Projektbereich D Lugscheider, Erich 383 Projektbereich D ... - SFB 289

2.3.3.3 Thermoschockuntersuchungen
Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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Die Thermoschockuntersuchungen wurden in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt D3 am
MCh für alle Teilprojekt durchgeführt. Diese Thermoschocktests wurden auf einem eigens
dafür entwickelten Prüfstand durchgeführt. Dafür wird eine Flachprobe in einen Halter
geklemmt. Anschließen wird ein heißer Gegenkörper (1200°C) auf die Probe gepresst. Die
Parameter waren zum einen die Last (78MPa), die Haltezeit (5s), sowie die Pause
zwischen den Kontaktzeiten (10s). In der Pause wird die Probe in einer Stickstoffatmosphäre
gekühlt. Dieser Zyklus wurde 500 Mal wiederholt. Alle in Teilprojekt D1
entwickelten Schichten wurden diesem Test unterzogen. Die gelöteten keramischen
Panzerungen wurden diesem Test nicht unterzogen, da einerseits die vollkeramischen
Werkzeuge (D2) untersucht wurden und andererseits bei gelöteten Werkzeugen nur die
Wiederaufschmelztemperatur des Lotes von Interesse ist. Als Ergebnis ist festzuhalten,
dass alle Schichten diesen Versuch einwandfrei überstanden. Es konnten weder
Delamination noch Rissbildung innerhalb der Schichten festgestellt werden. Diese
Feststellung ist sowohl für die thermisch gespritzten Schichten als auch für die mittels
PVD abgeschiedenen Schichten gültig. Damit erfüllen alle eingesetzten Dünn- und Dickschichten
die Anforderung der Thermowechselbeständigkeit, die für den Einsatz im Thixoformingwerkzeug
erforderlich sind.
2.3.3.4 Stauchversuch
In Zusammenarbeit mit dem Projektbereich E „Formgebung“ wurden Stauchplatten für die
Stahlformgebung beschichtet. Die beschichteten Stahl- und TZM-Platten wurden am IBF
betriebsnah in Mittelserie getestet. Nach den Versuchen wurden die Platten mittels XRD,
REM und EDX auf Veränderungen hinsichtlich Struktur und Zusammensetzung
untersucht. Dabei konnten folgende Ergebnisse ermittelt werden:
Es wurden 50 Stauchversuche mit folgenden Parametern durchgeführt. Die durchschnittlich
aufgebrachte Last betrug 65kN. Dabei schwankte die Last der einzelnen
Versuche, bedingt durch die unterschiedlichen Vorwärmtemperaturen der Proben,
zwischen 45kN und 120kN. Die sich daraus ableitenden lokalen Spannungen überschreiten
stellenweise die Nennlast von 65kN. Dadurch kam es bei den thermischen Spritzschichten
zu lokalen Delaminationen, da die in Teilprojekt D3 ermittelte prozesstechnische
Druckgrenze von 78MPa überschritten wurde. Die gemittelte Versuchstemperatur betrug
1260°C. In Bild D-36 ist beispielhaft ein Kraft-Weg-Diagramm eines Versuches
dargestellt. Für die Versuche wurden zylindrische Proben mit einem Ausgangsdurchmesser
von 30mm und einer Höhe von 48mm auf eine Höhe von 38mm gestaucht (Bild D-36).