Refine
Year of publication
Document Type
- Conference Proceeding (31)
- Article (15)
- Other Publications (7)
- Working Paper (5)
- Book (2)
- Part of a Book (1)
Language
- English (31)
- German (29)
- Multiple languages (1)
Keywords
- Abrasive grain material (1)
- Abwasserreinigung (1)
- Actuators (1)
- Adaptive Steuerung (1)
- Additive manufacturing (1)
- Aktor (1)
- Aktuatorik (1)
- Anhaftung (1)
- Aquaculture (1)
- Aufsatzsammlung (1)
Durch Beanspruchungen bei der Fertigung oder in der Anwendung können metastabile austenitische Stähle eine Phasenumwandlung von ?- Austenit zu ?‘-Martensit durchlaufen. Verbunden damit sind Eigenschaftsänderungen, welche sich signifikant auf das Werkstoffverhalten unter mechanischer, tribologischer oder korrosiver Belastung auswirken können.
Um möglichen negativen Auswirkungen wie ungewollte Magnetisierbarkeit oder Beeinflussung von Fertigungsparameter sowie Korrosionseigenschaften zu unterbinden muss die martensitische Phase zunächst erfasst und quantifiziert werden.
Für diese Aufgabe stehen neben den bekannten und kostenintensiven Verfahren wie EBSD und XRD für die praxisnahe Anwendung das magneto-induktive Messverfahren und verschiedene Ätzmethoden zur Verfügung.
Anhand von Applikationen aus Anwendung, Fertigung und Forschung werden die Wirkweisen, Vorteile und Grenzen verschiedener Ätzverfahren und dem magneto-induktiv messenden FERITSCOPE® MP30 aufgezeigt. Ebenso werden ergänzende Methoden bzw. Techniken zur Validation der Verfahren diskutiert und erläutert.
Entwicklung einer neuartigen Prüfanlage zur Prüfung von Bauelementen aus Formgedächtnisteilen
(2004)
Im Rahmen des Forschungsvorhabens, unterstützt durch das Förderprogramm des BMBF „Anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen“ (aFuE), soll eine voll automatisierte, universale Prüfanlage gebaut werden mit deren Hilfe es möglich ist, das Verhalten von Formgedächtnislegierungen (FGL) bei der Variation verschiedener Parameter zu ermitteln. Die Prüfanlage soll in erster Linie sehr genau die Phasenumwandlungstemperaturen der Formgedächtnislegierungen ermitteln, um damit einen tieferen Einblick in die metallkundlichen Hintergründe zu gewinnen. Aber es gibt auch weitere Anwendungen wie zum Beispiel das so genannte „Training“, indem man durch gezielte thermische und mechanische Belastungen den FGL verschiedene Formgedächtniseffekte trainiert. Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens ist das Erstellen einer Prüfnorm für FGL die den gesamten Prüfablauf dokumentieren und ergänzen wird. Letztendlich soll die Prüfeinrichtung eine Plattform für die Weiterentwicklung der existierenden FG-Anwendungen sein, sowie die Einsatzmöglichkeiten dieser Werkstoffe zu erweitern. Da es derzeit keine Normung für Bauteile aus FGL gibt, soll in den erfolgten Tests ein Vorschlag für eine FG-Normung gemacht werden. Förderkennziffer 17 092 02
In Ländern mit aridem Klima, z.B. in Dürregebieten, und nicht flächendeckender Energieversorgung stellt der Antrieb von Pumpen zur landwirtschaftlichen Bewässerung und zur Trinkwasserversorgung ein erhebliches Problem dar. Bisherige Bewässerungsanlagen arbeiten größtenteils mit Dieselgeneratoren, welche die Umwelt mit Emissionen belasten und zur Verstärkung des weltweiten Treibhauseffektes führen, oder über photovoltaisch betriebene Anlagen. Letztere sind in der Anschaffung sehr kostenintensiv und aufgrund ihrer Funktionsweise gegenüber Störeinwirkungen sehr anfällig. Gerade in den sogenannten Dritte-Welt-Ländern, in denen in der Regel kein geschultes Fachpersonal für Wartungsarbeiten bereitsteht, ist der Ausfall der Anlagen schon kurz nach der Inbetriebnahme eine häufig berichtete Tatsache. Im Werkstoffprüflabor der HTWG Konstanz wurde ein System zur energieautonomen Wasserförderung entwickelt, bei der zum Antrieb der Pumpen Formgedächtnislegierungen (FGL) verwendet werden [1, 2]. Bei Sonnenschein arbeitet diese geplante Bewässerungsanlage völlig energieautonom: Die Wärmeenergie der Sonne wird durch die FG-Drähte direkt in mechanische Energie umgewandelt und betreibt die Bewässerungspumpen. Die Vorteile dieses einfachen Prinzips liegen in der Bedienerfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der Anlage wie auch in der Fle-xibilität bezüglich weiterer Anwendungsfälle der modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine in Industrie und Klimatechnik. Der angestrebte Einsatz von derartigen Anlagen würde zu einer entsprechenden Entlastung der immer stärker mit Emissionen belasteten Umwelt führen. Das überaus große Interesse an diesen Forschungsarbeiten sowie an einem