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Stähle

SPP 2086 - Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen

Laufzeit: 2018 bis 2024 Konsortium: 23 Forschungsinstitute Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
SPP2086

Im Schwerpunktprogramm 2086 werden dynamische Regelungen für die spanende Bearbeitung metallischer Bauteile vor dem Hintergrund der Oberflächenkonditionierung entwickelt. Ziel ist es hierbei, unter Nutzung von In-Prozess-Messtechnik und mechanismenorientiertem Prozesswissen, definierte Geometrien und Oberflächenrandzonenzustände in Bauteilen, unabhängig von beobachtbaren und unzugänglichen Störgrößen, einzustellen.

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Prozessintegriertes Mess- und Regelungssystem zur Ermittlung und sicheren Generierung von funktionsrelevanten Eigenschaften in Oberflächenrandzonen beim BTA-Tiefbohren

Laufzeit: 2018 bis 2021 Projektpartner: Institut für spanende Fertigung
BTA-Tiefbohren

Im Forschungsprojekt wird das BTA-Tiefbohren unter Einsatz kombinierter In-Prozess-Messtechnik untersucht. Hierbei werden Prozess-Struktur-Eigenspannungs-Beziehungen in Abhängigkeit von der Oberflächenkonditionierung durch den Zerspanprozess ermittelt. Als Indikatoren zur Qualifizierung des Randschichtzustands werden insbesondere die Eigenspannungen, die Härte und die Gefügeveränderungen herangezogen. Aufbauend auf den Ergebnissen der Untersuchungen wird eine Regelung entwickelt, die im Bohrprozess die sichere Einstellung definierter Randschicht- und Eigenspannungszustände in Bauteilen, unabhängig von beobachtbaren und unzugänglichen Störgrößen, ermöglicht.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Simon Strodick

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SPP 2013 – Gezielte Nutzung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen in metallischen Bauteilen

Laufzeit: 2018 bis 2023 Konsortium: 25 Forschungsinstitute Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
SPP2013

Im Schwerpunktprogramm 2013 werden wissenschaftliche Grundlagen für mögliche Anwendungen von verformungsinduzierten Eigenspannungen entwickelt. Eigenspannungen haben einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Bauteilen, die durch Umformverfahren hergestellt werden. Bislang gelten sie als ein zu vermeidender Faktor mit einem weitgehend negativen Einfluss auf die Herstellbarkeit und die Lebensdauer von Bauteilen. Hauptziel des Schwerpunktprogramms ist es, die Größe und Verteilung der verformungsinduzierten Eigenspannungen zu steuern und zu kontrollieren, sodass diese einen positiven Einfluss auf relevante Eigenschaften umformtechnisch hergestellter Bauteile haben.

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Gezielte Erzeugung und Stabilisierung von Eigenspannungen in austenitischen Tellerfedern durch inkrementelle Umformung und integrierte Randzonenbeeinflussung

Laufzeit: 2018 bis 2019 Projektpartner: Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
Tellerfedern

Tellerfedern müssen im Betrieb hohen Ansprüchen an die Schwingfestigkeit genügen. Da im Einsatz auftretende Zugspannungen die Lebensdauer der Tellerfedern begrenzen, können Druckeigenspannungen an zugbeanspruchten Stellen die Ermüdungsfestigkeit verbessern. Die Anwendung konventioneller Methoden wie Kugelstrahlen ist zeit- und kostenintensiv. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Einstellung von Eigenspannungen in den Formgebungsprozess der Tellerfeder zu integrieren und für die Verbesserung der Federeigenschaften zu nutzen. Zu diesem Zweck ist ein tieferes Verständnis der Entstehung von Eigenspannungen während der inkrementellen Umformung und ihrer Stabilität unter statischen und zyklischen Belastungen erforderlich. Auch die bei der Umformung induzierte Martensitbildung in metastabilen austenitischen Federstählen und ihre Auswirkung auf Eigenspannungsbedingungen müssen grundlegend charakterisiert werden. Eine schnelle und zuverlässige Methode für eine effektivere Prozesskettenüberwachung wird entwickelt, indem die mikromagnetischen Messungen mit konventionell aufgenommenen Eigenspannungen korreliert werden. Abschließend soll durch eine Korrelation der Herstellungsparameter mit den mikromagnetischen Messungen und den Ergebnissen der mechanischen Prüfungen ein Modell zur gezielten Einstellung der Eigenspannungen entwickelt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Ramin Hajavifard

