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  • A 260: AVIF Forschung
    solche Schädigung durch die Strahlbehandlung nur teilweise repariert wird Es wird daher empfohlen eine Strahlbehandlung als Reparaturmaßnahme auf die Schleifbrandklasse FB einzuschränken Nachschleifen ist als Reparaturmaßnahme für schleifbrandgeschädigte Verzahnungen geeignet Zu beachten ist hierbei dass durch das Nachschleifen immer ein Teil der Härteschicht abgetragen wird Da die Oberflächenhärte und Einsatzhärtungstiefe gegebenenfalls nicht mehr den Zeichnungsvorgaben entsprechen muss überprüft werden ob die Verzahnung weiterhin die in der Auslegung ermittelten Sicherheiten erreicht Ergänzend erfolgten Untersuchungen an Verzahnungen bei denen lediglich im Kopfflankenbereich des Ritzels eine Schleifbrandschädigung vorlag und an Verzahnungen die Schleifbrand an Ritzel und Rad zeigten Die Ergebnisse der Laufversuche zeigten dass Schleifbrand im Kopfflankenbereich als ebenso kritisch wie Schleifbrand im Fußflankenbereich zu betrachten ist und dass Schleifbrand an Ritzel und Rad zu einer weiteren Minderung der Tragfähigkeit führt da hier eine höhere Anzahl geschädigter Zähne vorliegt Die einzelnen Prüfvarianten wurden umfassend dokumentiert Neben der Bestimmung der Verzahnungsqualität und der Zahnflankenrauheit wurde der Randzonenzustand mit Hilfe zerstörender und zerstörungsfreier Prüfverfahren analysiert Anhand der Ergebnisse der Nitalätzung wurden die einzelnen Prüfvarianten den jeweiligen Schleifbrandklassen zugeordnet An ausgewählten Zahnflanken erfolgten metallographische und röntgenographische Untersuchungen Analog zum Basisvorhaben wurden die Oberflächenhärteprüfung mittels ESATEST die Barkhausenrauschanalyse und das 3MA Verfahren zur weiteren Beschreibung des Randzonenzustands eingesetzt Die im Basisvorhaben festgestellten Zusammenhänge zwischen den einzelnen Prüfverfahren konnten bestätigt werden Neben den einzelnen Prüfvarianten wurden mit den beschriebenen Analyseverfahren auch größere Bauteile aus der industriellen Anwendung untersucht die eine Schleifbrandschädigung aufwiesen Die Untersuchungsergebnisse zeigen dass anhand der Nitalätzung der Randzonenzustand unabhängig von der Baugröße eingeschätzt werden kann Allerdings bleibt zu berücksichtigen dass verschiedene Schleifverfahren eine unterschiedlich stark ausgeprägte Tiefenwirkung haben können Die theoretischen Untersuchungen zeigen dass bei einer örtlichen Betrachtung der Werkstoffanstrengung an einer Stelle der Zahnflanke die tragfähigkeitsmindernde Wirkung einer bekannten Schleifbrandschädigung mit zunehmender Baugröße Krümmungsradius tendenziell abnimmt da das Beanspruchungsmaximum mit zunehmendem Ersatzkrümmungsradius in größere

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  • A 262: AVIF Forschung
    wurde das 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

