Stegerwaldstraße 39 48565 Steinfurt www.fh-muenster.de Fachbereich Maschinenbau Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting Prof. Dr. Jürgen Peterseim Dipl.-Ing. Cordula Fuest Dipl.-Ing Holger Albrecht Dipl.-Ing. Gerald Beermann 2. IKFM Kolloquium 12.10.2009, Münster Folie 1 Werkstofftechnik für die Praxis - Klassische Werkstoffe und innovative Entwicklungen - Die Aktivitäten des Labors Werkstofftechnik
39
Embed
Werkstofftechnik für die Praxis - FH Münster · Prof. Dr. Jürgen Peterseim Dipl.-Ing. Cordula Fuest Dipl.-Ing Holger Albrecht Dipl.-Ing. Gerald Beermann 2. IKFM Kolloquium 12.10.2009,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 1
Werkstofftechnik für die Praxis
- Klassische Werkstoffe und innovative Entwicklungen -
Die Aktivitäten des Labors Werkstofftechnik
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 2
Die Aktivitäten des Labors liegen in zwei Schwerpunkten:
• Dienstleistungen auf dem Gebiet der Werkstoff- und Bauteilprüfungen, von Schadensfalluntersuchungen sowie von Auftragsarbeiten
• Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten mit öffentlichen oder privaten Auftraggebern
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 3
Typische Fragestellungen:
• Ist der richtige Werkstoff verbaut?
• Ist der Werkstoff korrekt wärmebehandelt?
• Hat die Randschicht die notwendige Härte?
• Welche Festigkeit besitzt der Werkstoff?
• Ist die Korrosionsbeständigkeit wie gefordert?
• Hat die Zinkschicht die geforderte Dicke?
• Was ist die Ursache für einen Schadensfall?• Wie lange wird ein Bauteil unter schwingender Belastung
halten?• Erarbeitung einer optimalen Wärmebehandlung• Verbesserung der Bearbeitbarkeit• Prüfung einer Fügestelle
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 4
Mechanische Prüfungen: statisch und dynamisch
Härteprüfungen Zähigkeitsbestimmung
Zur Bearbeitung solcher Fragestellungen steht eine Vielzahl spezialisierter Geräte zur Verfügung
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 5
Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Stählen, Nickel- und Aluminiumlegierungen Schichtdickenmessung
Korrosionstests Umweltsimulationsprüfungen
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 6
Durchführung von Wärmebehandlungen (Härten, Vergüten, Glühen, Randschichthärten,..)
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 7
Gefügedarstellung und -analyse im Lichtmikroskop
Analyse von Oberflächen im Rasterelektronenmikroskop
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 8
Messung des Verschleißverhaltens (Pin-on-disk, Taber-Abraser, Strahlverschleiß)
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 9
Aufbringen von Korrosions- und Verschleißschutzschichten aus metallischen und keramischen Werkstoffen durch Flammspritzen
Individuelle Schichtentwicklung und -optimierung
Beschichtung von Bauteilen, angepasst auf den jeweiligen Einsatzfall
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 10
Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 11
• Einfaches, zweistufiges Beschichtungsverfahren zur Erzeugung einer verschleißfesten Oberfläche
• Auftragen der Schicht durch Tauchen oder Streichen
• Mehrkomponentiger Werkstoff aus einer Ni-Basislegierunglegierung mit Binder (Email) und möglichen weiteren Komponenten
• Einschmelzen im Vakuumofen, induktiv oder mit Flamme
• Auch für Hinterschneidungen geeignet; praktisch nicht geometriegebunden
• Schichten zwischen 0,1 und ca. 5 mm realisiert
• Härten bis zu 68 HRC realisiert
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 12
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Mischen der Pulverkomponenten und Anrühren mit Wasser zu einem Schlicker
Auftragen des Schlickersauf das Bauteil
Einschmelzen und verbinden mit dem Bauteil
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 13
Beschichten einer Platte
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 14
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Tauchen eines Zahnrades
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 15
