Beispiele zur Schädigung von Warmarbeitswerkzeugen

H. Berns

doi:10.3139/105.100310

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Beispiele zur Schädigung von Warmarbeitswerkzeugen

Published/Copyright: May 2, 2013

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From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 59 Issue 6

Kurzfassung

Aus Schäden bei der Verarbeitung und dem Betrieb von Warmarbeitswerkzeugen können Maßnahmen gegen frühzeitigen Ausfall abgeleitet werden. Bei der bekannten thermischen Ermüdung durchläuft die Rissfortschrittsgeschwindigkeit ein Maximum und im Maximum der Radialspannung entstehen unter der Oberfläche Querrisse, die zu Ausbrüchen führen. Die Verarbeitung von Al-Legierungen kann die Bildung harter intermetallischer Verbindungen bis hin zum Fe₂Al₅ hervorrufen, die bei Strangpress- und Druckgießwerkzeugen die thermische Ermüdung unterstützen. Das gilt auch für das Warmkammerdruckgießen von Mg-Legierungen, die in der Regel Al enthalten. Das Auftreffen der Al-Schmelze bewirkt eine Erosion vor allem an vorstehenden Stiften und Stegen einer Druckgießform. Beim Strangpressen von Cu-Legierungen kann das Eindringen von Schwermetall die Korngrenzen des Werkzeugstahles schwächen. Eine Überdosis von Schmiermittel löst in Schmiedegesenken kanalartige Erosionsschäden aus. Durch thermisch-mechanische Stahlerweichung wächst der Kantenverschleiß. Völlig vermeiden lassen sich die meisten Schädigungsformen nicht.

Abstract

Analysing the damage of hot work tools can lead to measures against premature failure. Because of remelting, thermomechanical hot working and hardening in vacuum, the metallurgical causes of failure are on the retreat. Therefore, only examples arising from the manufacture and service of tools are discussed. During the well known thermal fatigue, the crack growth rate passes through a maximum and within the subsurface maximum of the radial stress tangential cracks are generated, which cause material to break off. The processing of Al alloys may entail hard intermetallic compounds as Fe₂Al₅, which assist the thermal fatigue of extrusion and die casting tools. This also holds true for hot chamber tooling in die casting of Mg alloys, which usually contain Al. The injection of the Al melt leads to erosion, especially on protruding edges and pins. During extrusion of Cu alloys the penetration of heavy metal components may weaken the grain boundaries of hot work tool steel. A surplus of lubricating fluid tends to generate erosive channels. Thermomechanical steel softening raises the wear at tool edges. Most types of damage cannot be fully avoided. Measures are discussed to prolong the service life.

Prof. em. Dr.-Ing. Hans Berns, geb. 1935, arbeitete nach dem Studium der Eisenhüttenkunde an der RWTH Aachen von 1959 bis 1979 in der Edelstahlindustrie. Die Promotion erfolgte 1964 an der RWTH Aachen, die Habilitation 1975 an der TU Berlin. Von 1979 bis 2000 leitete er den Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum.

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Erhalten: 2004-7

Online erschienen: 2013-05-02

Erschienen im Druck: 2004-12-01

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https://doi.org/10.3139/105.100310