TY - THES

T1 - Entwicklung einer Umlaufbiege-Prüfmaschine für die In-situ Untersuchung der Rissinitiierung und des mikrostrukturellen Rissfortschritts

AU - Huter, Patrik

N1 - gesperrt bis 01-04-2014

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Realisierung einer Umlaufbiege-Prüfmaschine, die es ermöglicht, in Verbindung eines konfokalen Laser-Auflichtmikroskops, in-situ Rissinitierung und mikrostrukturellen Risswachstum zu untersuchen. Dazu wird eine Schwingprobe mit einem Prüfdurchmesser von 4 mm verwendet. Mit dieser Prüfmaschine kann das Verhalten des Kurzrisswachstums verschiedener Werkstoffe, wie Stahl, Gusseisen und Titan untersucht werden, unter Berücksichtigung der Gefügestruktur. Zudem kann die Prüfmaschine in eine Halterung umgebaut werden, die es ermöglicht, geöffnete Risse an der Schwingprobe in einem Rasterelektronenmikroskop zu untersuchen. Zunächst wurden verschiedenste Konstruktionsvarianten miteinander verglichen und die Geeigneteste ausgewählt. Über die Rahmenbedingungen von Festigkeitsberechnungen und Sicherheitsbestimmungen sind elektrische und mechanische Ausführungspläne erstellt worden, nach denen die Prüfmaschine gefertigt und montiert wurde. Die Steuerung erfolgt mit einer eigenen nach Bedienungsfreundlichkeit optimierten Anwendungssoftware. Erste Erfahrungen während der Inbetriebnahme konnten an Versuchen mit hochfesten Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) gesammelt werden. Die Testversuche verliefen besonders zufriedenstellend in bezug auf Genauigkeit, Einfachheit und Schnelligkeit. Zudem wurden die mit ADI gewonnenen Ergebnisse bruchmechanisch bewertet und diskutiert. Die Beobachtungen zeigten, dass mikrostrukturelle Risse innerhalb der ersten 10% der Bruchlastschwingspiele an den sichtbaren Graphitkugeln initiiert werden. Im fortschreitenden Ermüdungsvorgang brachen auch Risse durch, die knapp unterhalb der Oberfläche an Graphitkugeln initiiert wurden.

AB - Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Realisierung einer Umlaufbiege-Prüfmaschine, die es ermöglicht, in Verbindung eines konfokalen Laser-Auflichtmikroskops, in-situ Rissinitierung und mikrostrukturellen Risswachstum zu untersuchen. Dazu wird eine Schwingprobe mit einem Prüfdurchmesser von 4 mm verwendet. Mit dieser Prüfmaschine kann das Verhalten des Kurzrisswachstums verschiedener Werkstoffe, wie Stahl, Gusseisen und Titan untersucht werden, unter Berücksichtigung der Gefügestruktur. Zudem kann die Prüfmaschine in eine Halterung umgebaut werden, die es ermöglicht, geöffnete Risse an der Schwingprobe in einem Rasterelektronenmikroskop zu untersuchen. Zunächst wurden verschiedenste Konstruktionsvarianten miteinander verglichen und die Geeigneteste ausgewählt. Über die Rahmenbedingungen von Festigkeitsberechnungen und Sicherheitsbestimmungen sind elektrische und mechanische Ausführungspläne erstellt worden, nach denen die Prüfmaschine gefertigt und montiert wurde. Die Steuerung erfolgt mit einer eigenen nach Bedienungsfreundlichkeit optimierten Anwendungssoftware. Erste Erfahrungen während der Inbetriebnahme konnten an Versuchen mit hochfesten Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) gesammelt werden. Die Testversuche verliefen besonders zufriedenstellend in bezug auf Genauigkeit, Einfachheit und Schnelligkeit. Zudem wurden die mit ADI gewonnenen Ergebnisse bruchmechanisch bewertet und diskutiert. Die Beobachtungen zeigten, dass mikrostrukturelle Risse innerhalb der ersten 10% der Bruchlastschwingspiele an den sichtbaren Graphitkugeln initiiert werden. Im fortschreitenden Ermüdungsvorgang brachen auch Risse durch, die knapp unterhalb der Oberfläche an Graphitkugeln initiiert wurden.

KW - Rissinitiierung

KW - Umlaufbiegemaschine

KW - konfokal

KW - Laser-Auflichtmikroskop

KW - Auflichtmikroskop

KW - Prüfmaschine

KW - In-situ

KW - Rissuntersuchung

KW - Rasterelektronenmikroskop

KW - Maschinensicherheit

KW - ADI

KW - Austempered Ductile Iron

KW - Entwicklung

KW - crack

KW - rotating bending fatigue

KW - confocal

KW - reflected light microscope

KW - crack initiation

KW - testing machine

KW - ADI

KW - development

KW - safety regulations

KW - Austempered Ductile Iron

M3 - Diplomarbeit

ER -