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Der Simulator an der SLV M-V verbindet – vereinfacht ausgedrückt – Hochgeschwindigkeitsdilatometrie mit Zug-/ Druck-Prüfung. Es können physikalisch rein thermische oder thermische kombiniert mit mechanischen oder im Einzelfall rein mechanische Prozesse simuliert werden [63]. Die Rostocker Anlage wurde 1996 erstmals für die physikalische Simulation von Strahlschweißprozessen konzipiert und gefertigt. Damit konnten, je nach Werkstoff sowie Probenform und -größe, die hierfür typischen Aufheizraten von bis zu 6000 K/s oder höher erreicht werden. Je nach Zielstellung wurden unterschiedliche Probenformen verwendet, die während des Versuches in Kupferbacken eingespannt waren. Die Simulation des konventionellen Schmelzschweißens (Aufheizrate 700 K/s) erfolgte nach wie vor an Proben gemäß Bild 2-2a. Zur Messung der mechanischen Kennwerte im Zugversuch wurden diese schweißsimulierten Proben, wie in Bild 2-2b gezeigt, umgearbeitet. Allerdings kamen ausschließlich Proben mit einer Dicke von 2 mm auf Messlänge zur Anwendung sowie gegebenenfalls solche mit längeren Einspannköpfen (Bild 2-3). Bild 2-3. Dilatometerprobe (Simulation konventionelles Schweißen). Bild 2-4. Dilatometerprobe Sonderform, Dicke durchgängig 1,2 mm. In einzelnen Fällen, zum Beispiel beim Stahl DP780 (R 108), wurden im Dünnblechbereich auch Sonderformen zum Einsatz (Bild 2-4) gebracht. Die Herstellung dieser Proben erfolgte durch Laserstrahlschneiden, um eine Deformation der Proben vor Versuchsbeginn zu vermeiden. Bild 2-5. Dilatometerprobe (Simulation Strahlschweißen). Zur Schweißsimulation von Strahlprozessen wurde die vom Anlagenhersteller favorisierte Probenform (Bild 2-5) verwendet. Für die kürzesten T-t-Zyklen wies diese Probe am Kopf beidseitig eine Bohrung auf, die ein System zur Innenkühlung aufnehmen konnte. Die „Gleeble 3500“-Anlage bietet die Option, mit verschiedenen Probenaufnahmen zu arbeiten. Daher wurden auch genormte Kerbschlagproben gefertigt und verwendet (Bild 2-6). 7
Alle Proben wurden auf eine Austenitisierungstemperatur von 1350 °C aufgeheizt, die etwa der Temperatur in der Grobkornzone der Wärmeeinflusszone entspricht. Auch mit der „Gleeble“-Anlage erfolgte die Abkühlung ohne Haltezeit auf Maximaltemperatur mit unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten, die typisch sind für die o. g. Zone einer realen Schweißverbindung. 8 Bild 2-6. Dilatometerproben; a) „Kerbschlag“, konventionelles Schweißen, b) „Kerbschlag“, Strahlschweißen. Die „Gleeble“-Anlage verfügt über WINDOWS-basierte Software zur Datenaufnahme und Auswertung. Über eine unabhängige Workstation konnten die erforderlichen Schweißwärmezyklen programmiert werden (QuikSim, Gleeble Script Language). Die Abkühlgeschwindigkeiten wurden über die Wärmeleitung gesteuert, erforderlichenfalls konnten zusätzliche Kühlmedien (Gas, Wasser) durch Sprühbacken oder Probeninnenkühlung über ein optionales, regelbares Zwei-Tank-Hochdurchfluss-Kühlsystem genutzt werden. Die Regelung der Temperatur erfolgte über ein mittig an der Probe angeschweißtes Ni-/NiCr-Thermoelement (Typ K, Durchmesser maximal 0,25 mm). Die beschriebenen Probenformen garantierten auch in der „Gleeble“-Anlage einen konstanten Temperaturverlauf und damit gleichartiges Gefüge über 20 mm Länge. Die grundlegenden Spezifikationen zum thermischen System sowie zur Reproduzierbarkeit von Temperaturen und thermischen Zyklen an der „Gleeble“- Anlage können [63] entnommen werden. Anlagenbedingte Abweichungen hatten keinen Einfluss auf die Gefügeumwandlungen. Per Software im Industrierechner der Steuerkonsole wurden die T-t-Werte an der Probe während der Erwärmung und Abkühlung mit einer frei wählbaren Abtastrate aufgenommen und gespeichert. Zwischen Steuerkonsole und Workstation bestand eine Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung. An letzterem erfolgte softwaregestützt (Origin) die grafische Weiterverarbeitung der aufgenommenen Daten zum Schweiß-ZTU-Schaubild sowie deren Druck und Speicherung als Bilddatei. Die Probendehnung, gemessen über den Querschnitt bzw. Durchmesser der Probe, wurde von taktilen Quarzstiften auf einen LVDT-basierten Differentialtransformator übertragen [63] und zusammen mit den zugehörigen T-t-Werten gespeichert (LVDT = linear variabler Differenzial-Transformator). Die Messung der Dilatation erfolgte auf Probenmitte. Die dilatometrischen Messungen wurden wie zuvor ebenfalls durch metallographische Untersuchungen ergänzt. Die Art und Weise der Bestimmung der prozentualen Gefügeanteile ist grundsätzlich in [23, 24] beschrieben und wurde für die Auswertung an der „Gleeble“-Anlage übernommen. Nach wie vor wird jedes Schweiß-ZTU-Schaubild durch ein Diagramm der mechanischen Kennwerte ergänzt. An allen Dilatometerproben (außer den gekerbten) wurde die Härte nach Vickers gemessen, ursprünglich HV 30, in jüngerer Zeit HV 10, bei laserstrahlschweißsimulierten Proben auch HV 5. Die jeweils angewandten Einheiten sind den entsprechenden Diagrammen zu entnehmen. Zugproben nach Bild 2-2b kamen nur bei Stählen zur Anwendung, die mit einer Aufheizrate von 700 K/s schweißsimuliert wurden. Die bei der Simulation des Strahlschweißens erforderliche Probenform nach Bild 2-5, die zu der hier geforderten Aufheizgeschwindigkeit von 6000 K/s kompatibel war, eignete sich nicht für einen normgerechten Zugversuch. Daher wurde bei den Stählen zum Laserstrahlschweißen (LB 1 bis LB 15) auf diese Kennwerte verzichtet. Bei den mit der „Gleeble“-Anlage entstandenen Eigenschaftsdiagrammen sind für die grafische Auswertung der jeweiligen Kennwerte unterschiedliche Polynomgrade verwendet worden. Die tatsächlichen Polynomgrade waren nicht in allen Fällen recherchierbar. Die Standardabweichung s 0 ist i. d. R. nicht ermittelt worden. Demzufolge
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