Ausgabe zur CONTROL 2018

Halle 6, Stand 6319 Die Firma Mubatec GmbH wurde in Deutschland im Jahre 2011 etabliert, hat ihre Wurzeln aber in Russland seit den 1980er Jahren. Die Sowjetunion zerbrach und so eröffneten sich neue Möglichkeiten internationaler wissenschaftlicher Zusammenarbeit. Die erfolgreiche Entwicklung der russischen Firma und die positive Erfahrung der Arbeit in Deutschland erlaubten den nächsten Schritt in der Weiterentwicklung zu wagen und ein neues Unternehmen – Mubatec GmbH – für Forschung und Produktion in Rottenacker zu gründen. Der Zweck dieses Unternehmens ist, Wissen und die interessantesten technischen Lösungsansätze zu sammeln, die sowohl in der Atomindustrie als auch anderen Industriezweigen Verwendung finden. Im ersten Arbeitsschritt hat die Firma Mubatec GmbH die Serienproduktion ihres ersten automatischen universellen Härtetesters Mubatec HU-1 entwickelt und vorbereitet. Prüfmittelfähigkeit Universal Portable Indentation System Mubatec HU-1 ist das Ergebnis von 30 Jahren Arbeit an der Entwicklung von Methoden und Instrumenten für die zerstörungsfreie Prüfung von Anlagen und Rohrleitungen von Kernkraftwerken. Das Gerät ist für die Materialprüfung nach der Methode der instrumentellen Eindringung (DIN EN ISO 14577) und der Berechnung der mechanischen Standardeigenschaften bestimmt, die üblicherweise bei der Prüfung von Zugproben ermittelt werden. Der modulare Aufbau des Gerätes ermöglicht die Verwendung sowohl für Labor- als auch für Großversuche ohne Qualitätsverlust der erhaltenen Ausgangsdaten. Mubatec HU-1 ist ein kompaktes Universalprüfgerät, bestehend aus einem mechanischen Messmodul, einer elektronischen Einheit und einem Personal Computer. Es ist eine komplette Maschine bereit für Installation und Gebrauch. Je nach Aufgabenstellung ist das Gerät mit verschiedenen Kraftübertragungsrahmen ausgestattet, die direkt an der Rotation Messungen ermöglichen sowie mit einem Messmikroskop zur automatischen Messung vom Druck. Das Original patentierte Design des hochpräzisen mechanischen Moduls und der Stützrahmen, die aus hochfesten Konstruktionswerkstoffen hergestellt sind, ermöglicht Continuous Stiffness Measurement (CSM) und führt Messungen in weichem (load rate control) und hartem (strain rate control) Lademodus in einem sehr breiten Spektrum von Lasten und Verformungsraten durch. Die Konstruktion des Kraft- und Verformungssensors kompensiert die Nicht-Rechtwinkligkeit im Belastungsvorgang und gewährleistet eine hohe Genauigkeit der erhaltenden experimentellen Daten in einem weiten Bereich von Betriebstemperaturen. Die Mess- und Kontrolleinheit ist ein zuverlässiges Multiprozessorsystem und bietet Prüfung Instrumented Indentation in Übereinstimmung mit den Anforderungen der ISO-Normen. Die Messeinheit wird über einen angeschlossenen Personal Computer gesteuert, der mit einem speziellen Programm ausgestattet ist. Der Computer verfügt über eine von Mubatec entwickelte Software-Bibliothek zum Testen, Sammeln und Verarbeiten von Rohdaten sowie zum Erstellen von Berechnungen. Die Basissoftware erlaubt nicht nur Standardtests, sondern auch komplexe Tests, bei denen der Testmodus je nach Aufgabenstellung programmiert wird. Die ständige Computerunterstützung des Bedieners schafft komfortable Bedingungen für die Durchführung des Tests und lehnt einige Ausgangsdaten ab, um den Einfluss des subjektiven menschlichen Faktors auf die Endergebnisse zu reduzieren. Der Testprozess und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse entsprechen den Anforderungen des ISO 9001. Um Informationen über den Zustand des Materials bei Betriebstemperatur zu erhalten, entwickelte Mubatec eine einzigartige Hochtemperaturmodifikation des Gerätes. Sie ermöglicht die Prüfung von Proben bei erhöhten Temperaturen und die Kontrolle der Ausrüstung bei Raumtemperatur erzeugend auf ihrer Oberfläche eine lokale Induktionsheizung von nur einer kleinen Einzugszone bei einer geringe Kontrolltiefe. Das Blockdiagramm der grundlegenden Basismodule der Mubatec HU-1 ist in Abbildung 1 dargestellt. Prüfprozesseignung The instrumented indentation test erweitert die Möglichkeiten von Härteprüfungen (Hardness testing) erheblich, garantierend den Erhalt von korrekten Eindrucksdiagrammen. Dies gilt in erster Linie für die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften, die aus den Verformungsdiagrammen der Proben erhalten werden. Wenn der Kugelindenter mit zunehmender Kontaktbelastung eingedrückt wird, nimmt die Intensität der Verformung in der Prägezone zu. Diese Änderung ähnelt