Transfer der Bewässerungsanlage in die Industrie zeigte sich auch schon während früherer Teilnahmen an Messen, Tagungen und Konferenzen. Die Konkurrenzfähigkeit dieser sowohl neuartigen als auch sehr einfachen Systemlösung wurde, ausgehend von den damals zur Verfügung stehenden Ergebnissen, in einer bereits durchgeführten Studie nachgewiesen [2]. Im einzelnen sollten in diesem Projekt neben den anstehenden wissenschaftlichen Untersuchungen zwei Versuchsanlagen konstruiert und gefertigt werden. Dadurch sollten die nötigen Erkenntnisse gewonnen werden, um diese innovative Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt zu einer transferfähigen Anlage fertig zu entwickeln. Diese beiden Prototypen bauen auf den bisherigen Arbeiten in diesem Projekt auf, die mit Erfolg gezeigt haben, daß das entwickelte Prinzip sehr gut funktioniert. Ziel dieses Projektes war es also, diese neuartige, innovative Wärmekraftmaschine weiterzuentwickeln, zu optimieren und die nötigen Erkenntnisse zu gewinnen, um diese Anlage nach Abschluß dieses aFuE-Projektes in Zusammenarbeit mit der beteiligten oder neu zu gründenden Firmen zur Serienreife zu bringen. Ein damit eng verbundenes, weiteres Ziel lag in der Entwicklung einer modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine, die dann auch für die anderen nachfolgend genannten Anwendungsgebiete verwendet werden kann: • Meerwasserentsalzung • Klimatisierungstechnik • Antrieb der Pumpen bei geothermischer Wärmeeinbringung • Energierückgewinnung aus Wärmequellen (z.B. Geysire in Island) • Energierückgewinnung in industriellen Kühlwasserkreisläufen • Energierückgewinnung in der Verfahrenstechnik • Restwärmenutzung bei konventioneller Energieerzeugung.
The electrochemical behavior for different surface conditions and different degrees of deformation of metastable austenitic stainless steel AISI 304 UNS S30400 were studied using critical pitting potential and electrochemical noise measurements. The influence on corrosion resistance by using different abrasives (silicon carbide and corundum) for surface finish by grinding is illustrated. For the characterization of local defects and surface topography, scanning electron microscopy (SEM) and tactile measurements were used. An inverse correlation between occurrence of local defects on the surface and critical pitting potential was found by using image processing. Therefore, gray scale values of different surfaces were compared. The influence of mass content of α'-martensite on the corrosion resistance is shown by comparing different qualities of surface finish. For smooth machined surfaces it can be shown that an increasing numbers of strain induced martensite is decreasing the corrosion resistance lightly. For low abrasive machining an inverse correlation between the critical pitting potential and surface roughness is given. However, for higher abrasive machining parameters, this correlation could not be found.
Low temperature carburizing of a series of austenitic stainless with various combinations of chromium and nickel equivalents was performed. The investigation of the response towards low temperature carburized for three stainless steels with various Cr- and Ni-equivalents showed that the carbon uptake depends significantly on the chemical composition of the base material. The higher carbon content in the expanded austenite layer of specimen 6 (1.4565) and specimen 4 (1.4539/AISI 904L) compared to specimen 2 (1.4404/AISI 316L) is assumed to be mainly related to the difference in the specimens’ chromium content. More chromium leads to more lattice expansion. Along with the higher carbon content, higher hardness values and higher compressive residual stresses in the expanded austenite zone are introduced than for low temperature carburized AISI 316L. The residual stresses obtained from X-ray diffraction lattice strain investigation depend strongly on the chosen X-ray elastic constants. Presently, no values are known for carbon (or nitrogen) stabilized expanded austenite. Nevertheless, first principle elastic constants for γ′&minus Fe4C appear to provide realistic residual stress values. Magnetic force microscopy and measurement with an eddy current probe indicate that austenitic stainless steels can become ferromagnetic upon carburizing, similar for low temperature nitriding. The apparent transition from para- to ferromagnetism cannot be attributed entirely to the interstitially dissolved carbon content in the formed expanded austenite layer but appears to depend also on the metallic composition of the alloy, in particular the Ni content.