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  • A 263: AVIF Forschung
    zu Beginn des Forschungsprojekts zunächst für die beide Oberflächenrissarten Längs und Scherrisse getrennt voneinander ein Grundlagenverständnis über die während der Initiierung und Wachstumsphase auf mikroskopischer Skala ablaufenden Schädigungsvorgänge aufgebaut Dazu wurden spezielle Längs und Scherrissproben entwickelt deren Oberflächen während eines Stauchvorgangs ausschließlich durch die jeweilige Rissart versagen Die Oberflächen und Randzonen der gestauchten Längs und Scherrissproben wurden mittels Rasterelektronenmikroskop und Weißlichtinterferometer untersucht wodurch die Initiierungsursachen für beide Oberflächenrissarten getrennt voneinander identifiziert werden konnten Durch ergänzende FEM Simulationen konnten zusätzlich auch die Mechanismen der Längs und Scherrissinitiierung bestimmt werden So konnten sich während des Umformvorgangs an MnS Einschlüssen ausbildende tangentiale Normalspannungsüberhöhungen als Initiierungsmechanismus von Längsrissen identifiziert werden Für Scherrisse als zweite Oberflächenrissart konnte der wissenschaftliche Nachweis erbracht werden dass die Initiierung auf Überhöhungen der maximalen Oberflächenschubspannung zurückzuführen ist welche sich an Oberflächenfehlstellen ausbilden In Analogie zur Initiierungsphase wurden auch simulative Untersuchungen für die Wachstumsphase der Längs und Scherrisse durchgeführt Im Rahmen dieser Untersuchungen konnte nachgewiesen werden dass das Wachstum beider Oberflächenrissarten vorzeichenabhängig maßgeblich durch die maximale Oberflächenschubspannung und die mittlere Oberflächennormalspannung beeinflusst wird Über das zuvor aufgebaute Grundlagenverständnis konnte damit sowohl für die Initiierungs als auch die Wachstumsphase für Längs und Scherrisse die relevanten Spannungs Dehnungsgrößen identifiziert werden Die zuvor jeweils für Längs und Scherrisse generierten Erkenntnisse wurden nachfolgend in zwei zeitlich unterscheidenden Mikro Modellen zusammengefasst Aus diesen Mikro Modellen konnten wiederum rissartspezifische zeitlich unterscheidende Sub Risskriterien abgeleitet werden Diese beiden Sub Risskriterien wurden nachfolgend in Erweiterung zum Stand der Technik durch eine Erkenntnissynthese zu einem phänomenologisch und zeitlich unterscheidenden Risskriterium zusammengeführt Das aus der Synthese erhaltene Risskriterium wurde abschließend in ein kommerzielles FEM Programm über eine Subroutine eingebunden und auf ein und mehrstufige rotationssymmetrische Kaltmassivumformprozesse unterschiedlicher Komplexität angewendet Hinsichtlich der zeitlichen Vorhersageungenauigkeit zeigten sich zwischen den experimentell ermittelten und simulativ vorhergesagten Schädigungen für sämtliche untersuchten Prozesse nur geringe Abweichungen Ferner

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  • A 271: AVIF Forschung
    Verzahnung Hier wurden Werkstoff Gefügezustand Wärmebehandlung und Strahlbehandlung durch Messung der chemischen Zusammensetzung Gefügeuntersuchungen Härtetiefenverläufe sowie Eigenspannungs und Restaustenittiefenverläufe überprüft und ausführlich dokumentiert Außerdem wurden alle Radsätze hinsichtlich ihrer Verzahnungsqualität durch Profil und Flankenlinienvermessungen sowie hinsichtlich der Rauheit der Zahnflanken überprüft Die gestellten Anforderungen konnten im Wesentlichen bei allen Radsätzen erfüllt werden Im Rahmen der vier durchgeführten Laufversuche am Großgetriebeprüfstand kam es bei einem Radsatz zum gewünschten Durchläufer Hier wurde die kritische Anstrengungsgrenze rechnerisch deutlich unterschritten womit kein Flankenbruch zu erwarten war und sich im Versuch mit über 50 Millionen Lastwechseln ohne Schäden der Verzahnung die rechnerische Vorhersage bestätigt hat Die restlichen drei Versuche sind bei unterschiedlichem Drehmoment betrieben worden und unterlagen daher antragsgemäß einer unterschiedlich großen rechnerischen Gefährdung hinsichtlich Flankenbruch im Bereich der kritischen Anstrengungsgrenze von 0 8 und darüber Bei allen drei Versuchen kam es jedoch zu einem Versagen des Ritzels durch das Abtrennen eines Zahns nach ca 4 bis ca 30 Millionen Lastwechseln dessen Bruchausgang in Zahnlückenmitte bei ca 2 3 mm Tiefe unterhalb der Bauteiloberfläche zu finden war Es wurden daher ausführliche Untersuchungen zur Entstehung dieses Schadens durchgeführt der reproduzierbar an drei Radsätzen unterschiedlicher Belastung aufgetreten ist und sich hinsichtlich des Bruchausgangs deutlich vom bekannten Zahnfußbruch unterscheidet Die Untersuchungen zeigten dass als Bereich des Schadensausgangs in allen drei Fällen ein Einschlussnest in ca 2 3 mm Tiefe vorlag bei dem es sich nach EDX Analysen um eine Aluminiumoxid Verbindung handelt Zudem wurden die metallografischen Untersuchungen wie Härte Eigenspannungs und Restaustenittiefenverläufe speziell auch im Bereich des Bruchausgangs in Zahnlückenmitte ergänzt und mit den Untersuchungen die standardmäßig im Bereich der 30 Tangente an die Zahnfußrundung durchgeführt werden verglichen Eine Erklärung zur Schadensentstehung in Zahnlückenmitte konnten diese Untersuchungen nicht liefern da alle untersuchten Größen in einem üblichen Bereich lagen und vergleichbar mit dem Zustand auf Höhe der 30 Tangente

