Ermüdungsverhalten von hochfesten PM - Werkzeugstählen für die Kaltmassivumformung

Gerhard Jesner

Ermüdungsverhalten von hochfesten PM - Werkzeugstählen für die Kaltmassivumformung

Translated title of the contribution: Fatigue behaviour of high strength PM - tool steels for cold forging

Gerhard Jesner

Chair of Materials Physics (430)

Research output: Thesis › Doctoral Thesis

Abstract

Tools for cold forging, which are often manufactured of high performance powder metallurgically produced (PM) tool steels, fail in many cases due to fatigue. The role of the individual parts of the fatigue failure, fatigue crack initiation, fatigue crack growth and final fracture, in reference to the tool life time is little known. Therefore the fatigue crack initiation and fatigue crack growth behaviour of three tool steels with different microstructure were tested under different parameters. A special technique was developed in order to characterize the fatigue crack initiation in the scanning electron microscope (SEM) under loading conditions which are typical of cold forging dies. The fatigue crack growth behaviour for positive and negative stress ratios was studied on the basis of fatigue crack growth curves. The different fracture mechanisms which occur in the investigated tool steels were characterized by fractographs and overload experiments. On the one hand the investigations served for a better understanding of the fatigue behaviour in these steels and on the other hand to generate methods for a physically based estimation of the lifetime of fatigue loaded cold forging tools.

Translated title of the contribution	Fatigue behaviour of high strength PM - tool steels for cold forging
Original language	German
Qualification	Dr.mont.
Supervisors/Advisors	Pippan, Reinhard, Assessor A (internal) Ebner, Reinhold, Assessor B (internal)
Publication status	Published - 2007

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

fatigue tool steels cold forging fatigue crack initiation fatigue crack growth life time estimation

Cite this

@phdthesis{a1def88d147b43bc8e70d8eb3653046c,

title = "Erm{\"u}dungsverhalten von hochfesten PM - Werkzeugst{\"a}hlen f{\"u}r die Kaltmassivumformung",

abstract = "Werkzeuge f{\"u}r die Kaltmassivumformung, die h{\"a}ufig aus hochfesten pulvermetallurgisch hergestellten (PM) Werkzeugst{\"a}hlen gefertigt werden, versagen in vielen F{\"a}llen aufgrund von Erm{\"u}dung. {\"U}ber die Rolle der einzelnen Stadien des Erm{\"u}dungsversagens, Erm{\"u}dungsrissinitiation, Erm{\"u}dungsrisswachstum und Restbruch, in Bezug auf die Werkzeuglebensdauer ist wenig bekannt. An drei mikrostrukturell unterschiedlichen Werkzeugst{\"a}hlen wurden daher das Erm{\"u}dungsrissinitiationsverhalten und das Erm{\"u}dungsrisswachstumsverhalten unter verschiedenen Einflussgr{\"o}{\ss}en gepr{\"u}ft. Um das Erm{\"u}dungsrissinitiationsverhalten unter typischen Belastungsbedingungen in der Kaltmassivumformung im Rasterelektronenmikroskop (REM) zu charakterisieren wurde eine spezielle Methode entwickelt. Das Erm{\"u}dungsrisswachstumsverhalten f{\"u}r positive und negative Spannungsverh{\"a}ltnisse wurde anhand von Rissfortschrittskurven studiert. Die in den untersuchten Werkzeugst{\"a}hlen auftretenden Bruchmechanismen unter Erm{\"u}dungsbeanspruchung wurden {\"u}ber fraktographische Untersuchungen und {\"U}berlastexperimente charakterisiert. Die Untersuchungen dienten einerseits dazu, das Erm{\"u}dungsverhalten in diesen St{\"a}hlen besser zu verstehen und andererseits Methoden zur physikalisch basierten Absch{\"a}tzung der Lebensdauer von erm{\"u}dungsbeanspruchten Werkzeugen zu erstellen.",

keywords = "fatigue tool steels cold forging fatigue crack initiation fatigue crack growth life time estimation, Erm{\"u}dung Werkzeugst{\"a}hle Kaltmassivumformung Erm{\"u}dungsrissinitiation Erm{\"u}dungsrisswachstum Lebensdauerabsch{\"a}tzung",

author = "Gerhard Jesner",

note = "gesperrt bis null",

year = "2007",

language = "Deutsch",

}

TY - BOOK

T1 - Ermüdungsverhalten von hochfesten PM - Werkzeugstählen für die Kaltmassivumformung

