Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Beitrag zur Beurteilung des Bruchverhaltens von Hartmetall-Fließpreßmatritzen



Datum: 20.07.1989


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. H.W. Bergmann

In der Arbeit wurden handelsübliche Hartstoffe auf Wolframkarbid-Basis auf ihr Bruchverhalten hin untersucht und Aufschlüsse über den Ablauf des Werkzeugbruchs bei Fließpressmatrizen gewonnen. Die mechanische Beanspruchung wurde mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Die Rechnungen zeigten im Schultereinlaufradius eine Spannungsspitze mit Zug-Druck-Schub-Beanspruchung. Bei einem angenommenen Anriss wurde das Risswachstum berechnet.

Der Vergleich von statischer und zyklischer Biegebruchfestigkeit zeigte, dass von der statischen nicht auf die Wechselfestigkeit geschlossen werden kann. Bruchversuche mit überlagerten Zug- und Druckspannungen ergaben, dass bei den praxisüblichen Druckspannungswerten bis ca. 2.000 N/mm2 für die betrachteten Werkstoffe die Normalspannungshypothese angesetzt werden kann.

Bruchauslösend waren Gefügefehler unter der Probenoberfläche, es kam nicht zur Bildung von Oberflächenrissen. Eine Werkstoffoptimierung sollte daher die Verringerung der Zahl der Gefügefehler anstreben.

Die Ergebnisse der Arbeit zeigten, dass ein „Leben mit dem Riss“ möglich ist, wenn dieser auf relativ kurzer Distanz auf eine Druckspannungszone stößt. Die praxisüblichen Werkzeugbelastungen liegen im groben Streubereich der Bruchfestigkeiten dieser Werkstoffe. Zur Auslegung von Fließpreßmatritzen sollten daher statistische Aussagen von Bruchversuchen, auch mit Unterstützung von Finite-Elemente-Rechnungen, einbezogen werden.