1 Konstruktionslehre PT

5/22/2018 1 Konstruktionslehre PT

1/43

Konstruktionslehre fr die

ProzesstechnikProf. E. Schlcker

Dr. L. Depmeier

Process Equipment Design


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AP Vorlesung Teil 1 (SS 2000) 30.01.2

EinfhrungWarum Konstruktionslehre fr die Prozesstechnik?

Berufsziele?

Was sind mgliche Ziele? Sie planen den Aufbau einer Anlage! Sie sind Betreiber einer Anlage die nicht zuverlssig arbeitet! Sie entwickeln einen neuen biologischen oder chemischen

Prozess Was ist ntig?

Richtige Auswahl der Komponenten fr Anlagen Richtige Auswahl der Werkstoffe

Optimaler Zusammenbau Optimale berwachung der Produktionsparameter

Chemieingenieur?Verfahrensingenieur?

Laboringenieur Bio/Chemie?Bio-Verfahrensingenieur?

Oder?

introduction

Why Engineering Design for Process?

professions

Chemical Engineer?Process Engineer?Laboratory Engineer Bio /Chemistry?Bio-process engineering?professions

What are possible goals

They plan to build a plant! You are the plant operator and it does not work properly! You develop a new biological or chemicalprocess Q What is needed? Proper selection of components for systems Proper selection of materials

Optimal assembly Optimal control of production parameters


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EinfhrungBeispiele

Produktion einen neuen Produktes

Druck 3000 bar

Aggressivitt vergleichbar mit HCl 3 m3/h

Daraus resultierende Fragen Welche Werkstoffe

Welche Dichtungsmethode

Welche Frdertechnik Wie/Wo Mengenmessung

Was sind die Sicherheitskriterien

15

1 2 3 4 5 6

1 berwurfmutter 4 Rohr2 Druckring 5 Anschlag

3 Schneidring 6 Verschraubung

15

fest verschraubt

lose verschraubt

000118 0005

D

FLUID

R

Schritt 1

VL

VS

000991 0106a

introduction

ExamplesQ production a new product Pressure 3000 bar

aggressivity comparable with HCl 3 m3/ h

Q Resulting questions

Which materials

What method of sealing

What support technology

How / Where quantity measurement

What are the safety criteria


4/43AP Vorlesung Teil 1 (SS 2000) 30.01.2

EinfhrungBeispiele - Detailprobleme

1200 C bei Reaktion ...Welche Werkstoff?

Dichtung schleift auf einer Welle, es kann Staub in der Umgebungauftreten.

berkritisches Nassoxidationsverfahren 800 bar (Weil mehr Salz in Lsung bleibt)

380C (Reaktionstemperatur)

Hohe chemische Agressivitt Fragen: Welcher Werkstoff

Prozesse werfen viele Fragen bezglich der Wahl der

Werkstoffe auf!

introduction

Examples - detailed problems

Q 1200 C in reaction ... What material?

Q seal grinds on a shaft, it may be dust in the environment. occur

Q Supercritical wet oxidation method 800 bar (Because more salt remains insolution) 380 C (reaction temperature) High chemical aggressiveness Questions: Which material

Processes raise many questions concerning the choice ofMateron!



EinfhrungInhalt der Vorlesung

Werkstoffgerechte Konstruktion - Werkstofftechnik Begriffsdefinitionen und Werkstoffprfmethoden

Spezielle Werkstoffbearbeitungsverfahren Kunststoffe Hartmetalle / Hartstoffe Keramik

Verschleigerechte Konstruktion Lrmarme Konstruktion Hygienetechnik Hochdruckgerechte / Hochtemperaturgerechte Konstruktion Dichtungstechnik Apparateelemente

Zeichnungen lesen ist Grundlage!

