Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am lnstitut fUr Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Die Voraussetzungen und Grundlagen fUr meine Promotion wurden durch den verstorbenen lnstitutsleiter. Herrn Prof. Dr.-lng. G. Stute. geschaffen. dem ich zu besonderem Dank verpflichtet bin. Herrn Prof. Dr.-lng. A. Storr danke ich fUr seine Unter- stUtzung und seine kritischen Anregungen bei der Erstellung dieser Arbeit. Herrn Prof. DTech. h. c. Dipl.-lng. K. Tuffentsammer gilt mein Dank fUr die Obernahme des Mitberichts. Allen Kollegen der Gruppe 5. insbesondere den Herren Dipl.-lng. R. Donn und Dipl.-lng. S. Chmielnicki. sowie allen Mitarbeitern und Studenten des lnstituts. die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. danke ich fUr ihre Hinweise. Geleitwort des Herausgebers Das Institut fOr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart befaBt sich mit den neuen Entwicklungen der Werkzeugmaschinen und anderen Fertigungseinrichtungen, die insbesondere durch den erhOhten Anteil der Steuerungstechnik an den Gesamtanlagen gekennzeichnet sind. Dabei stehen die numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen in Programmie- rung, Steuerung, Konstruktion und Arbeitseinsatz sowie die vermehrte Verw- dung des Digitalrechners in Konstruktion und Fertigung im Vordergrund des In- teresses. 1m Rahmen dieser Buchreihe sollen in zwangloser Foige drei bis fOnf Berichte pro Jahr erscheinen, in welchen Ober einzelne Forschungsarbeiten berichtet wird. Vor- zugsweise kommen hierbei Forschungsergebnisse, Dissertationen, Vorlesungsmanu- skripte und Seminarausarbeitungen zur VerOffentlichung. Diese Berichte sollen dem in der Praxis stehenden Ingenieur zur Weiterbildung dienen und helfen, Aufgaben auf diesem Gebiet der Steuerungstechnik zu 10sen.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am lnstitut fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -lng. K. Lange danke ich fur sein Vertrauen und seine wohlwollende Unterstutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit. Fur die eingehende Durchsicht dieser Arbeit bin ich Herrn Pro- fessor Dr. -lng. H. Uetz zu Dank verpflichtet. Mein Dank gilt ferner Herrn Dipl. -lng. E. Dannenmann, der die- se Arbeit durch wertvolle Hinweise und Anregungen unterstutzt hat sowie allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des lnsti- tuts fur Umformtechnik, die durch ihre tatige Hilfe zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Ebenfalls danken mochte ich Herrn Dr. rer. nat. P. Schluter vom Max-Planck-lnstitut fUr Metallforschung in Stuttgart, der in groBzugiger Weise die Erstellung der REM-Aufnahmen und Schliffbilder ubernommen hat. Die Mittel zur Durchfuhrung dieser Arbeit wurden von der Deutschen Forschungsgesellschaft fur Blechbearbeitung e. V. zur Verfugung gestellt. Stuttgart, Juni 1983 Erhard Mossle Inhaltsverzeichnis Seite Verzeichnis der wichtigsten Abktirzungen 11 o Einleitung 13 Problematik des Ziehens von Blechen aus 15 Aluminiumlegierungen 1. 1 Ausgangssituation 15 1. 2 Stand der Kenntnisse 18 1. 2. 1 Beeinflussung von Oberflachen durch Umformen 18 1. 2. 2 EinfluB der Oberflachenbeschaffenheit von 25 Blechen auf den Ziehvorgang 1. 3 Zielsetzung der Arbeit 27 2 Experimentelle untersuchungen mit Blechen 31 aus Aluminiumlegierungen - Versuchsdurch- ftihrung 2. 1 Beschreibung der Oberflachenbeschaffenheit 33 2. 2 Ermittlung der Formanderungen 36 2. 3 Eigenschaften der untersuchten Aluminium- 37 legierungen Oberflachenveranderungen bei Zug- und 43 2. 4 Biegeversuchen 2.