Typische Gefüge
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 16
Härte in Abhängigkeit von Einschmelztemperatur und Zusammensetzung
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
600
640
680
720
760
800
840
880
920
960
1010 1030 1050 1070 1090 1110 1130
Einschmelztemperatur [°C]
Härte
[HV5
]
4 Teile Cr3C2, ST52
6 Teile Cr3C2, ST52
5 Teile Cr3C2, 1.23796 Teile Cr3C2, 1.2379
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 17
Induktive Innenbeschichtung eines Rohres
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 18
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Anwendung zum Löten von Hartgussverschleißelementen auf Stahlträgern
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 19
Anwendung zum induktiven Fügen einer Welle-Scheibe-Verbindung
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 20
Verschleißbeständigen Auskleidung von Sinterwasserrohren in Warmwalzwerken bei einfacher und kostengünstiger Anwendung
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 21
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Verschleißbeständigen Auskleidung von Sinterwasserrohren in Warmwalzwerken bei einfacher und kostengünstiger Anwendung
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 22
Form
Einformen der Platte
Einbringen in das Rohr
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Verschleißbeständigen Auskleidung von Sinterwasserrohren in Warmwalzwerken bei einfacher und kostengünstiger Anwendung
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 23
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
VerschleißschutzVerschleißbeständigen Auskleidung von Sinterwasserrohren in Warmwalzwerken bei einfacher und kostengünstiger Anwendung -Einbau zweier Segmente bei ThyssenKrupp Steel
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 24
Hardpaint: Entwicklung einer neuartigen Beschichtungstechnologie zum
Verschleißschutz
Beispiele beschichteter Bauteile
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 25
Einfluss einer Tiefsttemperaturbehandlung auf mechanische Eigenschaften und Gefüge
von Werkzeugstählen
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 26
Einfluss einer Tiefsttemperaturbehandlung auf mechanische Eigenschaften und Gefüge von Werkzeugstählen
• Die Tiefsttemperaturbehandlung ist seit vielen Jahrzehnten bekannt als Möglichkeit zur Werkstoffbeeinflussung
• Sie wird genutzt zur Umwandlung von Restaustenit zur Gewährleistung von Maßhaltigkeit durch Abkühlung auf ca. -80 bis -120°C
• Effekte bei weiterer Abkühlung sind offensichtlich vorhanden, aber noch nicht geklärt
• Seit einigen Jahren als Dienstleistung von verschiedenen Unternehmen angeboten, z.T. mit sehr hohem Anspruch, aber völlig fehlendem Verständnis
Zur Sicherstellung einer ingenieurmäßigen Anwendung im Hinblick auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften metallischer Bauteile ist eine Klärung der Effekte im Sinne eines metallkundlichenVerständnisses notwendig
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 27
Einfluss einer Tiefsttemperaturbehandlung auf mechanische Eigenschaften und Gefüge von Werkzeugstählen
Kumar 2001Werkstoff D3 ähnlich Kaltarbeitsstahl 1.2080Verschleißabtrag im Stift-Scheibe-Verfahren
0
50
100
150
200
250
300
350
0,32 0,49 0,66 0,25 0.38 0,513 0,18 0,272 0,366
Gleitgeschwindigkeit in m/s
Vers
chle
ißw
ider
stan
d
StandardwärmebehandlungTieftemperaturbehandelt
Werkstoff: D3
Belastung 20 N Belastung 30 N Belastung 50 N
Stegerwaldstraße 3948565 Steinfurt
www.fh-muenster.de
Fachbereich Maschinenbau
Labor Werkstofftechnik Labor Werkstofftechnik
Labor Werkstofftechnik
Prof. Dr. Ing. Gerd Kötting
Prof. Dr. Jürgen Peterseim
Dipl.-Ing. Cordula Fuest
Dipl.-Ing Holger Albrecht
Dipl.-Ing. Gerald Beermann
2. IKFM Kolloquium
12.10.2009, Münster
Folie 28
Einfluss einer Tiefsttemperaturbehandlung auf mechanische Eigenschaften und Gefüge von Werkzeugstählen
Singh 2003Werkstoff AISI 304LZyklen bis zum Bruch im Zug-Schwell-Versuch (R=0) an Schweißungen