Content of the lecturematerial-based design - Materials Lab

Definitions and materiatesting methods Special materialprocessing method plastics Hard metals / hardmaterials Ceramics

Q Wear Appropriate ConstructionQ Low-noise designQ HygienetechnikQ high pressure righteous / high temperature-based desQ sealing technologyQ apparatus elements

To read drawing is the basis



Werkstoffgerechte KonstruktionAnforderungen an Werkstoffe in der Prozesstechnik

Festigkeit (Strength)

Verschleibestndig (wear resistant)

Korrosionsbestndig (Corrosion resistant)

Wirtschaftlich (economical)

Fertigungsgerecht (Best maufacturing practice - BMP)

Prozessgerecht (Process compatibility)

Aufgrund von Vorschriften zulssig (admissible due rules)

Material-based design

Requirements for materials in process



Werkstoffgerechte KonstruktionFestigkeit (Strength)

Unterscheidung ob:

Ruhende Belastung

Schwellende Belastung Wechselnde Belastung

Stossbelastung

Wrmeschock Wrmespannungen

So

Sm

Su

00

stressS

Sa

Sa

S

time t

R = Su / So

Material based design

Distinguish whether:

Static load Swelling load Alternating load Impact load Heat shock Thermal stresses



Werkstoffgerechte KonstruktionVerschleibestndigkeit

Das Tribologisches System bestimmt Verschleibedingungen

tS

)(

4

22dD

am

A

F

==

VR

Strahl-

verschleip2

P2>p1

p1

Prall-

verschlei

Gleit-

verschlei

FFR

=

Mahl-, Roll-

verschleiF

FR

wear resistanceQ The "Tribological system" determines wear conditions

impact wearbeam wear and tear sliding abrasion Grinding,

wear and



Werkstoffgerechte KonstruktionKorrosionsbestndigkeit

Vermeidung chemischer Reaktionen der Werkstoffoberflche mit denMedien der Umgebung. Fe + O2 FeO, HCl + Fe ....

Weitere Begriffe: Alterung Langsamer chemischer Vorgang, z.B. durch

Wettereinflsse Quellung bei Elastomeren

Nx

Wx

Cux

Mox

CxCrPREN

%16

%2%2

%3,3

)%5,14(%

+

++

+

=

X2CrNiMoCu-WN25-7-4 1 42,72

X2CrNiMnMoNNb23-17-6-3 41,45X2CrNiMoN22-5-3 35,91

X2CrNiMo17-12-2 25,17

Pittingresistance

Corrosion resistance

Avoidance of chemical reactions of the material surface with theMedia around resistance to corrosion

Other Terms: Aging - Slow chemical process, such as by Weather influences Swelling in elastomers



Materialkostenrelation Preis[DM/kg]

Graugu Serie

Graugu Sonderteile

2,50 - 3,00

3,50 4,00

Sphrogu Serie

Sphrogu Sonder..

3,50 - 4,00

4,50 5,00Chromstahl 13%, 1.4021,1.41,22, 1.4104)

3,00 3,50

Austenit (1.4571) 4,60

Hastelloy C 50,00

Hastelloy B 60,00

Titan 50,00

Eff. Preis

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Sep8

8

Dez8

8

Mrz

89

Jun8

9

Sep8

9

Dez8

9

Mrz

90

Jun9

0

Sep9

0

Dez9

0

Mrz

91

Jun9

1

Sep9

1

Dez9

1

Mrz

92

Jun9

2

Sep9

2

Dez9

2

Mrz

93

Jun9

3

Sep9

3

Dez9

3

Mrz

94

Jun9

4

Sep9

4

Dez9

4

Mrz

95

Jun95

Sep95

Dez95

Mrz

96

Jun9

6

Sep9

6

Dez9

6

Mrz

97

Jun97

Sep97

Dez97

Mrz

98

Jun9

8

Sep9

8

Dez9

8

Mrz

99

Jun9

9

Sep9

9

Dez9

9

D

M/kg

Eff. Preis

Werkstoffgerechte KonstruktionWirtschaftlichkeit

Wirtschaftlichkeit

WerkstoffpreisFertigungs-

aufwandVerfgbarkeitBeschaffung

Lebensdauer

economy

Material price

production expense Availability

purchasing

service life

economy

cast iron series

Special cast iron partsspheroidal graphite cast iron sespheroidal graphite cast iron spchrome steelausteniteHastelloyHastelloytitanium



