Numerische Modellierung der Schicht/Substrat Wechselwirkung bei zyklisch thermisch beanspruchten beschichteten Werkzeugstahloberflächen
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Diplomarbeit
Standard
2007.
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Diplomarbeit
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TY - THES
T1 - Numerische Modellierung der Schicht/Substrat Wechselwirkung bei zyklisch thermisch beanspruchten beschichteten Werkzeugstahloberflächen
AU - Huber, Clemens
N1 - gesperrt bis null
PY - 2007
Y1 - 2007
N2 - Bei vielen Bauteilen bzw. Werkzeugen kommt es zu einer Temperaturwechselbeanspruchung und in deren Folge zu einer zyklisch-plastischen Verformung der wärmebeaufschlagten Oberfläche. Das führt zum Aufbau von Zugspannungen und in weiterer Folge zur Schädigung. Werkzeuge werden heute oft mit Hartstoffschichten versehen, welche als Verschleiß- oder Korrosionsschutz bzw. der thermischen Isolation dienen. Die Auswirkungen einer Beschichtung auf die Entwicklung des Spannungszustandes im Verlauf der zyklisch-plastischen Verformung sind jedoch noch immer weitgehend unbekannt. Um diese Vorgänge zu verstehen wurden im Zuge dieser Arbeit Messungen und Simulationen durchgeführt und die Ergebnisse so weit als möglich verglichen. Dabei zeigen sowohl die Messergebnisse als auch die Simulationen grundsätzlich eine positive Auswirkung des Einsatzes von Hartstoffschichten auf das Schädigungsverhalten der Proben. Jedoch kommt es mit dem vorliegenden Materialmodell im betrachteten Belastungszustand zu keinem zyklischen Plastifizieren. Um in der Simulation ein zyklisches Plastifizieren untersuchen zu können, wurde für weitere Berechnungen die Fließspannung des Grundmaterials heruntergesetzt. Dabei zeigt sich, dass eine Hartstoffschicht das zyklische Plastifizieren dämpft bzw. sogar unterbindet, wobei der Hauptgrund dafür die thermische Isolation der Hartstoffschicht und somit die niedrigere Substratoberflächentemperatur ist.
AB - Bei vielen Bauteilen bzw. Werkzeugen kommt es zu einer Temperaturwechselbeanspruchung und in deren Folge zu einer zyklisch-plastischen Verformung der wärmebeaufschlagten Oberfläche. Das führt zum Aufbau von Zugspannungen und in weiterer Folge zur Schädigung. Werkzeuge werden heute oft mit Hartstoffschichten versehen, welche als Verschleiß- oder Korrosionsschutz bzw. der thermischen Isolation dienen. Die Auswirkungen einer Beschichtung auf die Entwicklung des Spannungszustandes im Verlauf der zyklisch-plastischen Verformung sind jedoch noch immer weitgehend unbekannt. Um diese Vorgänge zu verstehen wurden im Zuge dieser Arbeit Messungen und Simulationen durchgeführt und die Ergebnisse so weit als möglich verglichen. Dabei zeigen sowohl die Messergebnisse als auch die Simulationen grundsätzlich eine positive Auswirkung des Einsatzes von Hartstoffschichten auf das Schädigungsverhalten der Proben. Jedoch kommt es mit dem vorliegenden Materialmodell im betrachteten Belastungszustand zu keinem zyklischen Plastifizieren. Um in der Simulation ein zyklisches Plastifizieren untersuchen zu können, wurde für weitere Berechnungen die Fließspannung des Grundmaterials heruntergesetzt. Dabei zeigt sich, dass eine Hartstoffschicht das zyklische Plastifizieren dämpft bzw. sogar unterbindet, wobei der Hauptgrund dafür die thermische Isolation der Hartstoffschicht und somit die niedrigere Substratoberflächentemperatur ist.
KW - simulation tool steel hard coating thermal fatigue
KW - Simulation Warmarbeitsstahl Hartstoffschicht zyklisches Materialverhalten thermomechanische Belastung
M3 - Diplomarbeit
ER -
