16.03.17 08:24

Neu in Solingen: Abschreck- und Umformdilatometer

Ein neues Gerät am Solinger Standort der Bergischen Universität Wuppertal im Forum Produktdesign kann Wärmebehandlungs- und Schmiedeprozesse, wie sie in der bergischen Industrie verbreitet sind, im Labormaßstab simulieren. Dadurch können Prozesse optimiert und mikrostrukturelle Prozesse noch besser verstanden werden. Das sogenannte „Abschreck- und Umformdilatometer“ ist seit dem Herbst am Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Sebastian Weber in Betrieb.

Am Solinger Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe (v.l.n.r.): Prof. Dr.-Ing Sebastian Weber und seine Wissenschaftliche Mitarbeiterin Sandra Kernebeck, die das Abschreck- und Umformdilatometer bereits intensiv nutzt.
Fotos Michael Mutzberg

In Zusammenarbeit mit den Bauingenieuren der Bergischen Universität sollen unter anderem die Auswirkungen von Brandfällen auf Stahlbeton untersucht werden. „Mit dem Gerät können wir die entsprechenden Zeit-Temperaturverläufe von echten Bränden nachstellen. Das beinhaltet sowohl die schnelle und lange Hitzeentwicklung als auch die wiederholte schroffe Abkühlung durch Löschmittel“ sagt Sandra Kernebeck, seit dem 1. März Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl.

Beim Erhitzen und Abkühlen kristalliner Materialien wie Stahl ändert sich das Volumen der Materialien. Dabei treten zwei Effekte auf: Zum einen die reguläre Wärmeausdehnung des Materials durch die zunehmende Gitterschwingung der Atome im Kristallgitter; zum anderen führen verschiedene Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge in den Materialien zu einer Volumenänderung.

„Ein bekanntes Beispiel dafür ist die Phasenumwandlung von Ferrit zu Austenit in Eisen, bei der es aufgrund der unterschiedlichen Packungsdichte der beiden Phasen zu einer sprunghaften Volumenänderung kommt. Unter der Annahme, dass das Material sich in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig ausdehnt, kann von einer Längenänderung auf eine Volumenänderung geschlossen werden“, so Prof. Weber.

Einsetzen einer Hohlprobe aus Silberstahl mit angeschweißtem Thermoelement in den Probenhalter für Tieftemperaturversuche.

Mit einem Dilatometer kann diese Längenänderung in Abhängigkeit der Temperatur bestimmt werden. Dabei können sowohl die Wärmeausdehnung, als auch die Längenänderung durch Phasenumwandlungen gemessen werden.

Das neue Großgerät bietet den Forscherinnen und Forschern am Solinger Lehrstuhl zudem die Möglichkeit, Proben induktiv zu erwärmen und anschließend mit definierten statischen oder zyklischen Kräften zu belasten, um sie umzuformen. Ziel ist es, die Fließspannung oder die Verschiebung der Phasenumwandlungen während der anschließenden Abkühlphase zu bestimmen. Darüber hinaus kann das Gerät so umgebaut werden, dass auch Zugversuche an induktiv erwärmten Proben möglich sind. Sandra Kernebeck: „Damit können Umformprozesse im Labor präzise nachgestellt und optimiert werden.“

Das Großgerät (Kosten rund 400.000 Euro) wurde aus Mitteln des Landes NRW, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Bergischen Universität finanziert.

www.fuw.uni-wuppertal.de

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Sebastian Weber
Fakultät Maschinenbau und Sicherheitstechnik
Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe
Telefon 0212/231340110
E-Mail weber.fuw{at}uni-wuppertal.de

M.Sc. Sandra Kernebeck
Telefon 0212/231340113
E-Mail kernebeck.fuw{at}uni-wuppertal.de