TY - BOOK

T1 - Einsatz von Si3N4-Keramik als Werkstoff für Walzwerkzeuge zum Warmwalzen von Draht

AU - Lengauer, Markus

N1 - nicht gesperrt

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Zum Warmwalzen von Draht werden üblicherweise Walzringe aus Hartmetall verwendet. Diese Werkzeuge unterliegen hohem thermisch und mechanisch bedingtem Verschleiß und müssen deshalb oft gewechselt werden. Aufgrund der herausragenden Eigenschaften von Si3N4, wie hoher Härte, Festigkeit und Verschleißbeständigkeit, bietet sich Si3N4 als eine potentielle Alternative zum Hartmetall an. Die thermischen und mechanischen Beanspruchungen eines Si3N4-Walzringes im Drahtblock 03 im Drahtwalzwerk von Böhler Edelstahl in Kapfenberg wurden mittels der Methode der Finiten Elemente ermittelt. Die Temperaturen im Walzring erreichen bis zu 960 °C, die kontaktinduzierten Zugspannungen beim Walzen höchstfester Nickelbasis-Legierungen bis zu 600 MPa. Walzversuche bestätigen die Ergebnisse der numerischen Berechnungen. Mit einem Walzenpaar konnten mehr als 1000 Tonnen Draht aus Werkstoffen mit einer Umformfestigkeit von bis zu 340 MPa gewalzt werden. Bei einer höchstfesten Nickelbasis-Legierung mit einer Umformfestigkeit von 725 MPa kam es hingegen bereits nach wenigen Tonnen zum Bruch der Walzringe. Als Schadensursache stellte sich aufgrund der fraktografischen Untersuchungen und bruchmechanischen Überlegungen Risswachstum durch zyklische Ermüdung heraus. Basierend auf den Versuchsergebnissen konnte auch eine Abschätzung der zyklischen Risswachstumsparameter durchgeführt werden. Abschließend wurde noch eine lebensdauersteigernde modifizierte Walzringeinspannung aus theoretischer Sicht behandelt.

AB - Zum Warmwalzen von Draht werden üblicherweise Walzringe aus Hartmetall verwendet. Diese Werkzeuge unterliegen hohem thermisch und mechanisch bedingtem Verschleiß und müssen deshalb oft gewechselt werden. Aufgrund der herausragenden Eigenschaften von Si3N4, wie hoher Härte, Festigkeit und Verschleißbeständigkeit, bietet sich Si3N4 als eine potentielle Alternative zum Hartmetall an. Die thermischen und mechanischen Beanspruchungen eines Si3N4-Walzringes im Drahtblock 03 im Drahtwalzwerk von Böhler Edelstahl in Kapfenberg wurden mittels der Methode der Finiten Elemente ermittelt. Die Temperaturen im Walzring erreichen bis zu 960 °C, die kontaktinduzierten Zugspannungen beim Walzen höchstfester Nickelbasis-Legierungen bis zu 600 MPa. Walzversuche bestätigen die Ergebnisse der numerischen Berechnungen. Mit einem Walzenpaar konnten mehr als 1000 Tonnen Draht aus Werkstoffen mit einer Umformfestigkeit von bis zu 340 MPa gewalzt werden. Bei einer höchstfesten Nickelbasis-Legierung mit einer Umformfestigkeit von 725 MPa kam es hingegen bereits nach wenigen Tonnen zum Bruch der Walzringe. Als Schadensursache stellte sich aufgrund der fraktografischen Untersuchungen und bruchmechanischen Überlegungen Risswachstum durch zyklische Ermüdung heraus. Basierend auf den Versuchsergebnissen konnte auch eine Abschätzung der zyklischen Risswachstumsparameter durchgeführt werden. Abschließend wurde noch eine lebensdauersteigernde modifizierte Walzringeinspannung aus theoretischer Sicht behandelt.

KW - Walzen

KW - Siliziumnitrid

KW - Kontaktspannungen

KW - Thermische Spannungen

KW - Bruch

KW - Rolling

KW - Silicon nitride

KW - Contact stresses

KW - Thermal stresses

KW - Fracture

M3 - Dissertation

ER -