnung an die Mechanisch technologische Werkstoff prüfung zur Verfahrensprüfung nach DIN EN 288 3 für das MIG Laser Hybridschweißen vorbereitet Der Prüfumfang für die im Rahmen des Vorhabens durchgeführten Schweißungen teilange schlossener T Stöße umfasste die visuelle Prüfung metallographische Untersuchungen Härte prüfungen sowie zerstörende und Ultraschall Prüfungen Die metallographischen Untersuchungen beinhalten die Anfertigung von Makro und Mikroschliffen An Makroschliffen Querschlif fen wurden die Nahtgeometrie in Abhängigkeit von den Prozessparametern bestimmt und die Härteprüfungen durchgeführt Mikroschliffe dienen der Beurteilung der Gefügeausbildung der geschweißten Proben Nach Optimierung der Schweißparameter anhand eines festgelegten statistischen Versuchsplans konnten alle hybridgeschweißten Proben die vorbereitenden Verfahrensprüfungen bestehen Die lasergeschweißten Proben wiesen aufgrund der geringen eingebrachten Wärmemenge zu

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  • A 164: AVIF Forschung
    angesehen wird Mit den Untersuchungen sollte somit der gesamte Bereich der hochfesten Stähle bis zu dieser Festigkeitsklasse abgedeckt werden Im Vergleich zu den bislang verwendeten normal und höherfesten Stählen mit einer Streckgrenze von bis zu 355 MPa ergaben sich für den untersuchten hochfesten Stahl zum Teil gleiche und zum Teil etwas höhere Schwingfestigkeiten Mit Untersuchungen zur Rauhigkeit und zum Eigenspannungszustand der Blechkanten sowie zum Nahtprofil der Stumpfstöße konnte das Schwingfestigkeitsverhalten erklärt werden Allerdings wurden einige nachteilige Fertigungseinflüsse identifiziert die vor allem beim Einsatz von hochfestem Stahl zu beachten sind Dazu gehören kleinere Heißrisse in den Stumpfstößen an dickeren Blechen Grundsätzlich betrifft dieses Problem weniger den hochfesten Stahl als vielmehr den Schweißzusatzwerkstoff in Form eines rutilen Fülldrahtes In den vorliegenden Untersuchungen wurde die Schwingfestigkeit durch die Heißrisse jedoch praktisch nicht beeinflusst wie das Streuband der Lebensdauern der betroffenen Versuchsserien zeigte Ein weiteres Problem betrifft die Fertigung der Montagestöße an Sektionen die im Schiffbau traditionell mit temporär angeschweißten Knaggen erfolgt mit denen die zu verbindenden Platte auf gleiche Höhe gebracht werden Auf diese Weise wurden auch die Stumpfstoßproben hergestellt Bei den Schwingfestigkeitsversuchen zeigten sich erstmals einzelne Risse an den Stellen an denen die Hilfsschweißungen der Knaggen lagen Bei hochfestem Stahl sind demnach die Montageverfahren dahingehend zu verändern dass derartige Hilfsschweißungen entfallen oder diese mit großer Sorgfalt so entfernt werden dass hiervon keine Gefahr für Schwingrisse ausgeht Im Rahmen der Untersuchungen wurden abschließend die möglichen Gewichtseinsparungen durch den Einsatz von hochfestem Stahl in der oberen Gurtung eines mittelgroßen Containerschiffes von ca 3000 TEU ermittelt Ein Vergleich der Hauptspantquerschnitte von mittelgroßen Containerschiffen für die in den oberen Längsverbänden bei der Dimensionierung verschiedene Stahlfestigkeiten angenommen wurden zeigt dass bei auf übliche Weise geschweißten Schiffskonstruktionen aus hochfestem Stahl aus Betriebsfestigkeitsgründen höchstens etwa doppelt so hohe Spannungen wie beim normalfestem Stahl zugelassen werden sollten wobei in dem

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