Mit Hilfe der FEM wurde der EinfluB von DurchbrUchen in Werkzeug- maschinen fUr zwei verschiedene Gestellbauteile untersucht. Zum einen ist dies ein kastenformiger Stander, bei dem der Steifigkeits- abfall infolge eines Durchbruches von Interesse ist. Hierzu wurde eine Vielfalt von Durchbruchsformen und -groBen untersucht. Zum anderen ist das ein O-Gestell einer Umformmaschine. Hierbei interes- siert die Spannungsausbildung im Gestell infolge eines Durchbruches. Die Ergebnisse der Rechnung fUr den Stander mit Kastenquerschnitt zeigen den erheblichen EinfluB, den ein Durchbruch auf die Steifig- keit haben kann. Die Ergebnisse wurden so aufbereitet, so daB der EinfluB von verschiedenen Durchbruchsformen und -groBen aus graphi- schen Darstellungen dem Konstrukteur direkt zuganglich ist. Weiter- hin kann er mit Hilfe von Kurven gleicher Steifigkeit die fUr seinen Fall optimale Durchbruchsform auswahlen. Zur Verminderung des Einflusses des Durchbruches auf die Steifig- keit wurden zwei konstruktive MaBnahmen rechentechnisch untersucht. Die erste MaBnahme ist die Einbringung einer Querschotte direkt ober- und unterhalb des Durchbruches. Diese MaBnahme erwies sich insbesondere bei der Torsion als besonders geeignet, wo eine bis zu 265 % Steigerung der Steifigkeit gegenUber dem Fall ohne Quer- schotte erzielt werden konnte. Die zweite MaBnahme war die Anbrin- gung eines Wulstes urn den Durchbruchsrand. Hierbei ergab sich mit 152 % Steifigkeitssteigerung ebenfalls beim Lastfall Torsion das beste Ergebnis.

Das Auftrennen von plattenformigen Werkstlicken aus Holz oder Holzwerkstoffen erfolgt vorwiegend mit Kreissageblattern. Dabei werden diese im Verhaltnis zum Durchmesser dlinnen Werk- zeuge mit hohen Drehzahlen eingesetzt und bei steigenden Vor- schubgeschwindigkeiten immer hoheren Belastungen unterworfen. Kreissageblatter sind bedingt durch ihre Geometrie und die Einsatzart - sie werden zwischen zwei Flansche auf einer Welle aufgespannt und rotieren mit hoher Drehzahl - anfallig auf die verschiedenen Einfllisse, die wahrend ihres Einsatzes auftreten. Dies sind u.a. die auf das Werkzeug einwirkenden Fliehkrafte, Temperaturunterschiede innerhalb des Blattes sowie Schnittkrafte und Beanspruchungen durch UnregelmaBigkeiten wahrend des Schneidvorganges. Urn diesen Belastungen entgegenzuwirken, werden Kreissageblatter yom Hersteller je nach Verwendungszweck und Einsatzbedingungen mit unterschiedlichen Vorspannungen versehen. Dies gilt sowohl flir unbestlickte sowie mit Hartmetall bestlickte Holzkreissage- blatter, als auch flir Steinsagen, Metallsagen und Trennsagen. Die in das Werkzeug eingebrachten Spannungen sind erforderlich, urn einmal die beim Schneiden auftretenden Spannungen infolge Erwarmung der AuBenzone auszugleichen und zum anderen die Spannungen, die durch Fliehkrafte und Schnittkrafte wahrend des Arbeitsablaufes entstehen, zu kompensieren. Die Wahl der geeigneten Vorspannung ist also Voraussetzung flir das optimale Arbeitsverhalten des Werkzeuges. Beim Kreissagen von Holz und Holzwerkstoffen wird die Glite der erzeugten Schnittflachen von dem Schwingungsverhalten und der axialen Steifheit der Kreissageblatter entscheidend beeinfluBt. Das Schwingungsverhalten und die Steifheit sind neben den Werk- stoffkonstanten (z.B. Harte) und den Einspannbedingungen unter - anderem von den Abmessungen der Kreissageb1atter sowie von deren Spannungszustand abhangig.

