..
Suche
Hinweise zum Einsatz der Google Suche
Personensuchezur unisono Personensuche
Veranstaltungssuchezur unisono Veranstaltungssuche
Katalog plus
 

M.Sc. Volker Schippl

  
 
Volker Schippl
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Raum:
PB-A 226
Telefon:
+49(0)271/740-3419
Telefax:
+49(0)271/740-2545
E-Mail:

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

Arbeitsgebiet:


Einfluss von Druckwasserstoff auf die Ermüdungslebensdauer von Stählen als Folge der Veränderung der Kurzrissausbreitungsmechanismen

Viele Bauteile unterliegen im Betrieb einer ständig wechselnden Belastung. Diese kann aufgrund von Schadensakkumulation mit der Zeit kritisch werden und zum Versagen führen. Die Schädigung beginnt dabei mit einem mikrostrukturell kurzen Riss, welcher sich durch weitere Wechselbelastung ausbreitet. Für die Lebensdauer kann dabei dieses Kurzrisswachstum eine entscheidende Rolle spielen.

Bei der Nutzung von Wasserstoff als Energieträger im Automobilbau treten für die einzelnen Komponenten (Druckbehälter, Ventile und Leitungen) neben den mechanischen Belastungen weitere Beanspruchungen durch den vorhandenen Wasserstoff auf. Die unterschiedlichen wasserstoffinduzierten Einflüsse sind dabei vom Werkstoff, der Belastung und weiteren Umgebungsgrößen (Temperatur und Druck) abhängig. Die wasserstoffbedingten, zugrunde liegenden Hauptmechanismen (HELP, HEDE, HESIV, AIDE [Lyn03] und Drucktheorie [Zap41]) können jedoch nicht nur einzeln, sondern auch in Kombination vorliegen, sodass bei der Ermüdung in den verschiedenen Rissausbreitungsstadien unterschiedliche Wechselbeziehungen vorherrschen.

In diesem Projekt werden die wasserstoffinduzierten Mechanismen der Kurzrissausbreitung unterschiedlicher Stahltypen bei niedriger (Low-Cylce Fatigue - LCF) und hoher Lastwechselzahl
(High-Cycle Fatigue - HCF) charakterisiert und in einer mikrostrukturbasierten Modellierung und Simulation abgebildet. Dabei wird zum einen der metastabile, austenitische Stahl X2CrNi19-11 und zum anderen der weichmartensitische Stahl X3CrNiMo13-4 untersucht.

Die Bearbeitung des Projektes erfolgt in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Materialkunde und Werkstoffprüfung der Universität Siegen sowie dem Materialprüfungsamt in Stuttgart, wo die experimentelle Charakterisierung des Wasserstoffeinflusses erforscht wird. 

In der Arbeitsgruppe Technische Mechanik steht die Simulation der Wechselwirkung des Wasserstoffs mit der mikrostrukturbestimmten Kurzrissausbreitung im Vordergrund. Dazu wird das an der Universität Siegen am Institut für Mechanik und Regelungstechnik entwickelte Kurzrissausbreitungsmodell um wasserstoffinduzierte Mechanismen erweitert. Abbildung 1a zeigt exemplarisch eine Wasserstoffverteilung in einer Mikrostruktur, in der Korngrenzen sowie lokale Spannungsüberhöhungen (s. Abb. 1b) als bevorzugte Anreicherungsstellen wirken. Es ist unter anderem Gegenstand der Untersuchung, inwiefern mechanische Parameter, wie z.B. die kritische Schubspannung zur Aktivierung von Gleitbändern, durch den Wasserstoff lokal beeinflusst werden und welcher Effekt sich auf die Kurzrissausbreitung ergibt. In Abb. 1a sind zusätzlich die Hauptmechanismen der Kurzrissmodellierung angegeben.


 


Das Ziel der Simulation besteht darin, die in Experimenten beobachtete Kurzrissausbreitung, die sich aufgrund des Wasserstoffeinflusses verändert, nachzubilden, um somit die tatsächlich ablaufenden Kurzrissausbreitungsmechanismen aufzeigen zu können.
 

 Quellen:

[Lyn03] Lynch S. P., in: Hydrogen Effects on material Behavior and Corrosion Deformation
Interactions, Moody N. R.,Thompson A.W., Ricker R. E., Was G. W., Jones R. H. (Hrsg.), TMS, USA, 2003, 449-466.

[Zap41] Zapffe C., Sims C. : „Hydrogen embrittlement, internal stress and defects in steels”,
Trans.
AIME, 1941,145, 225–271