Ermüdung von Werkzeugstahl

 

Motivation

Die Lebensdauer von Kaltarbeitswerkzeugen beeinflusst signifikant die Wirtschaftlichkeit von Umform- und Schnittprozessen, wobei ein Kompromiss zwischen verschiedenen Eigenschaftsanforderung (z.B. hohe Härte und Verschleißwiderstand kombiniert mit ausreichender Zähigkeit und Bearbeitbarkeit) meistens aus Erfahrungswerten hergeleitet wird und eine Werkzeugauslegung entsprechend der FKM-Richtlinie unüblich ist. Die Karbid- und Einschlussverteilungen im Gefüge von konkreten Werkzeugen ist oft nicht bekannt und die FKM-Richtlinie nennt für Werkzeugstähle keine Vorgaben zur Bauteilauslegung oder Festigkeitswerte. Das führt dazu, dass oft frühzeitige Werkzeugausfälle auftreten.

Übergeordnete Ziele

• Entwicklung und Validierung eines neuen, werkstoffspezifischen Auslegungskonzeptes für mehrachsig beanspruchte Werkzeuge für den Anwendungsfall Kaltarbeit
• Schwingfestigkeits- und Rissfortschrittswerte von Werkzeugstählen in der FKM-Richtlinie ergänzen

Teilziele

• Einfluss des Gefüges (Karbidstruktur) auf Schwingfestigkeiten von Werkzeugstählen
• Experimentelle Bestimmung der Schwingfestigkeiten von Werkzeugstählen unter Umlaufbiegung, Axial-, Torsions- sowie mehrachsigen Belastungen
• Validierung Auslegungskonzept: Prüfung Bauteilgeometrien + Berechnungen nach Quadratischer Versagenshypothese (QVH)

Industriepartner

Deutsche Edelstahlwerke, Dörrenberg Edelstahl, Härterei Carl Gommann, Lohmann Edelstahl, Böhler, Hammer Werk, Köppern, GIF

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