Die digitale Pruf technik muss mit der zunehmenden Komplexitat digitaler Schaltungen Schritt halten. Die hochintegrierte Schaltungstechnik bewirkte, dass heute eine einzige Leiterplatte Funktionen erfullt, fur die man noch vor einigen Jahren Baugruppen im Schrankformat benoetigte. Die digitale Pruf technik wird daher automatisiert. Algorithmisch erstellte Testsatze werden durch einen Prozessrechner an die zu prufende Leiterplatte angelegt und die Ergebnisse werden mit Sollwerten verglichen.Es wird eine Echtzeitprufung angestrebt, denn nur sie gestattet eine Aussage uber die Funktion der Leiter- platte unter Betriebsbedingungen. Der hier vorgestellte Prufplatz erfullt die Forderungen nach Automatisierung und Echtzeitprufung. An Hand von Beispielen wer- den seine Leistungen nachgewiesen. - 3 - Inhalt Einleitung 1. 5 Der Prufplatz fur quasistatische Prufung 7 2. Elektrischer und mechanischer Aufbau 7 2. 1 2.2 Der Datentransfer 10 Arbeitsweise 2.3 1 1 Erweiterung des Prufplatzes 2.4 16 Der Prufplatz fur Real-Time prufung 24 3. 3.1 Ubersicht uber den Hardware-Aufbau 24 3.2 Testmusterspeicher 27 3.3 Sequenzerbaustein 28 3.4 Interne Clock 29 3.5 Pinzuordnung 30 3.6 Vergleicher 31 3.7 Befehlsdecoder 32 3.8 Ubersicht uber die Ansteuersoftware 34 Untersuchungen mit dem Prufplatz fur 4.

Die Stahlerzeugung tiber den Weg des Hochofens bleibt trotz der raschen technologischen Entwicklung der verschiedenen Direktre- duktionsverfahren in der jtingsten Zeit eindeutig dominierend. Der scharfe Wettbewerb auf dem Weltmarkt hat dazu geftihrt, daB die s ahlproduzierenden Lander ihre Hochofenbetriebe weiter op- timieren. Durch die Einftihrung von modernen Technologien wie z.B. GroBraumhochofen, besseren Begichtungsmethoden, Einblasen von Wind hoherer Temperatur, Anreicherung des Windes mit Sauerstoff, Einblasen von Zusatzstoffen, selektiver Molleraufbereitung und hoheren Regelungs- und Automatisierungsgraden wird die Wirt- schaftlichkeit und Leistung der Hochofen merklich gesteigert. Verscharfte Umweltbedingungen, hohe Erzkosten und Recyclingpro- zesse fordern den Einsatz von eisenhaltigen Abfallstoffen in den Hochofenwerken. Dies sind z.B. Gichtstaube, Walzenschlamme oder Konverterauswtirfe, die meist hohere Gehalte an Alkalien, Blei und Zink aufweisen. Diese Stoffe werden zum Teil aufbereitet und als Hochofeneinsatzmaterial wiederverwendet. Ihr Wiedereinsatz sowie die Verwendung von Koks mit hoheren Aschegehalten fuhren zu einer erhohten Belastung der Hochofen mit Kreislaufstoffen. Kreislaufstoffe sind diejenigen Stoffe im Hochofen, die wahrend des Absinkens in den unteren Teil des Hochofens reduziert und verdampft werden. Die Reaktionsprodukte steigen teilweise mit dem Schachtgas auf und kondensieren in den oberen kalteren Zonen des Of ens. Sie wandern mit dem sinkenden Moller wieder in den un- teren Teil des Of ens, werden reduziert und erneut von der Gaspha- se nach oben getragen. Dadurch bilden sich innere Kreislaufe in bestimmten Bereichen eines Hochofens. Kreislaufstoffe sind z.B. Zink, Blei, Natrium und Kalium, die mit dem Moller in den Hoch- of en gelangen.