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TRR 188 – Schädigungskontrollierte Umformprozesse

Laufzeit: 2017 bis 2020 Konsortium: 3 Hochschulen
1 Forschungsinstitut
Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
TRR188

Der SFB/Transregio 188 Schädigungskontrollierte Umformprozesse ist ein langfristig angelegtes überregionales Forschungsprojekt mit Beteiligung der RWTH Aachen, BTU Cottbus-Senftenberg, TU Dortmund sowie des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung. Ziel ist es, Kompetenzen aus den Bereichen Umformtechnik (A-Projekte), Werkstoffwissenschaften (B-Projekte) und der mechanischen Werkstoffmodellierung (C-Projekte) zu bündeln, um die Schädigungsnukleation und -evolution in der Umformung prozess- und skalenübergreifend zu untersuchen und gemeinsam Strategien zu entwickeln, um die Leistungsfähigkeit umformtechnisch erzeugter Bauteile nachhaltig zu verbessern, indem Schädigungsprofile und Lastpfade prädiktiv optimiert werden.

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B01 Messtechnische Erfassung der Interaktion von duktiler und zyklischer Schädigung auf Makroebene

TRR188_B01

Das Projektziel ist die Entwicklung und Qualifizierung einer Kurzzeitversuchsmethodik auf der Basis instrumentierter uniaxialer Wechselverformungsversuche an Prüfkörpern aus 16MnCrS5 und DP800, um die Einflüsse duktiler Vorschädigung auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer umformtechnisch hergestellter Werkstoffzustände zu charakterisieren. Durch die messtechnische Erfassung der Schädigungsevolution auf der Makroskala, wird ein grundlegendes Verständnis über die Interaktion einzelner Umformprozesse und Lastpfade im Hinblick auf die erzielbare Werkstoff- und Bauteilleistungsfähigkeit generiert. Im Verbund mit den beteiligten Forschungsstellen werden die erarbeiteten Methoden zur Analyse schädigungsoptimierter Prozessrouten und Kalibrierung neu entwickelter Materialmodelle angewendet, um das gemeinsame übergeordnete Forschungsziel einer schädigungsoptimierten Auslegung und Fertigung leistungsgesteigerter Umformteile zu erreichen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Lisa Samfaß

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C01 Thermomechanisch gekoppeltes Schädigungsmodell für Betriebsbelastung – Vorhersage der Betriebsdauer umgeformter Bauteile

42CroMo4_2 TRR188_C01_2

Das Projektziel besteht in der Vorhersage des Betriebsverhaltens von Bauteilen aus 16MnCrS5 unter Berücksichtigung einer duktilen Vorschädigung und der Quantifizierung versagensauslösender mikrostruktureller Defekte sowie deren Beschreibung auf der Basis thermomechanisch gekoppelter Materialmodelle. Auf der makroskopischen Skala soll insbesondere der Einfluss einer durch den Umformprozess induzierten duktilen Vorschädigung des Werkstoffs auf die Schädigungsevolution bei zyklischer torsionaler sowie axial-torsionaler Beanspruchung experimentell charakterisiert und modelliert werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Kerstin Möhring

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Mikrostrukturbasiertes Verständnis des Prüffrequenzeinflusses auf das Korrosionsermüdungsverhalten von Lötverbindungen des Austenits 1.4307 mit Nickelbasislot

Neuartige Prüfsystematik zur Charakterisierung des Korrosions-Ermüdungsverhaltens von Lötverbindungen
Laufzeit: 2015 bis 2020 Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
Darstellung einer Lötnaht

