Tiefenaufgelöste Korrelation elektrischer Eigenschaften mit dem Gefüge elektrischer Schaltkontakte am Beispiel von Silber/Zinnoxid-Kontaktwerkstoffen. - 61 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Die Entwicklung einer zerstörungsfreien Gefügebewertung von elektrischen Kontaktwerkstoffen für die Analyse ihres Schaltvermögens bzw. ihrer Lebensdauer ist heutzutage eine große Herausforderung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Korrelation von tiefenabhängingen elektrischen Eigenschaften mit dem Gefügeaufbau elektrischer Schaltkontakte, um festzustellen, ob die Möglichkeit besteht aus der elektrischen Leitfähigkeit Rückschlüsse auf das Gefüge zu ziehen. Mittels Wirbelstromverfahren, Mikrohärteprüfung, Rasterelektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie wurde die elektrische Leitfähigkeit ermittelt und eine qualitative und quantitative Gefügeanalyse durchgeführt. Die Bestimmung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit mittels Wirbelstromverfahren an reinen Metallen ist Stand der Technik. Die Messung an den durch Pulvermatallurgie hergestellten Verbundwerkstoffen, wie Silber/Zinnoxid, stellt sich in dieser Arbeit als zuverlässig heraus, obwohl in der Literatur nur wenige Modelle zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit an derartigen Werkstoffen existieren. Allerdings lässt die komplexe Struktur der Silber/Zinnoxid Verbundwerkstoffe eine einfache Bewertung des Gefüges durch Messungen der elektrischen Leitfähigkeit mittels Wirbelstromverfahren nicht zu. Das liegt daran, dass sich die Oxide in der silbernen Matrix bei unterschiedlichen Zinnoxidanteilen anders verteilen. Jedoch ist es möglich durch eine Kombination mit teilweise zerstörungsfreien Verfahren, wie der Mikrohärteprüfung und Röntgenbeugung, den Gefügeaufbau dieser Werkstoffe einzuschätzen.
Untersuchungen zum Kristallisationsverhalten von formstabilisierten Kieselgläsern. - 83 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Ziel dieser Bachelorarbeit war die Untersuchung einiger Einflussgrößen auf die Formstabilisierung von Kieselglas für den Einsatz bei hohen Temperaturen, welche durch eine Modifikation der Randschicht erfolgt. Variiert wurden dazu die Dicke der modifizierten Oberflächenschicht sowie die darin eingesetzten Dotierstoffe. Darüber hinaus wurden nach der Schichtherstellung die Wirkungen verschiedener Haltezeiten und Temperaturen der nachgelagerten Wärmebehandlung auf die Kristallisation getestet. Zur Charakterisierung der Randschichten wurden mikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen sowie Röntgenbeugungsuntersuchungen verwendet. Einige Einflüsse der Dicke der modifizierten Oberflächenschichten sowie der eingesetzten Dotierstoffe auf die Verarbeitbarkeit der Schichten konnten aufgezeigt werden. Hinsichtlich der praktischen Verarbeitung wurden Grenzen für den Dickenbereich und die Konzentration der Dotierstoffe ermittelt. Die Wirkung verschiedener Temperaturniveaus sowie Aufheiz- und Abkühlvorgänge innerhalb der Wärmebehandlung auf die sich einstellende Kristallisationsgeschwindigkeit konnte hingegen nicht abschließend geklärt werden. Es werden darum weitere mögliche Untersuchungen vorgeschlagen. Die formstabilisierende Wirkung der verwendeten Oberflächenschichtmodifikation von Kieselglas konnte gezeigt werden.