FUr viele wKrmetechnische Prozesse wird die fUr den ProzeS notwendige WKrme durch die Verbrennung von Brennstoffen bei hohen Temperaturen er eugt. Die hierbei anfallenden Abgase werden in die AtmosphKre geleitet, wObei verschiedene Abgas- produkte die Umwelt als Schadstoffe belasten. Zur Verbesse- rung der Umweltbedingungen und der M6glichkeit einer Kapazi- tKtserweiterung wKrmetechnischer Anlagen muS die Schadstoff- emission reduziert werden. Neben konstruktiven MaBnahmen und der FUhrung des wKrmetech- nischen Prozesses ist die Einhaltung des optimalen Mischungs- verhKltnisses zwischen Brennstoff und Luft eine wichtige Ver- aussetzung zur Erzielung einer niedrigen Schadstoffemission und guten Brennstoffausnutzung. 2. Stand der Technik 2.1 Brennerkonstruktionen Die Vielzahl der unterschiedlichen Brennerkonstruktionen /1,2/ ist ein Binweis auf die speziellen Anforderungen in den verschiedenen Anwendungsgebieten. So werden AnsprUche in Bezug auf Brennstoff, Flammenform, FlammenfKrbung, Abgas- zusammensetzung, Ger!uschentwicklung usw. gestellt. Zur Verwirklichung der Anforderungen ergeben sich meist mehrere M6glichkeiten, wobei entweder die eine oder die andere Eigenschaft stKrker berUcksichtigt wird. Um sich eine Vorstellung von dem Verhalten einer Verbrennungs- einrichtung zu verschaffen, benutzt man mathematische oder physikalische Modelle. Wie schwierig eine mathematische Er- fassung der komplexen ZusammenhKnge ist, wird bei P. Maier /3/ am Beispiel der Drallflamme deutlich. Die physikalischen Modelle, angefangen von einfachen Wassermodellen zur Sicht- barmachung der Str6mung /4/, Uber isotherme Gasmodelle /5/ bis zu Wassermodellen mit der Abbildung physikalisch be- dingter Flammen /6/ geben jedoch schon sehr gute M6glich- keiten die VorgKnge in der Brennkammer zu erklKren.

Die nachfolgend beschriebenen Untersuchungen wurden im wesentlichen von dem Ministerium fUr Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen finanziert. (Forschungsauftrag FA 6813) Arbeitstitel: "Verbesserung der FlieBfahigkeit hochgefU1lter Formmassen beim SpritzgieBen, Extrudieren und Beschichten mittels Rakel. " Der vorliegende Bericht ist der SchluBbericht dieses Forschungs- auftrages. Die Kosten der Anfangsuntersuchungen wurden von der Fordervereini- gung des Institutes fur Kunststoffverarbeitung getragen. Den betreffenden Stellen gilt unser Dank fur die finanzielle Unter- stutzung. Dartiber hi, naus gilt unser Dank all den Firmen, die durch Bereitstellung von Kunststoff- und FU1lstoffmaterial und sonstigen Sachmitteln diese Arbeit unterstutzt haben. Danken mochten wir auch den Mitarbeitern des IKV und Student en der RWTH Aachen, sowie Mitgliedern unserer Fachbeiratsgruppe "SpritzgieBen", die durch Rat und Tat zur vorliegenden Arbeit beigetragen haben. 1. Einleitung 2. Darstellung der erzielten Ergebnisse 3 Rheologisches Verhalten gefullter 5 UP-Harz- und PVC-Paste-Systeme 3. 1 Versuchsmaterialien 5 3. 2 Mechanismus der Viskositatsbeeinflussung 6 Ohne Wechselwirkung zwischen Polymer und Fullstoff 3. 2. 1 7 3. 2. 2 Wechselwirkung zwischen Fullstoffpartikeln 8 Wechselwirkung zwischen Polymer und Fullstoff 3. 2. 3 12 Strukturviskositat 3. 3 13 3. 4 KonzentrationseinfluB 15 Thixotropie 3. 5 17 3. 5. 1 EinfluB der Schergeschl'lindigkei t auf das 18 thixotrope FlieBverhalten 21 Strukturaufbau 4. Folgerungen aus dem rheologischen Verhalten fur 23 den Einsatz oszillierender FlieBvorgange Verwendung von Ultraschall zur Beeinflussung 26 der Stromung 5.

