This study aims to develop a method for on-site metallography, enabling the characterization of carbide banding in cold-work steels via cellulose acetate film replication. It will be demonstrated that for this purpose, it is sufficient to grind the sample surface using P1500 mesh SiC abrasive paper and etch it with V2A etchant or nitric acid for 7 minutes. By sample preparation and etching, the matrix of the parent material is sufficiently removed for the carbides to leave a “negative” impression on the film. This negative replica can then be studied under reflected light microscope, enabling the characterization of carbide banding.
Resource efficiency and circularity in the context of sustainability are rapidly gaining importance in the steel industry. One concept regarding circular economy is “repurposing”. In the context of this work, worn-out machine circular knives are used to produce new chisels for woodturning. The chisels can be extracted parallel or perpendicular to the rolling direction of the primary production process, resulting in an associated carbide orientation of the repurposed tool. The rolling direction, and therefore carbide alignment, will influence the wear resistance and the thermophysical properties, whereby the thermal conductivity will determine the temperatures at the tip of the chisel. Therefore, the thermal conductivity was investigated with the dynamic measurement method, where the specific heat capacity, density and thermal diffusivity of the extracted chisels and industrial reference chisels were measured separately. Moreover, the electrical resistivity was measured in order to calculate the electronic thermal conductivity according to the Wiedemann–Franz–Lorenz law. It was shown that all of these parameters exhibited different degrees of variability with rising temperature. In a detailed analysis, the thermal diffusivity could be identified as an essential parameter of thermal conductivity. By taking two conventional chisels with different chemical compositions and heat treatments into account, it can be seen that the microstructure determines the thermophysical properties. Considering the carbide direction, the chisels that were extracted parallel to the rolling direction showed differing thermophysical properties. Therefore, the carbide orientation is shown to play a significant role regarding the heat dissipation at the cutting edge, because differences, especially in the electronic thermal conductivity in the parallel and perpendicular extracted chisels, can be measured. In addition to the wear resistance factor, the thermal conductivity factor now also supports the removal of the repurposed chisels parallel to the rolling direction.
Globale Krisen, Rohstoffengpässe oder Preisschwankungen stellen die globalisierten Lieferkettensysteme der westlichen Produzenten vor große Herausforderungen. Das Konzept der Kreislaufwirtschaft ist eine Möglichkeit, sich angesichts dieser Herausforderungen robuster zu positionieren, um weniger abhängig von äußeren Einflüssen zu sein. Die größte Hürde bei dem Aufbau von Netzwerken für Kreislaufwirtschaftsprozesse ist die Identifikation von potentiellen Partnern auf Basis von Stoffstrommodellen. Ein erfolgreiches Mapping ist von vielen Faktoren abhängig. Aktuell existiert kein Ansatz, um die Stoffströme so zu modellieren, dass die Darstellung und Berechnung für eine Partnersuche in der Kreislaufwirtschaft geeignet ist. Um der Komplexität, sowohl der Stoffstrommodellierung, als auch der Partnersuche gerecht zu werden, wird hier ein MBSE-Ansatz gewählt - ein überlegener Modellierungsansatz im Detaillierungsgrad und der Adaptionsfähigkeit. Das Modell verknüpft die 3 Hauptelemente der Wertstromanalyse (Produktionsprozess, Materialfluss und Geschäftsprozess) und ermöglicht dadurch neuartige Kennzahlen zu ermitteln. Diese Kennzahlen und die detaillierte Modellierung schaffen eine verbesserte Informationslage, auf Basis derer die Effektivität der Partnersuche in der Kreislaufwirtschaft signifikant gesteigert wird. Nach einer theoretischen Herleitung der Modellierungslogik und der Erweiterung des bestehenden Ansatzes der nachhaltigen Wertstromanalyse (engl. Sustainable Value Stream Mapping – Sus-VSM) wird anhand eines Beispiels das MBSE-Modell implementiert und validiert. Dieser MBSE-Ansatz besitzt das Potential, die Beschreibung industrieller Produktions- und Herstellungsprozesse erheblich zu verfeinern und dadurch Analysen und Berechnungen zu optimieren, was zu einer besseren Vernetzung der Industrie führt. Die dadurch identifizierten industriellen Symbiosen fördern die Kreislaufwirtschaft maßgeblich und helfen Ressourcen nachhaltiger zu nutzen.
Kreislaufwirtschaft ist ein Konzept, um den Rohstoff- und Ressourcenverbrauch wirksam zu reduzieren. Hierbei sollen bestehende Produkte und Ressourcen so lange wie möglich in wertschöpfenden Kreisläufen gehalten werden. Im Rahmen der Repurpose (Wiederverwendung) Strategie werden Bauteile und Ressourcen von ausrangierten Produkten in neue Produkte mit anderer Funktion wiederverwendet. Hierzu müssen Rohlinge für neue Produkte in Sekundärrohstoffen angeordnet und herausgetrennt werden. Bedingt durch den nicht standardisierten Zustand von Sekundärrohstoffen, wird ein intelligentes Nesting Verfahren eingesetzt, die Ressourceneffizienz zu verbessern. Der Einsatz von intelligentem Nesting im Rahmen der Kreislaufwirtschaft zeigt, dass der Einsatz von Sekundärrohstoffen gesteigert und die benötigte Energie für die nachfolgenden Fertigungsverfahren eingespart werden kann.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.