Metallographische Präparationsmethodik einer Wolframcarbid Verschleißschutzschicht. - 77 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Metallographische Schliffe erlauben den direkten Einblick in das Gefüge eines Werkstoffes und sind somit oftmals unerlässlich, um die Beziehung zwischen Struktur, Gefüge und Werkstückeigenschaften zu erkennen. Gerade in der Qualitätsprüfung ist diese Art der nicht automatisierbaren zerstörenden Werkstoffprüfung von Bedeutung und wird dort angewendet. Dem voraus geht eine auf das zu untersuchende Material speziell abgestimmte Präparationsmethode. Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der vorliegenden Präparationsmethode einer Verschleißschutzschicht bei der N3 Engine Overhaul Services GmbH & Co.KG. Es werden Variationen der derzeitigen Methode hinsichtlich gezielt ausgewählter Aspekte getestet. Die daraus erhaltene Aktualisierung der Präparationsparameter führt zu Vorteilen gegenüber der bisherigen Methode. Einsparungen in puncto Zeit- und Materialaufwand, ein vermindertes Verletzungsrisiko sowie eine gesteigerte Reproduzierbarkeit der Präparation zählen zu den Vorzügen der neuen Methode. Darüber hinaus wird die Beschichtung mittels REM/EDX- und RFA-Untersuchungen charakterisiert, um einen erweiterten Einblick in das Schichtmaterial zu erhalten.
Untersuchung des Sinterverhaltens von Fe-Si-Cu-Mischungen. - 74 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Bei der Entwicklung pulvermetallurgisch hergestellter Funktionswerkstoffe sind Kenntnisse über das Sinterverhalten der eingesetzten Pulvermischungen erforderlich. In dieser Arbeit wurden die auftretenden Umwandlungsprozesse und Phasenbildungen beim Flüssigphasensintern einer Fe-Si-Cu-Mischung untersucht. Im Hinblick auf die Anwendung als weichmagnetischer Sinterverbundwerkstoff wurde hierzu die Ausbildung einer siliziumhaltigen Partikelgrenzphase entlang der ferromagnetischen Eisenbasispartikel angestrebt, welche die Wirbelstromverluste im Material reduziert und weiterhin eine gute mechanische Festigkeit aufweist. Die Charakterisierung der infolge von Diffusionsprozessen während des Sinterns auftretenden Effekte erfolgte an Laborproben mit verschiedenen thermischen Analyseverfahren (Differenz-Dilatometrie, Thermogravimetrie und dynamische Differenzkalorimetrie), der Röntgendiffraktometrie sowie einer Gefügeanalyse.
Konstruktion eines 2K Spritzgieß-Mutterwerkzeuges. - 56 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Bei der Fertigung von Prototypen und Kleinserien stellen die Werkzeugkosten bezüglich der Produktionskosten einen entscheidenden Faktor dar. Im Hinblick auf die wachsende Bedeutung der Just-in-Time Produktion, also der Fertigung von Bauteilen nach Bedarf, ist die Rüstzeit von Spritzgießmaschinen ein weiterer, entscheidender Faktor. Während für 1K-Anwendungen unterschiedliche Werkzeugsysteme zur Reduzierung der Kostenfaktoren entwickelt wurden, gibt es im Bereich der Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren bisher keine Lösung. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird die Entwicklung und Konstruktion eines modularen Werkzeugsystems für 2K-Spritzgießprozesse beschrieben. Zunächst wurden die Besonderheiten von 2K-Spritzgießverfahren herausgestellt und eine Analyse der bereits umgesetzten 1K-Lösungen durchgeführt. Auf den gewonnenen Erkenntnissen aufbauend, werden Prinzipe für die wichtigsten Teilfunktionen entwickelt und unter Zuhilfenahme der Nutzwertanalyse die zu favorisierenden Konzepte bestimmt. Anschließend werden die ausgewählten Varianten konkretisiert und unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Bauraums der Anlage in CATIA V5 konstruktiv umgesetzt. Abschließend werden alle notwendigen Zeichnungen für eine Fertigung des Werkzeuges erstellt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein Mutterwerkzeug, welches die Anwendung verschiedener Spritzgießverfahren, darunter das Sandwichverfahren und das Drehtellerverfahren, ermöglicht. Weiterhin kann eine Kavitätsänderung schnell und werkzeuglos im eingebauten Zustand durchgeführt werden.