1m Verhaltnis zu den Berechnungen der Spannungs- und Verfor- mungseigenschaften im Stahl- und Stahlbeton stellen Aussagen liber Festigkeiten, Verformungsverhalten, Zerstorungsanfallig- keit und darnit auch Lebensdauer einer StraBenkonstruktion ein ungleich groBeres Problem dar. Das Verhalten einer bituminosen StraBenkonstruktion unter dyna- mischer Belastung aus Verkehr wird von einer langen Reihe kom- plex untereinander abhangiger Eigenschaften und deren Anderungen bestirnrnt, angefangen bei den mineralogisch-petrographischen Merkrnalen der Ausgangsgesteine liber deren Gewinnungsart, Weiter- behandlung und Mischung sowie Einbettung in ein Bindemittel bis hin zur Art des Bindemittels, des sen Verarbeitung und schlieB- lich zum Einbau des dreiphasigen Systems selbst. Die Einbeziehung dieser und aller weiteren moglichen Parameter in eine echte Bemessung im Sinne einer exakten Anwendung der Gesetze der Mechanik stellt ein wahrscheinlich unmogliches Unterfangen dar. Die Losung des Problems wird erleichtert - aber darnit weniger exakt - wenn eine Anzahl schwierig zu beschreibender EinfluBgroBen eliminiert wird, und die GroBe des Einflusses der librigen Merkmale auf eine zu fordernde Dicke nach statistischen Ansatzen mit Hilfe multipler Re- gression in ein Modell gefaBt wird. SolchermaBen im Sinne der Wahrscheinlichkeitsrechnung erstellte Theorien werden als stochastische Modelle bezeichnet. Die Erstellung eines solchen Bemessungsmodells wurde bereits im AASHO-Road-Test [17J und ahnlichen untersuchungen dargestellt.

Mit den Bestrebungen. die Wettbewerbsfahigkeit des deutschen -Steinkohlenbergbaus zu steigern. sind die.immer hoheren Anfor- derungen an die Leistungsfahigkeit der im Abbau eingesetzten Maschinen eng verbunden. Das Ziel. die Gewinnungseinheiten zu verbessern und die mechanische Beanspruchung der Maschinentei- le zu verringern. wurde bisher Uberwiegend in Zerspanungsun- tersuchungen mit einer angestrebten groBtmoglichen Verringe- rung der Schnitt- und AndrUckkrafte bei einem minimal en Ver- schleiB der Werkzeuge verfolgt. 1m Gegensatz zu dem Arbeitsvorgang "Losen" der bergmannischen Gewinnung mineralischer Rohstoffe liegen nur wenige Berichte Uber die Problematik des Arbeitsvorganges "Laden" vor. Der Ladevorgang beschrankt sich hierbei im Gegensatz zu Tage- baugeraten. die im gewachsenen Boden arbeiten. auf das Weg- raumen einer SchUttung. Sowohl die Anordnung der Ladeeinrich- tungen an Maschinen der schneidenden Gewinnung als auch die Ausbildung der Ladeeinrichtungen an Maschinen der schalenden und schneidenden Gewinnung geschieht weitgehend nach Erfah- rungswerten aus dem Einsatz im untertagigen Gewinnungsbetrieb. Dabei wird z.B. einzig das Ausraumen der Ladegasse als MaB- stab fUr die Beurteilung von Ladeeinrichtungen benutzt. ohne BerUcksichtigung des Ladevorganges und der Ladekrafte. Soweit Messungen unter Tage durchgefUhrt wurden. erfolgten sie als Leistungsmessungen der Antriebe und erfaBten nur die Summe aller Einzelbetrage. Ober den Betrag der Einzelkrafte. z.B. der Ladekraft. konnte keine eindeutige Aussage getroffen wer- den. Die Ermittlung der GroBe eines Ladegerates und der er- forderlichen Antriebsleistung fUr eine bestimmte Ladekapazi- tat hangt von der Arbeitsgeschwindigkeit und der Antriebs- kraft abo Die moglichst genaue Kenntnis der Art und GroBe der Widerstande und deren Streuung ist daher unbedingt notwendig.

