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M.Sc. Kai Fota

     
 
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Raum:
PB-A 252
Telefon:
+49(0)271/740-4660
Telefax:
+49(0)271/740-2545
E-Mail:

Adresse:
Universität Siegen 
Fakultät IV, Department Maschinenbau 
Lehrstuhl für Materialkunde und 
Werkstoffprüfung 
Paul-Bonatz-Strasse 9-11 
57076 Siegen 

Arbeitsgebiet:

Erforschung der thermomechanischen Ermüdung unter Einfluss von Oxidationsvorgängen bei Vorgerüst-Arbeitswalzen

Beim Warmwalzen zur Produktion von Blechen und Bändern ist ein deutlich ansteigender Trend zur Produktion von Werkstoffen höherer Festigkeiten erkennbar . Dies führt allgemein dazu, dass Walzen als Umformwerkzeuge immer stärker belastet werden, weshalb es notwendig ist, deren Werkstoffeigenschaften kontinuierlich zu verbessern. Dabei sind vor allem Verschleißverhalten und Betriebssicherheit wesentliche Kriterien für die Werkstoffentwicklung. Prinzipiell kann der Walzprozess als ein tribologisches System mit zahlreichen Einflussparametern betrachtet werden, bei dem Abrasiv-, Adhäsions- und Walzverschleiß sowie tribologische Reaktionen auftreten. Arbeitswalzen stehen neben dem Kontakt zur Stützwalze zusätzlich im direkten Kontakt mit dem Walzgut, wodurch sich deren Oberfläche durch Wärmeübertragung erhitzt. Thermomechanische Ermüdungsvorgänge, aber auch Oxidationsprozesse an der Oberfläche sind die Folge. In Vorgerüsten sind die Walzguttemperaturen am höchsten, bei vergleichsweise niedrigen Bandgeschwindigkeiten und hohen Umformgraden. Aufgrund dieser kritischen Einsatzbedingungen eignen sich nur wenige Werkstoffe für diese Anwendung.

Die Gontermann-Peipers GmbH als einer der weltweit führenden Produzenten von Arbeits- und Stützwalzen für Kaltband-, Warmband- sowie Grobblech-Anwendungen hat deshalb gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Materialkunde und Werkstoffprüfung ein Forschungsprojekt initiiert, welches das Werkstoffverhalten von Vorgerüst-Arbeitswalzen unter einsatzähnlichen Bedingungen erforschen soll. Das Ziel des Projektes ist letztlich die Erarbeitung eines weiterführenden Verständnisses über die tribologisch bedingten Schädigungsmechanismen im Walzprozess.

Im Rahmen des Projektes sollen unter anderem ein von GP hergestellter, gängiger Vorgerüst-Arbeitswalzenwerkstoff sowie ein modifizierter Warmarbeitsstahl untersucht werden. Durch FEM-Simulationen sollen zunächst die Temperatur- und Spannungsverläufe an der Walzenoberfläche ermittelt werden und als Grundlage für Oxidations- und Ermüdungsversuche dienen. So soll das Oxidationsverhalten durch Thermogravimetrie unter verschiedenen Umgebungsbedingungen analysiert werden. Die Charakterisierung der entstandenen Oxidschichten soll anschließend unter anderem mittels XRD, REM und EDX erfolgen. Auch für die thermomechanischen Ermüdungsversuche sind unterschiedliche Umgebungsbedingungen vorgesehen, um so eine mögliche Wechselwirkung zwischen Oxidation und Materialermüdung zu erfassen. Durch gezielte Probenentnahme aus Walzen nach dem Einsatz soll schließlich eine Evaluation der Ergebnisse erfolgen.