Einfluss der Herstellung von Faserverbundvorformlingen auf erreichbare Bauteileigenschaften. - 81 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Aufgrund gestiegener Anforderungen an die Energieeffizienz besteht in der Industrie der Bedarf, Leichtbaustrategien zu erforschen und weiterzuentwickeln. Faserverstärkte Kunststoffe weisen in vielerlei Hinsicht ein günstiges Eigenschaftsprofil auf. Das RTM-Verfahren bietet ein großes Potenzial zur Serienfertigung verstärkter Bauteile. Für die Herstellung endkonturnaher Vorformlinge kommen vorwiegend sequenzielle Preforming-Methoden zur Anwendung. Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht den Einfluss verschiedener Preforming-Strategien auf die Fehlstellenbildung sowie die mechanischen Eigenschaften. Nach der Beschreibung der theoretischen Grundlagen erfolgt die Erarbeitung eines geeigneten Prüfkonzepts. Ziel ist es, Vergleichskriterien zu erstellen, anhand derer die Eignung der Verfahren bezüglich einer industriellen Großserienfertigung beurteilt werden kann. In einer ausführlichen Dokumentation der Versuchsergebnisse wird der Einfluss von Binder- und Nähtechniken auf die mechanischen Kennwerte sowie die Zykluszeiten nachgewiesen. Zum Abschluss erfolgt die quantitative Bewertung der Preforming-Methoden mithilfe einer technisch-wirtschaftlichen Bewertungsmatrix.
Untersuchung von Möglichkeiten zur Beeinflussung des Lichtbogen-Drahtspritzprozesses. - 87 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In der vorliegenden Arbeit wurden Möglichkeiten untersucht, um den Lichtbogen-Drahtspritzprozess (LDS) dahingehend zu beeinflussen, die Schichtqualität zu verbessern. Durch geeignete Wahl der Spritzparameter können die Partikeleigenschaften Geschwindigkeit, Temperatur und Größe innerhalb bestimmter Grenzen gesteuert werden und entscheiden demnach auch über die Eigenschaften der Schicht. Beim atmosphärischen LDS sind die Voraussetzungen für dichte und gut haftende Schichten schlecht. Dies erfordert die Analyse zusätzlicher Einflussfaktoren. Zuerst wurde die Veränderung der Gasströmung durch Rohre untersucht, um die Wirkung auf das Schichtgefüge zu analysieren. Nachfolgend ist der Einfluss eines äußeren Magnetfeldes auf die Kupferschicht überprüft wurden. Hinsichtlich der Strömungsbeeinflussung konnte lediglich eine Homogenisierung des Strömungsquerschnitts realisiert werden. Ein positiver Einfluss auf das Schichtgefüge ist allerdings nicht vorhanden. Bezüglich des B-Feldes wurde eine Reduktion der Lamellendicke um etwa 10% erreicht, wobei die Wirkung des Magnetfeldes von dessen Stärke abhängt. Durch geeignete Veränderungen der B-Feldgeometrie und -stärke ist basierend auf den Ergebnissen zu erwarten, dass noch dünnere Lamellen herstellbar sind.
Untersuchungen zur Verdüsung nicht metallischer Werkstoffe mit einem thermischen DC-Plasma. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung einer neuartigen Methode zur Herstellung von Glasfasern mithilfe eines indirekten DC-Plasmas. Ziel war es, dieses bereits bestehende Verfahren weiter zu optimieren und die Anwendbarkeit dieser Technologie zur Herstellung flächiger Glasstrukturen, wie etwa Vliese oder Schichten, zu prüfen. Hierzu wurden in einer umfangreichen Versuchsserie verschiedene Parameter variiert und die Resultate untersucht. Zur Erzeugung flächiger Strukturen wurde das Thermometerglas I-860 thermisch auf die Substrate, bestehend aus Stahl- und Graphitscheiben sowie Kupfergittern, gespritzt. Es konnte eine Schichtbildung auf Graphit nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Verdüsung einer Kupfer-Glas Kombination analysiert. Das hierbei verwendete Glas Duran 3.3 erwies sich als ergebnisfördernd in Bezug auf die Produktion von Glasfasern. Ebenfalls zeigte sich, dass man mit diesem Verfahren in der Lage ist, Glasfasern aus Glaspulver herzustellen. Auch die Erzeugung von Vliesen konnte nachgewiesen werden, sowie die Machbarkeit von Glasfasern, in deren Inneren sich eine Kupferfaser befindet.