1m Rahmen umfangreicher experimenteller Untersuchungen zur Entwicklung neuer Rad- und Schienenwerkstoffe, die den ge- steigerten Betriebsbeanspruchungen der Eisenbahnen infolge neuerlicher Anhebung der Fahrgeschwindigkeiten bis liber 200 kID/h, groBerer Antriebsleistungen, erhohter Achslasten, kleinerer Raddurchmesser usw. gewachsen sein sollen, war neben der Werkstoffestigkeit ein in diesel Form bisher nicht bekannter, deutlicher EinfluB der Sekundargefligeausbildunq der untersuchten, teilweise vergliteten Kohlenstoffstahle auf deren Reibungs- und besonders auf deren VerschleiBverhalten bei technisch trockener Walzreibung festzustellen /1, 2/. Die genannten Untersuchungen wurden mit einer Walzreibungs- prlifmaschine (Bauart Bugarcic /3/) durchgeflihrt. Zwei zylin- drische Stahlscheiben mit einem Durchmesser von ca. 50 mm und einer Breite von 8 mm laufen dabei mit konstanten, aber unterschiedlichen Drehzahlen, also mit Schlupf aufeinander ab, urn in diesem FaIle das Rad/Schiene-System nachzubilden. Der schneller laufende (treibende) Prlifkorper solI unter diesen Bedingungen ein Antriebsrad darstellen, der lang- samere (bremsende) Prlifkorper entsprechend die Schiene. Die Reibungszahl wird liber eine Drehmomentenmessung qewonnen, der VerschleiB 6R (Verringerung des Prlifkorperradius) aus dem Gewichtsverlust der Prlifkorper errechnet (s. auch Punkte 6.1., 6.2.).