Das Einsatzverhalten gelöteter Komponenten in abgasführenden Bauteilen wird signifikant von den Korrosionsermüdungseigenschaften der Lötverbindungen beeinflusst. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine mechanismenbasierte Charakterisierung des Prüffrequenzeinflusses auf die Korrosionsermüdungseigenschaften von Lötverbindungen des Austenits mit zwei Nickelbasisloten im Abgaskondensat durchgeführt werden. Ziel ist ein mikrostrukturbasiertes Verständnis zum Einfluss der überlagerten frequenz- und zeitabhängigen Korrosion auf die Verformungs- und Schädigungsmechanismen. Ferner soll ein Schädigungsmodell zur effizienten Charakterisierung und Vorhersage des frequenz- und zeitabhängigen Korrosionsermüdungsverhaltens der Lötverbindungen im Abgaskondensat entwickelt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Anke Schmiedt

 


 

Innovationen zum optimalen Einsatz des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau

Laufzeit: 2016 bis 2019 Konsortium: 2 Lehrstühle
1 Industrieunternehmen
Fördergeber: bmwi_logo
wetterfester_Baustahl_1wetterfester_Baustahl_2

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, die Voraussetzungen für einen optimalen Einsatz des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau zu schaffen. Dazu sollen neue Inspektionsverfahren zur sicheren Detektion von Rissen unterhalb der Korrosionsschicht bei wetterfesten Stahlbrücken während der gesamten Nutzungsdauer der Brücke (100 Jahre) entwickelt werden. Die angestrebten Forschungsergebnisse ermöglichen eine sichere, berührungslose Messtechnik zur Schadensanalyse von wetterfesten Stahlbrücken.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Dr.-Ing. Marina Knyazeva

 


 

Mikrostrukturbasierte Ermittlung der maximalen Einsatzdauer für korrosionsermüdungsbeanspruchte Werkstoffe und Komponenten der Kerntechnik – MibaLeb

Laufzeit: 2016 bis 2019 Konsortium: 3 Hochschulen
1 Industrieunternehmen
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Mibaleb Mibaleb
Quelle: Allva Edelstahl

Sicherheitstechnisch relevante Bauteile und Komponenten aus metastabilem austenitischem Stahl, wie z.B. Rohrleitungen in Leichtwasserreaktoren von Kernkraftwerken, unterliegen bestimmten betriebsbedingten thermischen, mechanischen sowie medialen Beanspruchungen, wodurch ihre Lebensdauer erheblich reduziert werden kann. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist eine prozessorientierte Analyse der verschiedenen Ermüdungsmechanismen mithilfe zerstörungsfreier Prüfung und elektrochemischer Messtechniken, um ein Bemessungskonzept zur Ermittlung der maximalen Einsatzdauer ermüdungs- sowie korrosionsermüdungsbeanspruchter Werkstoffe und Komponenten zu entwickeln.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Frankel Maci

 


 

Untersuchungen zum Einfluss der spanenden Bearbeitung und des Schwefelgehalts auf die Schwingfestigkeit des Vergütungsstahls 42CrMo4+QT

Laufzeit: 2016 bis 2018 Projektpartner: Institut für Spanende Fertigung Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
42CroMo4_1 42CroMo4_2 42CroMo4_3
Quelle: Bosch

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird am Beispiel des Vergütungsstahls 42CrMo4+QT der Einfluss der Oberflächenrandzonenbeeinflussung durch Tiefbohren auf die Mikrostruktur und das Schwingfestigkeitsverhalten ermittelt. Dabei werden unterschiedliche Legierungszusammensetzungen des Vergütungsstahls durch Variation des Schwefelgehalts untersucht. Die Ergebnisse werden dazu genutzt, eine modellbasierte Korrelation zum werkstoff- und fertigungsparameterabhängigen Randzonen-Schwingfestigkeits-Zusammenhang zu entwickeln, um den Kenntnisstand zur Oberflächenrandzonenbeeinflussung durch das Tiefbohrverfahren und das resultierende Schwingfestigkeitsverhalten und die Lebensdauer auszubauen. Zur vergleichenden Charakterisierung des Schwingfestigkeitsverhaltens sollen etablierte Versuchsführungen der zerstörenden Werkstoffprüfung in Kombination mit neuen zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Anwendung kommen, die hinsichtlich der Charakterisierung von tiefgebohrten Proben weiterentwickelt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
M.Sc. Nikolas Baak