Eigenverlag BAM
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The industrial sintering process used to produce metallic matrix pads has been altered to diminish the amount of copper used. Unfortunately, replacing a large part of the copper with iron seems to have reached a limit. In the high-energy, emergency-type rail braking used in this study, the materials are put to the very limit of their usage capacity, allowing us to observe the evolution of the microstructure and mechanical properties of sintered, metallic matrix pads. After the braking test, their compressive behaviour was assessed using digital image correlation (DIC), and their microstructure with scanning electron microscopy (SEM). The worn material has three flat layers with different microstructures and compressive behaviours. The boom layer seems unmodified. Macroscopic and microscopic cracks run through the intermediate layer (2–15 mm depth). The top layer has stiffened thanks to resolidification of copper. The temperature reaches 1000 °C during the braking test, which also explains the carbon diffusion into iron that result in the weakening of iron–graphite interfaces in the pad. Finally, submicronic particles are detected at many open interfaces of the worn and compressed pad. Associated with the predominant role of graphite particles, this explains the weak compressive behaviour of the pads.
Die zerstörungsfreie Prüfung ist eine Aufgabe von großer Bedeutung, sowohl aus wirtschaftlicher Perspektive, als auch um die notwendige Sicherheit technischer Systeme gewährleisten zu können. Mit der Thermografie steht eine schnelle und berührungslose Prüftechnik zur Verfügung, die nicht zuletzt wegen der rapiden Entwicklung auf dem Gebiet der Infrarotkameras in letzter Zeit große Aufmerksamkeit erfährt. Typischerweise werden thermografisch oberflächennahe, parallel zur Oberfläche ausgedehnte Defekte nachgewiesen. In dieser Arbeit werden zwei untypische Prüfprobleme gelöst. An Punktschweißverbindungen wird mit der Linsengröße eine Struktur in der Mitte der Probe mittels Blitzlichtthermografie indirekt vermessen. Hier können typische Fehlerbilder wie Klebverbindungen und Spritzer sicher erkannt werden, was statistisch abgesichert durch eine Serienmessung und den Vergleich mit zerstörender Prüfung gezeigt wird. Ein Beispiel für orthogonal zur Oberfläche orientierte Fehlstellen stellen Risse dar, wie sie beispielsweise in Schweißnähtenn häufig auftreten. Neben der Entwicklung eines Verfahrens zur Detektion von Rissen, welches auf kommerziell erhältlichen Geräten aufbaut, wurde in Experimenten und Finite-Elemente-Simulationen untersucht, inwieweit sich auch die geometrischen Eigenschaften bestimmen lassen. Mit einem Verfahren, das ebenso wie die Methode zur Prüfung der Schweißpunkte auf der Analyse zeitlich und räumlich integraler Größen basiert, die vom thermischen Widerstand abhängen, ist die gleichzeitige Bestimmung von Winkel und Tiefe möglich.