Werkstoffgerechte KonstruktionFertigungsgerecht

Fertigungsgerecht heit: Werkstoff erlaubt optimaleFertigungsergebnisse und optimalen Fertigungsprozess

Schweibar Giefhig

Klebefhig

Hrtbar Halbzeug vorhanden

Werkstoffqualitt erhltlich (Zeugnisse, Reinheit)

Beispiel: Pumpenhuse gieen oder spanend fertigen?

a) Kleine Stckzahl b) groe Stckzahl

manufacturabilityQ manufacturability means material allows optimumProduction results and optimum manufacturing process

Weldable pourable Able adhesive Can be hardened Semi-finished available Quality of the material available (certificates, purity)

Example: Pump house pour machined or finished?

a) Small quantity b) large number of items



Werkstoffgerechte KonstruktionDer prozessgerechte Werkstoff

Biologische Prozesse keine Werkstoffe die das Produktkontaminieren (Regeln: FDA)

Reinigbar fr Hygieneprozesse, abweisend (nicht adhsiv) PTFE-Auskleidung, Lotusblatteffekt

Adhsiv fr Flssigkeiten (z.B. Fllkrper in Kolonnen)

Z.B. Glas statt Stahl wegen katalytischer Wirkung des Stahls

The process-oriented materialQ Biological Processes no materials which the produccontaminate (rules: FDA)Q cleanable sanitary processes, repellent (non-adhesiv

PTFE lining, lotus leaf effectQ adhesive for liquids (eg packing in columns)For example, Q Glass instead of steel because of the catalytic action of the steel




Beispiel Stahl / PTFE / Graphit

Graphit

Stahl

PTFE

The process-oriented materialQ as steel / PTFE / graphite




Beispiel Stahl / PTFE

Stahl

PTFE

The process-oriented materialas steel / PTFE



Werkstoffgerechte KonstruktionZulssiger Werkstoff

Aufgrund langjhriger Erfahrung:

Werkstoffe fr die Hygienetechnik FDA Nur weie Elastomere fr Lebensmittel

Bestimmte Elastomere nicht!

PTFE - nur bestimmte Typen

Werkstoffe fr die Chemietechnik und lindustrie API Nur bestimmte Sthle sind erlaubt!

AD-Merkbltter fr Druckbehlterbau Z.B.: kein Graugu fr tiefe Temperaturen

Grundregel fr Hochdruck Werkstoffe mit groer Bruchdehnung

Allowable materialQ Based on years of experience: Materials for Hygiene technology - FDA

P Only white elastomers for foodCertain non elastomers P!P PTFE - only certain types Materials for chemical engineering and oil industry - API

P Only certain steels are allowed! AD data sheets for pressure vessP For example: no cast iron for low

temperatures Basic rule for high pressureP materials with high elongation abreak

ff


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Werkstoffgerechte KonstruktionKennwerte aus statische Zerreiversuch (Zugversuch)

Sthlen, Metallen, Kunststoffen, Keramik

0

,

,A

FBS

BS =

Sp

annung

Rm

Re

Rp0,2 Rp0,2

Re

Verfestigung Verfestigung

= E

Re

Rm

plastische Dehnung

Proportionalittsgrenze

plastische Dehnung plastische Dehnung plastische Dehnung

oS

uS

Fliebeginn

Fliespannung

vollstndige

Verstreckung

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

el 0,2

= E

el

bl

el

bl

el

bl

pl

Streckgrenz

E-Modul /Youngs

ModulusBruch-dehnung

Maximal-dehnung

Characteristics of static tensile test (tensile test)steels, metals, plastics, ceramic

hardening hardening

yieldstrengE-mod

/Youngmodulelongaat breamaximexpan

W k t ff ht K t kti


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Werkstoffgerechte KonstruktionKennwerte: Hart-elastische-, zhe Werkstoffe

Druckfestigkeit bei hartelastisch sprden Werkstoffen um bis zu10-mal hher.