Auswirkungen von Oberflächenmodifikationen von Aluminiumschaum (ALS) eines Hybridverbundes aus ALS und thermoplastischem Kunststoff (TPK) auf die mechanischen Eigenschaften. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die stetig steigende Anforderung nach konsequenten Leichtbau gepaart mit strengen Richtlinien der passiven Sicherheit sowie den Wunsch nach immer kompakteren Fortbewegungsmitteln sind die treibende Kraft bei der Entwicklung innovativer Produkte im Automobilbau. Hybridverbunde aus thermoplastischen Kunststoff und Aluminiumschaum erfüllen durch die niedrige Verbunddichte und guten mechanischen Eigenschaften diese Anforderungen. Während der Verbundherstellung im Spritzgießprozess kommt es durch das Eindringen der Kunststoffschmelze zu einer Schädigung des Aluminiumschaum-Einlegers. Ziel dieser Bachelorarbeit ist diese Schädigung zu minimieren sowie die Verbundfestigkeit des entstehenden Hybridbauteils zu steigern. Dabei werden die für die Infiltration und Haftung verantwortlichen Mechanismen ausgearbeitet und durch gezielte Oberflächenmodifikation gesteuert. Die Auswahl der Oberflächenbehandlungsmaßnahmen wird durch eine Gegenüberstellung möglicher Methoden erreicht. Mittels statistischer Versuchsplanung werden günstige Spritzgießparameter festgelegt. Nach der Verbundherstellung erfolgt die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften sowie deren Beeinflussung durch die Oberflächenmodifikation. Hierfür werden die Biege und Druckeigenschaften sowie Verbundfestigkeit und Eindringmasse mittels Biege-, Druck- und Schälversuche sowie das Wiegen der Bauteile ermittelt. Dabei wird ein Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaftsänderungen und Oberflächenbehandlungen deutlich.
Untersuchungen zum Verhalten von Stählen unter dynamisch schlagartiger Belastung. - 142 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Zur Simulation von Bauteilen unter Crashbelastung werden Materialkennwerte benötigt, die bei entsprechend hohen Verformungsgeschwindigkeiten ermittelt werden, da sich das Materialverhalten mit der Belastungsgeschwindigkeit ändert. Zur Ermittlung der dynamischen Materialkennwerte werden Hochgeschwindigkeitszugversuche durchgeführt, wobei mit steigender Belastungsgeschwindigkeit auch die Anforderung an die Messtechnik steigt und die Kraftmessung nicht mehr global sondern lokal durchgeführt werden muss. Die zu untersuchenden Werkstoffe sind die Dualpahsenstähle HCT500XD, HCT780XD und HCT980XD, vorverformter HCT780XD, sowie lasergeschweiyte Verbindungen aus HCT500XD und HCT980XD. Bei allen Versuchsserien konnte ein Festigkeitszuwachs von Rm > 64 MPa bei Dehnraten von 100 1/s im Vergleich zu quasistatischer Belastung erzielt werden, wobei der Festigkeitsanstieg bei den Grundwerkstoffen unabhänig von der Ausgangsfestigkeit ist. Neben der Festigkeit steigt bei allen Versuchsserien mit Ausnahme des lasergeschweiyten HCT980XD auch die Bruchdehnung bei steigender Dehnrate, während die Gleichmaydehnung nahezu gleich bleibt. Somit konnte eine positive Dehnratenabhängigkeit für Dualphasenstähle nachgewiesen werden. Des weiteren konnte eine Funktion der Zugfestigkeit in Abhänigkeit der Dehnrate entwickelt werden. Für exakte Berechnungen müssen die ermittelten Koeffzienten noch genauer bestimmt werden. Zusätzlich wurden Schallgeschwindigkeitsmessungen an definiert vorverformten Proben durchgeführt. Als Ergebnis kann eine Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Verformung festgestellt werden. Unter Berücksichtigung der texturbedingten Anisotropie der Schallgeschwindigkeit kann somit nach der Ermittlung von Kalibrierkurven die Verformung von Proben bestimmt werden.