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  • A 173: AVIF Forschung
    wurden Proben für eine detaillierte Werkstoffcharakterisierung unter statischer und schlagartiger Belastung ent nommen Als alternative und weniger aufwändige Verfahren zur Abschätzung der zonenspezifi schen Spannungs Dehnungskurven wurden registrierende Mikroeindruckversuche und an schließende inverse Simulation erfolgreich eingesetzt Das mikromechanische Schädigungsmodell nach Gurson wurde zur Modellierung des Verfor mungs und Versagensverhaltens von Punktschweißverbindungen erfolgreich eingesetzt Die Tragfähigkeit konnte bei allen drei Verbindungen und bei den zwei untersuchten Belastungsge schwindigkeiten mit guter teilweise sehr guter Übereinstimmung berechnet werden Mit dem hier entwickelten Verfahren das auf Schädigungssimulationen und einfachen Versuchen be ruht kann die Tragfähigkeit von Punktschweißverbindungen unter verschiedensten Belastungs situationen mit ausreichender Genauigkeit vorausberechnet werden und stellt eine Möglichkeit zur Reduzierung des Versuchsumfangs zur Charakterisierung von Punktschweißverbindung dar Somit wurde eines der wichtigen Ziele dieses Projekts erreicht Da in Berechnungen ganzer Fahrzeugstrukturen die mehrere tausend Schweißpunkte enthal ten keine detaillierten Modelle die aus mehreren tausend Finiten Elementen pro Schweißpunkt bestehen eingesetzt werden können müssen Ersatzelemente ein Element pro Schweißpunkt verwendet werden die mit geringerem numerischem Aufwand das Schweißpunktversagen vor ausberechnen Es wurden eine Ersatzmodellierung mit einem Volumenelement pro Schweiß punkt und ein Versagenskriterium basierend auf einer Kombination von kritischen Kräften und Momenten entwickelt Dafür wurde eine dreistufige Vorgehensweise zur Bestimmung der Versagensparameter kritische Scherkraft Normalkraft und Biegemoment für das Schweiß punktersatzelement durch Simulation von drei einfachen Versuchstypen aufgestellt Diese Vor gehensweise und das Versagenskriterium sind prinzipiell auch auf andere Formen von Ersatz elementen z B Balkenelemente übertragbar Zur Verifikation des entwickelten Ersatzmodells für Punktschweißverbindungen wurden Versu che an punktgeschweißten Bauteilen T Stoßproben unter zwei verschiedenen Belastungen durchgeführt Das Versagen der Schweißpunkte konnte mit Hilfe von Videoaufnahmen den ge messenen Lastabfällen der Kraft Wegkurven zugeordnet werden Erste Simulationen der Bauteilversuche mit dem entwickelten Schweißpunktersatzmodell ergaben für beide Belastungsarten eine deutliche Überschätzung der Tragfähigkeit Durch Untersuchung der Schweißpunkte der geprüften Bauteile wurde festgestellt dass die