Differences in the pitting resistance between cold worked CrNi and CrNiMnN metastable austenites
(2015)
Fachvortrag auf dem Kongress CORROSION 2015, 15-19 March, Dallas, Texas, USA. NACE International
As a result of increasing needs and shrinking resources, aquaculture is gaining progressively significance in the recent years. Ecological issues such as negative effects on the ecological system due to the high fish density in the farms, the use of copper as antifouling strategy etc. are very present, particularly regarding the increasing number of fish going to be produced in farms in the future. Current trends focus on larger farms operated offshore. To make these farms working safe and economical, reliability has to be improved and maintenance costs need to be reduced. Also, alternatives with higher mechanical strength compared to current textile net materials as well as common metal wires might be necessary. In the last years, a new net system made of high strength duplex stainless steel wires with environmentally friendly antifouling properties suitable for offshore applications was developed. The first nets are operating for one year now as predator protection (i.e. seals) for fish farms and show a good performance in cleaning capability and predator protection. But in the real usage, some corrosion effects in the contact points of the net made of duplex stainless steel 1.4362 occur which were not observed in preliminary tests in laboratory and at different test sites around the world. These corrosion effects endanger the sustainable success of the net system. In this work, the observed corrosion effects are investigated. A laboratory test, which simulates the movement in the contact points of the net, was developed. Two pieces of wire are bent in the middle and get stucked into each other. One wire is fixed at both ends and the second wire is fixed on one end. On the other end, a circular movement with 1-2 rps and a 1 cm displacement is applied. The movement generates friction between the wires and the passive layer will be locally damaged. When the movement stops, a repassivation starts. The passivity breakdown and the repassivation were measured with electrochemical techniques. During the friction phase, when the surface will be activated, the open circuit potential breaks down. When the friction stops, the OCP increases. Between the movement phases, measurements of critical pitting potential were done. Thereby the quality of repassivation was investigated. The tests were done in a 3% sodium chloride solution. Different temperatures were tested as well as the influence of air saturation and low oxygen content.
Corrosion
(2016)
Characterization of NiTi Shape Memory Damping Elements designed for Automotive Safety Systems
(2014)
Actuator elements made of NiTi shape memory material are more and more known in industry because of their unique properties. Due to the martensitic phase change, they can revert to their original shape by heating when subjected to an appropriate treatment. This thermal shape memory effect (SME) can show a significant shape change combined with a considerable force. Therefore such elements can be used to solve many technical tasks in the field of actuating elements and mechatronics and will play an increasing role in the next years, especially within the automotive technology, energy management, power, and mechanical engineering as well as medical technology. Beside this thermal SME, these materials also show a mechanical SME, characterized by a superelastic plateau with reversible elongations in the range of 8%. This behavior is based on the building of stress-induced martensite of loaded austenite material at constant temperature and facilitates a lot of applications especially in the medical field. Both SMEs are attended by energy dissipation during the martensitic phase change. This paper describes the first results obtained on different actuator and superelastic NiTi wires concerning their use as damping elements in automotive safety systems. In a first step, the damping behavior of small NiTi wires up to 0.5 mm diameter was examined at testing speeds varying between 0.1 and 50 mm/s upon an adapted tensile testing machine. In order to realize higher testing speeds, a drop impact testing machine was designed, which allows testing speeds up to 4000 mm/s. After introducing this new type of testing machine, the first results of vertical-shock tests of superelastic and electrically activated actuator wires are presented. The characterization of these high dynamic phase change parameters represents the basis for new applications for shape memory damping elements, especially in automotive safety systems.
Martensitic stainless steels has a wide use, for example for blades, knifes or cutter. The best corrosion resistance of these materials is in hardened condition. For better mechanical properties a tempering is normally applied to increase the durability. The tempering is also reducing the hardness and finally the corrosion resistance. Austempering is meanly used at low alloyed steels and brings a good compromise between durability, hardness and corrosion resistance. For martensitic stainless steels, austempering is normally not a topic because of the very long tempering times.
This work shows first results of austempering of some standard martensitic stainless steels and the influence to corrosion resistance. For reference, hardened and also hardened and tempered specimens were investigated. The corrosions resistance was investigated by electrochemical methods.
The first part of this work shows the development and application of a new material system using high strength duplex stainless steel wires as net material with environmentally compatible antifouling properties for off-shore fish farm cages. Current net materials from textiles (polyamide) shall be partially replaced by high strength duplex stainless steel in order to have a more environmentally compatible system which meets the more severe mechanical loads (waves, storms, predatores (sharks, seals)). With a new antifouling strategy current issues like reduced ecological damage (e.g. due to copper disposal), lower maintenance costs (e.g. cleaning) and reduced durability shall be resolved.
High strength steel wires are also widely used in geological protection systems, for example rockfall protection or slope stabilisation. Normally hot-dip galvanised carbon steel is used in this case. But in highly corrosive environments like coastal areas, volcanic areas or mines for example, other solutions with a high corrosion resistance and sufficient mechanical properties are necessary. Protection systems made of high strength duplex stainless steel wires enable a significantly longer service life of the portection systems and therefore a higher level of security.