Bewegungen von Maschinenteilen werden durch die technischen Funktionen einer Maschine vorgeschrieben. Zur Erzeugung ungleichf5rmiger Bewe- gungen k5nnen Kurbelgetriebe, Kurvengetriebe, aber auch hydraulische, pneumatische oder elektrische Antriebe verwendet werden. Jede Getriebeart hat ihre spezifischen Vorteile; wesentliche Vorteile der Kurbelgetriebe sind geringe Fertigungskosten, FormschluE durch Dreh- oder Schubgelenke und dadurch die M5glichkeit, hohe Betriebsdrehzahlen zu erzielen. Die Synthese der Getriebe, namlich die Realisierung vorgegebener Bewegungsablaufe mit Kurbelgetrieben, ist jedoch im allgemeinen sehr schwierig. Viele L5sungen konnten nur aufgrund zeitintensiver Experimente gefunden werden, wobei die verwendeten Getriebe oft mehr Getriebeglieder aufwiesen - damit auch komplizierter und teurer wurden - als eigentlich erforderlich. Verstandlich sind deshalb alle Bestrebungen, die dar auf abzielen, die Ge- triebesynthese zu erleichtern. Rationalisierungsm5glichkeiten ergeben sich einerseits durch die Wahl geeigneter Syntheseverfahren, andererseits durch den Einsatz moderner Hilfsmittel, z. B. elektronischer Datenverarbeitungs- anlagen. Die Wahl des geeigneten Syntheseverfahrens ist entscheidend von der Art der Aufgabenstellung abhangig. Bei der Verwirklichung von Uebertragungsfunk- tionen sind drei grundsatzlich verschiedene Aufgabenstellungen und damit drei Syntheseverfahren zu unterscheiden. Unter der Uebertragungsfunktion O. Ordnung ist die mathematische Abhangigkeit der Abtriebsgr5Ee y von der Antriebsgr5Ee x zu verstehen. y Bild 1: Verwirklichung endlich benach- barter Punkte der Ubertragungs-

Der Faktor "Produktqualitat" gewinnt in zunehmendem Ma8e an Bedeutung fur die Wettbewerbsfahigkeit der Unternehmen. Dies fuhrt zwangslaufig zu der Forderung nach engeren Fertigungstoleranzen und damit auch zu hoheren Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der produkterzeugenden Fer- tigungsmittel. Die Fertigungsunsicherheit - definiert als MaB fur die Fertigungsgenauigkeit des Herstellprozesses - wird einer- seits durch maschinenbedingte Einflu3groBen, wie beispiels- weise G. eometrie und Kinematik der werkzeugmaschine und an- dererseits durch nichtmaschinenbedingte EinfluBgroBen, wie beispielsweise Maschinenbedienung und Werkzeug, bestimmt (Bild 1) /1/. Stat. Pro- Ver- FOh- dukt- pr O- halten rungen funq 10--- -- Maschinenbedingte finfluBgrOnen ichtmasch inenspezifische [influBgrOBen J Bild 1: EinfluBgroBen auf die Fertigungsunsicherheit - 2 - Die Auswirkungen maschinenbedingter EinfluBfaktoren auf die Fertigungsunsicherheit werden unter dem Begriff "Arbeits- unsicherheit" zusammengefaBt. Insbesondere bei den heute eingesetzten NC-Werkzeugmaschinen, bei denen der EinfluB der nichtmaschinenspezifischen EinfluBgroBe "Maschinen- bedienung" weitgehend eliminiert ist, muB der Arbeitsun- sicherheit eine zentrale Bedeutung beigemessen werden. Sie kennzeichnet unmittelbar die Relativbewegung zwischen Werk- zeug und Werksttick und somit die auf einer Werkzeugmaschine realisierbaren MaB-, Lage- und Formtoleranzen. Die Bestim- mung der Arbeitsunsicherheit im Rahmen von Abnahmeverfahren und periodischen Uberprtifungen des vorhandenen Maschinenparks ist daher gleichermaBen ftir Konstruktion, Fertigungsplanung und -steuerung von Interesse.