AU - Jesner, Gerhard

N1 - gesperrt bis null

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Werkzeuge für die Kaltmassivumformung, die häufig aus hochfesten pulvermetallurgisch hergestellten (PM) Werkzeugstählen gefertigt werden, versagen in vielen Fällen aufgrund von Ermüdung. Über die Rolle der einzelnen Stadien des Ermüdungsversagens, Ermüdungsrissinitiation, Ermüdungsrisswachstum und Restbruch, in Bezug auf die Werkzeuglebensdauer ist wenig bekannt. An drei mikrostrukturell unterschiedlichen Werkzeugstählen wurden daher das Ermüdungsrissinitiationsverhalten und das Ermüdungsrisswachstumsverhalten unter verschiedenen Einflussgrößen geprüft. Um das Ermüdungsrissinitiationsverhalten unter typischen Belastungsbedingungen in der Kaltmassivumformung im Rasterelektronenmikroskop (REM) zu charakterisieren wurde eine spezielle Methode entwickelt. Das Ermüdungsrisswachstumsverhalten für positive und negative Spannungsverhältnisse wurde anhand von Rissfortschrittskurven studiert. Die in den untersuchten Werkzeugstählen auftretenden Bruchmechanismen unter Ermüdungsbeanspruchung wurden über fraktographische Untersuchungen und Überlastexperimente charakterisiert. Die Untersuchungen dienten einerseits dazu, das Ermüdungsverhalten in diesen Stählen besser zu verstehen und andererseits Methoden zur physikalisch basierten Abschätzung der Lebensdauer von ermüdungsbeanspruchten Werkzeugen zu erstellen.

AB - Werkzeuge für die Kaltmassivumformung, die häufig aus hochfesten pulvermetallurgisch hergestellten (PM) Werkzeugstählen gefertigt werden, versagen in vielen Fällen aufgrund von Ermüdung. Über die Rolle der einzelnen Stadien des Ermüdungsversagens, Ermüdungsrissinitiation, Ermüdungsrisswachstum und Restbruch, in Bezug auf die Werkzeuglebensdauer ist wenig bekannt. An drei mikrostrukturell unterschiedlichen Werkzeugstählen wurden daher das Ermüdungsrissinitiationsverhalten und das Ermüdungsrisswachstumsverhalten unter verschiedenen Einflussgrößen geprüft. Um das Ermüdungsrissinitiationsverhalten unter typischen Belastungsbedingungen in der Kaltmassivumformung im Rasterelektronenmikroskop (REM) zu charakterisieren wurde eine spezielle Methode entwickelt. Das Ermüdungsrisswachstumsverhalten für positive und negative Spannungsverhältnisse wurde anhand von Rissfortschrittskurven studiert. Die in den untersuchten Werkzeugstählen auftretenden Bruchmechanismen unter Ermüdungsbeanspruchung wurden über fraktographische Untersuchungen und Überlastexperimente charakterisiert. Die Untersuchungen dienten einerseits dazu, das Ermüdungsverhalten in diesen Stählen besser zu verstehen und andererseits Methoden zur physikalisch basierten Abschätzung der Lebensdauer von ermüdungsbeanspruchten Werkzeugen zu erstellen.

KW - fatigue tool steels cold forging fatigue crack initiation fatigue crack growth life time estimation

KW - Ermüdung Werkzeugstähle Kaltmassivumformung Ermüdungsrissinitiation Ermüdungsrisswachstum Lebensdauerabschätzung

M3 - Dissertation

ER -