Hallo Leute,
mein Problem:
eine Stahlflachprobe wir mit einer bestimmten Flächenpressung zwischen zwei Stahlstempeln eingepresst. Dann wird die Stahlflachprobe mit einer bestimmten Geschwindigkeit und einem bestimmten Hub hin und her bewegt. Wenn ich jetzt z.B. einen Reibungskoeffizienten von 1 annehme, habe ich die benötigte Tangentialkraft (aus der Flächenpressung und der Kontaktfläche). Unter der Annahme, dass die gesamte Arbeit zum Verschieben der Probe in Wärme dissipiert, kann ich die Wärmemenge berechnen, die in den beiden Kontaktflächen entsteht und zur Erwärmung der Stahlflachprobe und der Stempel führt.
Durch Wärmeverluste wird sich irgendwann eine konstante Temperatur der Stahlflachprobe einstellen, die ich gerne abschätzen würde, um zu wissen, ob ich die gesamte Anordnung kühlen muss (und wie stark). Den Wärmeeintrag kann ich ja abschätzen, aber für die Abschätzung der Wärmeverluste durch Strahlung, Wärmeleitung und Konvektion fehlt mir ein Packende. Hat jemand von Euch eine Idee, wie ich die Temperatur zumindest größenordnungsmäßig abschätzen kann?
Grüße, Thomas
Hallo Thomas,
Durch Wärmeverluste wird sich irgendwann eine konstante
Temperatur der Stahlflachprobe einstellen, die ich gerne
abschätzen würde, um zu wissen, ob ich die gesamte Anordnung
kühlen muss (und wie stark). Den Wärmeeintrag kann ich ja
abschätzen, aber für die Abschätzung der Wärmeverluste durch
Strahlung, Wärmeleitung und Konvektion fehlt mir ein Packende.
Hat jemand von Euch eine Idee, wie ich die Temperatur
zumindest größenordnungsmäßig abschätzen kann?
Strahlung und Konvektion würde ich bei einer groben Abschätzung außen vor lassen, und nur mit Wärmeübergangzahlen (alpha, in der Fläche) und Wärmedurchgangszahlen (lambda, durch das die Wärme leitende Medium) arbeiten. Bist damit auf der sichereren Seite.
Für alpha und lambda in die einschlägigen Tabellen schauen (Dubbel etc).
Allerdings nur mit einem Reibwert von 1 zu rechnen, erscheint mir knapp. Es könnte durchaus zum Fressen kommen, wenn das ganze ungeschmiert ist. Das wäre nicht gut, weder für die Probe noch für den Stempel oder die Unterlage.
Gruß
Karl
Hallo Karl,
nur mit Wärmeübergangzahlen
(alpha, in der Fläche) und Wärmedurchgangszahlen (lambda,
durch das die Wärme leitende Medium) arbeiten. Bist damit auf
der sichereren Seite.
Für alpha und lambda in die einschlägigen Tabellen schauen
(Dubbel etc).
Stehen im Dubbel (bin Physiker, weiß nur, was das ist) auch Formeln? Ich will ja keine DGLn lösen (zumindest nicht für eine schnelle Abschätzung).
Allerdings nur mit einem Reibwert von 1 zu rechnen, erscheint
mir knapp. Es könnte durchaus zum Fressen kommen, wenn das
ganze ungeschmiert ist. Das wäre nicht gut, weder für die
Probe noch für den Stempel oder die Unterlage.
Die Stahlflachprobe, die hin und her bewegt wird, ist mit einer Kohlenstoffschicht versehen, die gegen Stahl einen Trockenreibungskoeffizienten von 0,1 hat. Ich sollte daher zumindest an dieser Stelle auf der sicheren Seite sein, zumal die Schicht auch Kaltaufschweißungen verhindert.
Grüße, Thomas
Die Stahlflachprobe, die hin und her bewegt wird, ist mit
einer Kohlenstoffschicht versehen, die gegen Stahl einen
Trockenreibungskoeffizienten von 0,1 hat. Ich sollte daher
zumindest an dieser Stelle auf der sicheren Seite sein, zumal
die Schicht auch Kaltaufschweißungen verhindert.
orum geht es denn?
also spontan würde ich erstmal mit dem einfachsten beginnen. wie viel wärme wird überhaupt pro zeiteinheit eingetragen. und so berechnen, wie viel zeit gebraucht wird, bis welche temperaturen erreicht werden - alles ohne wärmeleitung/strahlung.
erreicht die reibung innerhalb von minuten temperaturen, die das eisen in eine andere phase bringen, ist die frage nach kühlung beantwortet und es muss nach möglichkeiten gesucht werden, den reibfaktor zu verringern und mit z.b. mit wasser zu kühlen.
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Hallo,
worum geht es denn?
die Kohlenstoffschicht ist reibmindernd (Reibungskoeffizient 0,1 trocken gegen Stahl), verschleißmindernd und sehr dünn (2 Mikrometer). Bei sehr hohen Flächenpressungen (hier: 120 MPa) besteht die Gefahr, dass die Schicht in den Grundwerkstoff eingedrückt wird. Deshalb will ich verschiedene Stähle beschichten, diese Proben zwischen zwei Stempeln mit der entsprechenden Flächenpressung belasten und hin und her bewegen. Es ist also ein Verschleißtest, aber ich befürchte eben einfach, dass wegen der hohen Flächenpressung trotz der geringen Reibung zuviel Wärme in das System eingetragen wird. Und ich fürchte, ich bin in dem Bereich, in dem der Physiker mit seinen Überschlagsrechnungen nicht weiterkommt: zuviel, um sich keine Sorgen zu machen, aber zu wenig, um schon definitiv jenseits von gut und böse zu sein.
Für jeden Tipp dankbar, Thomas
Hallo,
Also ich würde vermuten, der Stahl wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit(bzw. dem Energieeintrag) weich werden, sich verformen. (Die entstehende Wärme würde ich mit Reibwert von 0.1 berechnen.) Das Carbon würde sich der Form anpassen. Es käme zu extremen Punkt- und Linienbelastungen an den Ecken und Kanten des Stempels.
120Mpa entsprechen ca. dem Gewicht eines untere Mittelklassewagens auf 100mm^2.
Es kommt jedoch drauf an, worauf der Test hinaus will. Will man einen Verschleißtest machen, bei dem die rausten Bedingungen getestet werden sollen oder will man herausfinden, wie man am besten das Material schützt.
Du setzt quasi die Testbedingungen selbst fest.
Soll das Material halten, würde ich bei diesen Zahlenwerten auf jeden Fall kühlen(wenn es keine Bremse sein soll, auch schmieren).
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