Z.B. Keramik, Graphit nie Zugbelasten mglichst immer Druckbelasten 0A

FS

D=

Beton

Concrete

Sprde

Brittle

Characteristics: hard-elastic, tough materials compressive strength In hard elastic - brittle materials by up to10 times higher. For example, Ceramics, graphite never tensile load Whenever possible, pressure loading

W k t ff ht K t kti


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Werkstoffgerechte KonstruktionKennwerte: Weich- und hochelastische Werkstoffe

Druckfestigkeit

Wie bei hart-elastischen Werkstoffen

hier aber T Belastungsdauer-

feuchte-abhngig plus:

Rckprallelastizitt (DIN 53512)

h0

hR

Pendelstange

Ambo

Probe

HammerHammerfinne

h0= FallhhehR= Rckprallhhe

Characteristics: Soft and highly elasticmaterialsQ compressive strength As with hard-elastic materialsP here but TP load duration P-depending moist - plus: Resilience (DIN 53512)

Suspension Rodanvilsamplehammerhammer peen

W k t ff ht K t kti


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Wie bei hart-elastischen Werkstoffen hier aber T

Belastungsdauer-

feuchte-abhngig) plus:

Rckprallelastizitt (DIN 53504)

Druck-/Zugverformungsrest (DIN 53512) undSpannungsrelaxation

Weiterreiwiderstand

(53517 / 18)

wichtig bei Elastomeren

Abstandsstck Probekrper

Characteristics: Soft and highly elastic materialsQ As with hard-elastic materialsP here but TP BelastungsdauerP humidity-dependent) - plus: Resilience (DIN 53504) Pressure tensile (DIN 53512) and

stress relaxation Tear Resistance(53517/18) -important in elastomers

W k t ff ht K t kti


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2AP Vorlesung Teil 1 (SS 2000) 30.01.2


Spannungs-Dehnungsdiagramm

100N

mm2

60

40

20

0

Spannung

0 1 2 3 % 5Dehnung

Span

nung

20

10

0

-40C-20

0C

23

40

60150Cv = 5mm/min

10 h 100

1000

10000

100000 h

T = 23C

0 1 2 3 % 5

Dehnung

PA 66

Characteristics: Soft and highly elastic materialsQ stress-strain diagram

Werkstoffgerechte Konstr ktion


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Spannungs-Dehnungs-

Diagramm

PA 66

140N

mm2

100

80

60

40

20

0

Spannung

0 10 20 30 40 50 60 70 80 % 100

Dehnung

Prftemperatur-40 C

-20

0 C+20+60

+100

+180 C

PA ( trocken )

100

60

40

20

0

Nmm2

Spannung

0,2 %

2,7 %

7,2 %

0 5 10 % 15 0 50 100 200 300%

Dehnung

trocken PA 66

luftfeucht

nass

Kunststoffe sind

teilweise

feuchteempfindlich

Characteristics: Soft and highly elastic materials

Stress-strain curve

plastics arepartiallysensitive to moisture

Werkstoffgerechte Konstruktion


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Werkstoffgerechte KonstruktionDynamische Werkstoffkennwerte,

Zeitstandverhalten

Stichworte: Whlerkurve,

Smith-Diagramm(bereits in KL)

Sonderfall: z.B. GG20Chemischer Einflu

senkt die Dauerfestigkeit

auf die Ebene, die einedauerhafte Passivierung

sichert. Tritt keinePassivierung ein, ist

Werkstoff unbrauchbar.

300

N/mm2

100

0100 N/mm2 300

O,U

-100-200-300-400-500-600-700-1000 N/mm2

-100

-200

-300

-400

-500

-600

-700

-800

-1000

N/mm2

B

zdW

mzdW

-m

-O,-U

Dynamic characteristic material values,Creep behaviorQ Tags: SN curve,

Smith chart(already in KL)Q Special case:

Chemical influence

reduces the fatigue strengthto the plane, apermanent passivationsecures. If there is noA passivation isMaterial unusable.