Das Umwandlungsverhalten der Stahle in der WarmeeinfluBzone bedingt beim SchweiBen eine Veranderung der mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs. Es wurde das Umwandlungs- verhalten von drei mikrolegierten Feinkornbaustahlen, einem perlitfreien thermomechanisch behandelten MnMoNb-Baustahl, dem Stahl St E 47 und dem Stahl St 52-3 unter schweiBpraxis- nahen Austenitisierungsbedingungen aufgestellt. Dazu war die Kenntnis der thermischen Vorgange in der WEZ n6tig, welche anhand von SchweiBtemperaturzyklen dargestellt werden. Das Umwandlungsverhalten der Stahle wird fUr die Grobkornzone 0 0 (1350 e Spitzentemperatur) und die Feinkornzone (1000 e) in SchweiB-ZTU- und KUhlzeit-Temperatur-Umwandlungsschau- bildern angegeben. Die Umwandlungsfahigkeit der Stahle in 0 0 der gesamten WEZ (Bereich mit 1000 e - l400 e Maximaltem- peratur) wird durch Spitzentemperatur-AbkUhlzeit-Diagramme dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, daB alle mikrolegierten Versuchsstah- le in der WEZ beim SchweiBen mit kleinen und mittleren warme- einbringen d.h. kurzen AbkUhlzeiten insbesondere in relativ verformungsfahiges martensitisch-bainitisches GefUge umwan- deln. Das verformungsarmste Glied der WarmeeinfluBzone einer SchweiB- naht bestimmt die Gesamteigenschaften einer SchweiBverbindung. Beim SchweiBeneiner Lage entsteht in der Oberhitzungszone der WEZ grobkBrniges verformungsarmes GefUge. Durch die weiteren Lagen werden die GrobkorngefUge der WEZ umgek6rnt und ange- lassen. Die Abhangigkeit der mechanischen Eigenschaften der Oberhitzungszone von der Lagenzahl wurde deshalb an ein- und mehrlagenschweiBsimulierten Kleinproben der Feinkornbaustahle St E 47, St 52-3, St E 70 und eines thermomechanisch behan- delten perlitfreien MnMoNb-Baustahls untersucht. Die Ergebnisse der Kerbschlagzahigkeitsuntersuchungen zeigen, daB sich die durch die erste Lage stark verminderten Verfor- mungskennwerte mit zunehmender Lagenzahl verbessern und sogar die der Grundwerkstoffe erreichen k6nnen.

7. 101 101 7. 1 Motivierung der durchgeftihrten Dauerfestigkeitsversuche und Er- gebnis 7. 2 Kritischer Ausblick 104 107 8. Literaturzusammenstellung 113 Anhang 114 Abbildungen 141 Tabellen - VIII - Zusammenstellung der verwendeten Zeichen und Symbole AIIgemeines VR Versuchsreihe t Zeitlicher Termin, Stichtag b Breite von Probekorpern oder Fahrbahnplatten d Dicke von Probekorpern oder Fahrbahnplatten D Kantenlange von Betonprobewtirfel L, l Lange von Probekorpern oder Fahrbahnplatten Bereich der Platte bzw. Plattenkette, der durch behinderte Langenanderung infolge Reibung bean- sprucht wird Abstand eines betrachteten Plattenquerschnittes von der Raumfuge; Ix IR F Querschnittsflache von Probekorpern Flachenanteil des aus dem Mortel gelosten Korne tiber 5 mm Ausdehnung in der Zugzone der Probe- korper Flachenanteil des gebrochenen Splittkornes tiber 5 mm Ausdehnung in der Zugzone der Probekorper Resonanzfrequenz der Dehnwelle n (140) D Resonanzfrequenz der Dehnwelle bei einem Alter c Probekorper von 140 Tagen Resonanzfrequenz der Torsionswelle Resonanzfrequenz der Biegewelle - IX - Spannung, Festigkeit, Betonteehno1ogie o Spannung Festigkeit B Sieherheitsfaktor = Festigkeit: Spannung Druekfestigkeit, ermitte1t am WUrfe1 mit D em B (WD) Kanten1ange Biegezugfestigkeit, ermitte1t im Kurzzeitversueh Biegezugfestigkeit = Zeitfestigkeit, ermitte1t im dynamisehen Versueh Dauerfestigkeit (im fo1genden stets fUr Dauer- sehwingfestigkeit) Dauerfestigkeit bei Biegezugbeanspruehung Zugfestigkeit Spaltzugfestigkeit Spannungsanderung, Be1astungsgesehwindigkeit anteiliges Volumen des Zementsteins V m w Wasserzementwert Betonrohdichte desgl., ermittelt im Alter von 1 Tag Durchbiegung von Probebalken Verformung, im allgemeinen 61/1 bleibende Verformung . .