TY - THES

T1 - Einfluss der Abkühlbedingungen auf ausgewählte Eigenschaften und Eigenspannungen in warmumgeformten zylindrischen Hohlkörpern

AU - Frosch, Gerd

N1 - gesperrt bis 17-05-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Hochdruckbehälter sind Sicherheitsbauteile, die im Falle des Versagens während des Einsatzes großen Schaden an Mensch und Umwelt verursachen können. Aus diesem Grund werden höchste Ansprüche an die Qualität dieser Produkte gestellt. Ein Versagen des Werkstoffs aufgrund von Werkstoff- bzw. Produktionsfehlern muss infolge der Gewährleistung optimaler Produktionsbedingungen ausgeschlossen werden. Darauf basierend wurde ein Projekt initiiert, welches sich mit möglichen Ursachen der Rissentstehung in der Folge von produktionsbedingten Abkühlprozessen befasst. Im Zuge dieser Arbeit wurden die theoretischen Grundlagen hinsichtlich der Umformung und Wärmebehandlung von Stahlflaschen zusammenfassend dargestellt. Darauf aufbauend wurde ein Versuchsprogramm erstellt, das die wesentlichen kritischen Einflussfaktoren in Bezug auf die Rissinitiierung berücksichtigt. Die unter unterschiedlichen Abkühlbedingungen produzierten Flaschenrohlinge wurden hinsichtlich ausgesuchter Eigenschaften und Eigenspannungen untersucht. Die Ergebnisse werden einander gegenüber gestellt und ausgewertet. Es konnte im Rahmen der Versuche gezeigt werden, dass es bezüglich der Werkstoffeigenschaften keine wesentliche Rolle spielt, ob zur Kühlung der Flaschenrohlinge kaltes (20 °C) oder temperiertes Wasser mit 60 °C verwendet wird, wenn zuvor die Umwandlung des Austenits abgeschlossen wurde. Wesentlich ist dabei, dass einerseits eine Mindestabkühlzeit an Luft vor dem Abschreckvorgang eingehalten wird und andererseits in diesem Zeitraum ein nahezu vollständiger Temperaturausgleich zwischen Boden und Wand stattfindet. Die Temperatur muss jedoch vor der weiteren Abkühlung unabhängig vom Flaschentyp in jedem Fall unter 520 °C liegen. Die Eigenspannungen werden zwar durch kaltes Wasser erhöht, kommen aber im Verhältnis zum Standard nicht in kritische Bereiche. Erfolgt die Kühlung spontan bei Vorliegen von hohen Temperaturgradienten zwischen Boden und Wand, können die Spannungen bis zum 10-fachen des Standards ansteigen. Im Rahmen der Versuche konnten bei einem Produktionsvolumen von insgesamt 200 Flaschenrohlingen keine Risse generiert werden. Daraus wird der Schluss gezogen, dass im konkreten Fall für die Bildung von Rissen immer mehrere Faktoren zusammentreffen müssen.

AB - Hochdruckbehälter sind Sicherheitsbauteile, die im Falle des Versagens während des Einsatzes großen Schaden an Mensch und Umwelt verursachen können. Aus diesem Grund werden höchste Ansprüche an die Qualität dieser Produkte gestellt. Ein Versagen des Werkstoffs aufgrund von Werkstoff- bzw. Produktionsfehlern muss infolge der Gewährleistung optimaler Produktionsbedingungen ausgeschlossen werden. Darauf basierend wurde ein Projekt initiiert, welches sich mit möglichen Ursachen der Rissentstehung in der Folge von produktionsbedingten Abkühlprozessen befasst. Im Zuge dieser Arbeit wurden die theoretischen Grundlagen hinsichtlich der Umformung und Wärmebehandlung von Stahlflaschen zusammenfassend dargestellt. Darauf aufbauend wurde ein Versuchsprogramm erstellt, das die wesentlichen kritischen Einflussfaktoren in Bezug auf die Rissinitiierung berücksichtigt. Die unter unterschiedlichen Abkühlbedingungen produzierten Flaschenrohlinge wurden hinsichtlich ausgesuchter Eigenschaften und Eigenspannungen untersucht. Die Ergebnisse werden einander gegenüber gestellt und ausgewertet. Es konnte im Rahmen der Versuche gezeigt werden, dass es bezüglich der Werkstoffeigenschaften keine wesentliche Rolle spielt, ob zur Kühlung der Flaschenrohlinge kaltes (20 °C) oder temperiertes Wasser mit 60 °C verwendet wird, wenn zuvor die Umwandlung des Austenits abgeschlossen wurde. Wesentlich ist dabei, dass einerseits eine Mindestabkühlzeit an Luft vor dem Abschreckvorgang eingehalten wird und andererseits in diesem Zeitraum ein nahezu vollständiger Temperaturausgleich zwischen Boden und Wand stattfindet. Die Temperatur muss jedoch vor der weiteren Abkühlung unabhängig vom Flaschentyp in jedem Fall unter 520 °C liegen. Die Eigenspannungen werden zwar durch kaltes Wasser erhöht, kommen aber im Verhältnis zum Standard nicht in kritische Bereiche. Erfolgt die Kühlung spontan bei Vorliegen von hohen Temperaturgradienten zwischen Boden und Wand, können die Spannungen bis zum 10-fachen des Standards ansteigen. Im Rahmen der Versuche konnten bei einem Produktionsvolumen von insgesamt 200 Flaschenrohlingen keine Risse generiert werden. Daraus wird der Schluss gezogen, dass im konkreten Fall für die Bildung von Rissen immer mehrere Faktoren zusammentreffen müssen.

KW - selected properties

KW - hollow parts

KW - Eigenspannungen

KW - Hohlkörpern

M3 - Masterarbeit

ER -