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

Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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Aus dem Vergleich der Formfüllungs- und Schmiedeversuche ergibt sich, dass die
Rissbildung nicht auf den thermischen Schock, sondern auf die mechanischen Belastung
zurückzuführen ist. Das Versagen der Si3N4-Segmente wird einer mangelhaften
mechanischen Stützung der keramischen Halbringe zugeschrieben, da sich der
Warmarbeitsstahl-Formrahmen während des Vorheizens auf ca. 350°C thermisch dehnt,
während die in kaltem Zustand passgenau eingesetzten Keramiksegmente nur sehr geringe
Dehnung erfahren. Die unterschiedliche thermische Dehnung der Werkstoffe führt dazu,
dass der Formrahmen sich weitet und die Si3N4-Halbringe nur noch in ihrem Scheitelpunkt
aufliegen. Bei mechanischem Druck auf die Halbringe wird die zulässige Zugspannung an
der Innenseite der Segmente überschritten und es kommt zur Rissbildung. Eine Lösung für
dieses Problem besteht in der Aufbringung von Druckspannungen in den keramischen
Werkzeugen durch äußere Armierung.
Weitere Formgebungsversuche mit vollkeramischen Werkzeugteilen werden in diesem
Bewilligungszeitraum mit dem Werkzeug-Verbundkonzept durchgeführt, das im
Teilprojekt D1 ausführlich beschrieben ist. Zur Verdrängung des teilflüssigen Stahles wird
eine Si3N4-Stempelspitze eingesetzt, die durch das Untergesenk eingefahren wird
(Bild D-59). Die Stempelspitze wird im Teilprojekt D1 auf Warmarbeitsstahl-Stempel
aufgelötet. Vollkeramische Bauteile, insbesondere Si3N4, sind für den Einsatz in thermisch
hochbelasteten Werkzeugbereichen wie der Stempelspitze wegen ihrer hervorragenden
Hochtemperaturfestigkeit prädestiniert.
Bild D-59: Werkzeug-Verbundkonzept mit keramischer Stempelspitze aus Si3N4.