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    Werkstoffprüfung auf den Duktilitätskennwert Agt von Betonstahl mehr A 257 Darstellung des schmelzenspezifischen Zeitstandbruchverhaltens ausgewählter warmfester Stähle auf der Grundlage der Datenaufbereitung über Neuronale Netze mehr A 262 Charakterisierung und Ersatzmodellierung des Bruchverhaltens von Punktschweißverbindungen aus ultrahochfesten Stählen für die Crashsimulation unter Berücksichtigung der Auswirkung der Verbindung auf das Bauteilverhalten mehr A 265 Entwicklung einer numerischen Methode zur Berücksichtigung stochastischer Effekte für die Crashsimulation von Punktschweißverbindungen mehr A 267 Evaluation

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  • A 185: AVIF Forschung
    nicht aufgeschmolzen werden da sich ansonsten aus der Schmelze von Eisen und Aluminium intermetallische Phasen bilden welche die Verbindung schon beim Abkühlen durch ihre spröde Materialcharakteristik wieder zerstören Bei angepasster Prozessstrategie lässt sich zuverlässig die Ausbildung von spröden intermetallischen Al Fe X Phasen durch Diffusionsprozesse zwischen Lötung und Stahlblech während des Fügeprozesses auf eine nicht kritische Phasensaumdicke von unter 10µm reduzieren Die werkstoffanalytischen Untersuchungen an der Verbindungszone auf der Stahlseite belegen dass es sich hier nicht um die klassischen spröden Al Fe X sondern um AlFeZnSi Phasen handelt Bei Verwendung von defokusierten Standardoptiken kommt es aufgrund der Gaußförmigen Leistungsverteilung zur Bildung einer intermetallischen Fe Al Phase direkt aus dem schmelzflüssigen Zustand beider Metalle Diese sind verantwortlich für eine starke Streuung der Festigkeitswerte der Verbindung Bei Einsatz von Laserstrahloptiken mit einer gleichmäßigen Leistungsverteilung über den Strahlradius lässt sich diese Phasenbildung vermeiden Durch eine gezielte Vorwärmung des verzinkten Stahlbleches mit einem zweiten Laserstrahl lassen sich die Benetzungslänge und damit die Festigkeit der Schweiß Lötverbindung weiter vergrößern Dabei bleibt der Vorteil des Flussmittelfreien Fügens erhalten da die Benetzungsförderung durch Einbringung von zusätzlicher Wärme erfolgt Die Laserschweiß Gelötete Kehlnaht am Überlappstoß erreicht mit 210 N mm2 im quasistatischen Zugversuch die höchsten Festigkeiten Für optimierte Prozessparameter liegt das Festigkeitsniveau auf dem des Aluminium Grundwerkstoffs und der Versagensort der Mischverbindung liegt im Al Blech Diese Scherzugfestigkeit macht den Einsatz für Karosserieanwendun gen was die erzielbaren Festigkeiten angeht vergleichbar zu Al Al Verbindungen Die Schälzugfestigkeiten von Mischverbindungen liegen jedoch unter denen der artgleichen Materialkombination Durchgeführte Korrosionsuntersuchungen an Zugproben und H Proben zur Bestimmung der Schwingfestigkeit an St Al Mischverbindungen belegen zum einen dass bei unbeschädigter Lackschicht der aufgebrachten Tauchlackierung das Festigkeitsniveau nach einem 90 Tage dauernden Salzsprühnebel Klimawechsel Korrosionstest auf dem des Ausgangsniveaus liegen Zum anderen dass es bei einer schlechten Haftung der Lackschicht durch Verunreinigungen und

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    Berechnungsverfahrens zur Ermittlung optimaler Zahnflankentragfähigkeit bis in den Bereich großer Werkstofftiefen Ergänzungsversuche zur Verifizierung an größeren Zahnrädern 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 A 274 Inline Fertigung von funktionalen Kaltprofilen aus Stahl mit integrierten elektrischen Leiterbahnen mehr Vorherige Seite 3 Seite 4 Seite 5 Seite 6 Seite 7 Seite

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