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Werkstoffgerechte KonstruktionDynamische Werkstoffkennwerte, Zeitstandverhalten

Sonderfall Zeitfestigkeit

A) bei Kunststoffen (Kriechen)

B) bei Sthlen ab 0,3 0,4 x Schmelztemperatur500

300

N/mm2

200

150

100

80

6050

40

30

20

15

10103 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 h104 105 106

Werkstoff : 13CrMo44sB,Z,( Mindestwerte )

Betriebstemperatur=500C510

520530

5405

50

zul= 62,5 N/mm2

Belastungszeit Z

zu

l.Beansp

ruc

hung

13CrMo44

Thermisches Versagen

Ermdungsbrche

Bruch-Lastspielzahl

S

pannungsau

sschlag

Kerbung

BindenahtZunahme von: Temperatur Frequenz Querschnitt Umweltbelastung

Zunahme von:

Faserorientierung Moleklorientierung Wrmebertragung ErholungspausenBeanspruchungsart: Zug/Druck


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Werkstoffgerechte KonstruktionDynamische Werkstoffkennwerte, Zeitstandverhalten

Sonderfall Zeitfestigkeit

bei Kunststoffen (Kriechen)Verschiedene Kunststoffe

PP-Rohre10-1 100 101 102 103 104 h 106

Standzeit

200

150

10080

60

5040

30

20

10

5

N/mm2

Spannung

PA66-GF30PA6-GF50PA6-GF30PBT-GF30PA6

PC

PMMAPVC-hartPOM

ABSSBSAN

PS

PE-HDPE-LDPrfung an Prfkrpern

Prftemperatur: 23 CPA-Proben koditioniert eingesetzt extrapoliert10-1 100 101 102 103 104 h 106

Standzeit

30

20

15

10

8

654

3

2

1

N/mm2

Spannung

Poypropylen-Homopolymerisat-Rohr

20 C30

405060

7080

95

120 C

D namic material ro erties cree behavior

special case term strength On plastic materials (creep)



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Werkstoffgerechte KonstruktionZhigkeit -Kaltversprdung

Kaltversprdung

Kunststoffe

Verschiedene

Werkstoffe

250

150

100

50

0-200 -100 0 +100 +200 C

austenitischer Stahl

( 18 Cr, 8 Ni, 1 W )aust. Cr-Mn-Si-Stahl

St 37 ( Hochlage )

Bereich des Steil-abfalles

( Mischbrche )Kupfer

Al Mg 5

Al Cu Mg

Kerbsc

hlagz

hig

ke

itk

Temperatur

ST37(Tieflage)

fr St 37 kritische Temperatur

Nmcm2

Werkstoff

Molgewicht (-verteil.)

ModifikatorArtGehaltVerteilung

PigmenteStabilisatoren

Gleitmittel...

Alterung....

Sprdbruch

Zhbruch

KerbwirkungRadiusBreiteOberflcheLack

BindennahtBeanspruchungsgeschwindikeitVerweilzeitMassetemperaturWerkzeugtemperaturEinspritzgeschwindigkeit

bergangstemperatur T

Geometrie

Konstruktion

Rheologie

Abbau

Temperatur T

Kerbschlagzhigkeit(Nm/cm2) Charpy-Test.

Kerbschlagzhigkeit ist

Indikator Kaltversprdung Bei Kunststoffen:

Durchstoversuch

Impact strength(Nm/cm2) - Charpy test.Q is notched impact strengthindicator cold weatherembrittlementQ With plastics:

Penetration test



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Werkstoffgerechte KonstruktionZhigkeit und Hrte

Hrteprfverfahren Brinell (Kugel), Rockwell (Kegel), Vickers (Pyramide)

HV 1000 1000 Kp /mm2

Bei hoher Elastizitt Shore-Hrte (Eindringtiefe) Ritzen - Mohshrte

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Diamant

Korund

Topas

Quarz

Feldspat

Apatit

Kalkspat

Fluspat

Gips

Talk

Mohs-Hrte

Tayor ( 1949 )

10 100 1000 1000daN/mm2

Winchel ( 1945 )Knoop ( 1939 )

Vickers-Hrte

0 250 500 1000C

Temperatur

2000

1000

500

0

Vickers-H

rte

daNmm2

Schneidkeramik

Hartmetalle frdie Zerspanung

Stellite

SS-Stahl

C-Stahl



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Werkstoffgerechte KonstruktionHrte - Anwendungsbeispiel

Welches Bauteil hrter als die anderen? Warum?

