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49,80 €ISBN 978-3-8440-7017-0Paperback216 Seiten86 Abbildungen288 g21 x 14,8 cmDeutschDissertation
November 2019
Wolfgang Andreas Kayser
Einflussfaktoren auf den Eigenspannungszustand in Hartmetall
Während des Herstellungsprozesses entstehen in Hartmetallen hohe innere Spannungen. Ursächlich sind Dehnungsinkompatibilitäten, die beim Abkühlen nach dem Flüssigphasensinterprozess aufgrund der unterschiedlichen mechanischen und thermophysikalischen Eigenschaften der Einzelphasen Wolframkarbid und Kobalt auftreten. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften bilden dabei die Hauptursache für thermisch induzierte innere Spannungen. Ein weiterer möglicher Ursprung von Dehnungsinkompatibilitäten kann in der Wiederausscheidung von im Kobalt gelöstem Wolfram und Kohlenstoff an den bestehenden Korngrenzen desWolframkarbids gesehen werden.
Ziel dieserArbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell zu erstellen, welches die Eigenspannungen II.Art in Hartmetallen temperaturabhängig wiedergibt und die oben genannten Ursachen der Eigenspannungen berücksichtigt. Hierzu werden auf Basis von jeweils fünf EBSD-Gefügebildern von WC6Co- bzw. WC20Co-Wolframmonokarbid-Kobalt-Hartmetallen geometrische Modelle erzeugt und durch finite Elemente diskretisiert. Den erzeugten Finite-Elemente-Modellen liegt zur mechanischen Beschreibung ein konstitutives Materialgesetz zu Grunde, welches die Kobaltphase kontinuumsmechanisch elastisch-viskoplastisch beschreibt. Hingegen wird die Materialverformung des Wolframkarbidsreinelastisch-orthotro pangenähert. Die Änderung der Materialeigenschaften über der Temperatur wird durch die konstitutive Materialbeschreibung berücksichtigt. Unter der Annahme, dass allein die Kobaltphase plastisch verformbar ist, werden für unterschiedliche Abkühlbedingungen die inneren Spannungen in Abhängigkeit der Temperatur bestimmt, die bei Erreichen von Raumtemperatur charakteristisch für den Eigenspannungszustand sind.
Ziel dieserArbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell zu erstellen, welches die Eigenspannungen II.Art in Hartmetallen temperaturabhängig wiedergibt und die oben genannten Ursachen der Eigenspannungen berücksichtigt. Hierzu werden auf Basis von jeweils fünf EBSD-Gefügebildern von WC6Co- bzw. WC20Co-Wolframmonokarbid-Kobalt-Hartmetallen geometrische Modelle erzeugt und durch finite Elemente diskretisiert. Den erzeugten Finite-Elemente-Modellen liegt zur mechanischen Beschreibung ein konstitutives Materialgesetz zu Grunde, welches die Kobaltphase kontinuumsmechanisch elastisch-viskoplastisch beschreibt. Hingegen wird die Materialverformung des Wolframkarbidsreinelastisch-orthotro pangenähert. Die Änderung der Materialeigenschaften über der Temperatur wird durch die konstitutive Materialbeschreibung berücksichtigt. Unter der Annahme, dass allein die Kobaltphase plastisch verformbar ist, werden für unterschiedliche Abkühlbedingungen die inneren Spannungen in Abhängigkeit der Temperatur bestimmt, die bei Erreichen von Raumtemperatur charakteristisch für den Eigenspannungszustand sind.
Schlagwörter: Hartmetall; Eigenspannungen; Finite-Elemente-Methode
Werkstoffanwendungen im Maschinenbau
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Christoph Broeckmann, Aachen
Band 19
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