der Änderungen von Spannungen und Dehnungen bei Zugprobeprüfung. Die elastoplastische Verformung in verschiedenen Zonen unter dem Aufdruck entspricht beim Pressen verschiedenen Abschnitten des Dehnungsdiagramms der Proben. Daher sollte die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften auf einer Analyse der gesamten Eindruckskurve basieren. Hier wird der gesamte Prozess von dem Beginn der plastischen Verformungsinitiierung analysiert, wenn der Kontaktdruck gleich der Fließgrenze des Materials wird, bis zu dem Zeitpunkt des vollständigen plastischen Fließens des Materials unter dem Eindringkörper, der dem Ende des Härtedehnungsprozesses entspricht. Vor diesem Hintergrund wurde eine Methodik zur Darstellung von Eindrucksdiagrammen entwickelt, die auf drei Berechnungsansätzen basiert. Der phänomenologische Ansatz berechnet effektive Spannungen und Dehnungen verwendend der modifizierten Tabor-Gleichungen aus den Werten der Kraft und der Eindringtiefe auf der Grundlage des Verfahrens zum Trennen des elastischen Teils der Eindringtiefe unter Berücksichtigung der Plastizitätseffekte und der Bildung einer Überschwemmung um den Druck herum. Die Gerätesoftware löst rechnerisch nach Iterationsmethode für jede Berechnung der Kurve des Eindrucksdiagramms das Gleichungssystem zur Abschätzung der Äquivalenzwerte von Spannung und Spannungsdeformation. Gemäß dem erhaltenen Dehnungsdiagramm werden die mechanischen (1) National Standard of Russia GOST P56232-2014 „Determinationof „stress - strain“ diagram in the course of ball instrumental indentation. General Requirements” (2) M. Bakirov „Modifiziertes Härteprüfverfahren“ Kontrolle 10/94 (3) M. Bakirov, O. Mishulina „Investigation of the Possibility of Recoustruchting Strain Diagrams Using the Neural Network Approach” ISSN 0020-1685, Inorganic Materials, zoll, vol. 47, Nr. 15, pp. 1689- 1695. Technische Daten zur Prüfmaschine MUBATEC HU-1 Bezeichnung Bedeutung Bereich der Arbeitsbelastungen Von 5 H bis 2,5 kH Kraftmesssystem Klasse 1 nach DIN EN 10002-2 Wegmesssystem Klasse 0,2 nach DIN EN 10002-4 Auflösung des Messsystems 0,02 mkm Gewicht des Systems mit der Grundausstattung 10 kg Umgebungstemperaturbereich Von + 5 ° C bis + 40 °C Testmethoden  Härteprüfung nach Vikers  Härteprüfung nach Brinnel  Instrumenteller Eindruckstest  Prüfung nach der Methode der instrumentellen Eindrückung eines Balles mit Bewertung der mechanischen Eigenschaften Universelles Messmodul Verschiebungsgeschwindigkeit des Indenters Von 0,1 bis 1000 mkm/sek. Grenzen der Verschiebung des Indenters  Mit Antrieb  Mit Schraube der manuellen Positionierung Von 0 bis 2 mm Von 0 bis 20 mm Gesamtabmessungen L x B x H mm 145 x 80 x 340 mm Laborstützrahme Gewicht 12 kg Elektronische Einheit Ausgabeschnittstelle USB Auflösung des analoge Kanal max. 1 250 000 Frequenz der Registrierung 400 Hz Gesamtabmessungen L x B x H mm 535 x 255 x 115 mm Gewicht 6 kg Netzspannung 220 V AC, 24 V DC Software HtSoft Grundlegende Aufgaben  Steuerung und Datensammlung  Berechnung der Härte und der mechanischen Eigenschaften Eigenschaften bestimmt. Dieses Verfahren wird im russischen Staatsstandard GOST R 56232-2014 (1) vorgestellt, der von Spezialisten von Mubatec für Materialien von Ausrüstung von Kernkraftwerken entwickelt wurde. Mit dem Ziel, den phänomenologischen Ansatz zu vereinheitlichen, wurden Rechencodes zur Modellierung der Dehnungs- und Eindrucksdiagramme mithilfe der Finite-Elemente-Methode (2) und der Neuronalen Netzmethode (3) erfunden. Zur Beurteilung der Eigenschaften von rissfesten Baustählen wurde eine Methodik zur Abschätzung des kritischen Spannungsintensitätsfaktors aus dem Eindrucksdiagramm erarbeitet. Die Prüfmaschine Mubatec HU-1 wurde erfolgreich bei Kontrolle von Anlagen und Rohrleitungen in Kernkraftwerken getestet. Die Konstruktion des Geräts zeigte seine hohe Zuverlässigkeit und Effizienz bei der zerstörungsfreien Prüfung der mechanischen Eigenschaften der geschweißten Metallbindungen. Probe- und zerstörungsfreie Prüfung erlaubt es: - mit hoher Genauigkeit Härte- und Festigkeitseigenschaften für eine Vielzahl von Konstruktionswerkstoffen zu bestimmen; - periodische Kontrolle der mechanischen Eigenschaften von Gerätemetall durchzuführen, um den Grad der Betriebsalterung zu beurteilen; - tatsächliche objektive Anfangsdaten zum Berechnen der Festigkeit der Restressource aktueller Objekte zu erhalten. Universelle Methode und Instrument zur Überwachung der Alterung der Metallausrüstung von Kernkraftwerken. 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