PN 325 barDN 45( DN 6 - 200 )

PN 3600 DN 40( DN 6 - 6

000126 0006

15

1 2 3 4 5 6

1 berwurfmutter 4 Rohr2 Druckring 5 Anschlag3 Schneidring 6 Verschraubung

15

fest verschraubt

lose verschraubt

000118 0005



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Werkstoffgerechte KonstruktionWeitere physikalische Eigenschaften

Je nach Prozess wichtig:

Strahlenresistenz Elektrische Eigenschaften (Leitfhigkeit, Isolationsfhigkeit,

elektrostatische Aufladbarkeit):

Diffusionsfestigkeit Thermoschockbestndigkeit:

Wrmeleitfhigkeit:

Wrmedehnung Z.B. bei Beschichtung

Kombination verschiedener Werkstoffe

(Glas, Keramik...)

(Wrmetauscher, Isolation)

z.B. Kunststoffe .... Nichtleiter

Kritisch bei Differenz

z.B. Kunststoffe problematisch

z.B. Kunststoffe



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Werkstoffgerechte KonstruktionPhysikalische Eigenschaften

Wrmedehnung

Kombination Stahl/Glas - Invar Kunststoff / Stahl 10 / 1

mmmmC

20 10-6

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Ausdehnungsk

oeffizient

Nickelgehalt

0 20 40 60 Gew.-% 100

austenitisch

ferritisch

-50 0 50 100 150 200 250 C 300

Temperatur

Lngenaus

de

hnungs

koe

ffitien

t

140 10-5

grd-1

100

80

60

40

20

0



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Werkstoffgerechte KonstruktionQualittssicherung

Werkstoffbescheinigungen

DIN-Normen AD-Merkbltter VdTV-Werkstoffbltter Stahl-Eisen-Werkstoffbltter .....

Ziel: Sicherstellung der Werkstoffqualitt Inhalt:

Zerstrungsfreie Prfung auf Risse, Schmelzanalyse, Mechanische Werkstoffkennwerte, Gefge (selten),

Korrosionstests (Strau-Test, Huey-Test, Streicher Test)

Den

Vorschriften

folgen istPflicht

Im Falle desNichtbefolgens

tritt Unfllen

Haftung ein.



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Werkstoffgerechte Konstruktion1. Hausaufgabe

Vorrichtung zur Ermitt lung von Diffusionskoeffizienten frKunststoffe unter Gasbelastung

A) Kunststoffe liegen als Folien mit der Dicke 1 mm vor. B) Alle Kunststoffe besitzen eine gewisse Elastizitt, C) Fr den Test bentigt man 10 cm2 frei zugngliche Flche D) Der Prfdruck sei maximal 20 bar. Zuleitung von Gasflasche

Zoll. E) Es stehen Ihnen alle Werkstoffe und deren Ausprgungen zur

Verfgung Bitte skizzieren die Baugruppe und bemaen Sie von Hand, so dass

Ihre Skizze Grundlage fr den Konstrukteur sein knnte. Bitte Schrauben berechnen (KL I) Biegung der Deckel > 0,1 mm in der Mitte (ggf. Dubbel) Wie messen Sie? Laborbedarf steht zur Verfgung


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Metallische

Verbundwerkstoffe

Metallische Verbundwerkstoffe


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Metallische VerbundwerkstoffeStandardwerkstoffe der Chemieapparatebaus (Auswahl)

Kapitel 2, Bild 1

Unlegierte und Niedriglegierte Sthle

Austenitische Sthle (z.B. 1.4571) Superaustenitische Sthle

Nickelbasislegierungen (z.B. Hasteloy)

Hartstoffe Sondermetalle

Titan

Zirkonium Tantal

Nur verwenden wenn ntig!

Nur so wenig wie ntig!

Beschichten,

Auskleiden

Preise

1

48 12

80

10 - 10080 - 500



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Schweiplattieren (Auftragsschweien)

Ziele

Steigerung Korrosionsbestndigkeit

Steigerung Verschleibestndigkeit (Panzern) Reparatur verschlissener Oberflchen

Voraussetzung

Beide Werkstoffe schweibar! Keine Bildung intermetallischer

Phasen (wie z.B. Stahl/Titan)

Zusatzwerkstoff berlegiertwegen Ablegierung durch

Verschmelzung mit Grund-

werkstoff

Band-Vorschub und Regelung

Stromversorgung

Flssige Schlacke

Verfestigte Schlacke

+- 5 m

+- 5 mm Schweilagendick

Durchschmelzungstiefe( -0,3 - 0,5 mm )

Schweipulver-speisetrichter

Hhe der elektrisch leitendenflssigen Schlacke +- 10 mm( )

Grundwerkstoff-oberflchen-bezugslinie

Unterpulver (UP)

Elektroschlacke mit

Band

Plasma Heidraht

Bild 7 zeigt Vergleich



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Schweiplattieren (Auftragsschweien) - Beispiel

Vorher

Nachher



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Walzplattieren

Physikalische Grundlage

Verbindung durch Diffusion bei hohem Druck

Voraussetzung ist Atombeweglichkeit Zweilagenwalztechnik wird Verwlbung

vermieden

10 m3m Ni, Cu, CrNi-Sthle,

Nickelbasislegierungen,

Silber, Titan,......

Evakuieren vermeidet Oxidation



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Walzplattieren

Anderer Name: Diffusionspressschweien 1100 1200 C

Grund-werkstoff

Auflage-werkstoff

Trennmittel

Vorbereitung

Schweinaht

Paketbau

Vakuumpumpe

Evakuierung

Tiefofen 4,2 m Quatro "online" Abkhlung

Voest-

AlpineProzess

Blech

bis 2,8x 10 m,

20 t



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CVD Chemical Vapor Deposition

Silizium von SiH4, GaAs von Ga(CH3)3 und AsH3, Diamant vonKohlenwasserstoffen, und Si3N4 von SiF4 und NH3.



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PVD Physical Vapor Deposition

Kondensierte Phase

Gasphase Gasphase

Kondensierte Phase

Verdampfen Kondensieren

Transportieren

Unter Vakuum 10-6 bis 10-9, Au, Ag, Al, Sn, Cr, ...



40/43


PVD Physical Vapor Deposition

Hart,

Edel,

Weich

Laser

PVD



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Sprengplattieren

Physikalische Grundlage

Hohe Auftreffgeschwindigkeit (ber kritischer Geschwindigkeit)

Quasi Kaltpressschweien unter extremem Druck

Bilder

Ti, Ta, Zr auf StahlMetall vorher blank (schleifen)

100 1000 m/s

Luft imStozustand

Luft unterNormaldruck

unverbrauchterSprengstoff

ruhendes Auflageblech

WelligeBildungs-zone

Materialstrahl hoherGeschwindigkeit

vorlaufende Stofrontin der Luft

Detonationsfrontim Sprengstoff

sich ausdehnende

Detonationsprodukte( Schwaden )

plattiertes

Auflageblech 1 2

Sprengstoff

Auflageblech

Grundblech

beschleunigdesAuflageblech



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Auskleiden

Alternative zum Plattieren?!

1800

18500

a

b

c

d

e



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Beispiel - Robertverdampfer

Dampf

Acrylsure,Methanol,

Schwefelsure

MethylacrylatMethanolWasser

Kolonne

Emaille Blase

Umlauf-verdampfer

b)

1.4

505

Emaille

Zirkonium

X

42,42

2-3

5

40

c)

Einzelheit X

Stahl,

BleiZirkonium,

Email

Methylacrylat

MethanolWasser

Kolonne

Zwischenstck

Dampf

Acrylsure,Methanol,

Schwefelsure

1.4

571

Stahlverb

leit

a)

Mit Mantelkompensatoren

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1 Konstruktionslehre PT