Advertisement

Keramische Zeitschrift

, Volume 68, Issue 2, pp 99–109 | Cite as

Ermüdung von Hartmetallen im Gigacycle-Bereich — Prüftechnik und Werkstoffverhalten

  • H. Danninger
  • A. B. Kotas
  • B. Weiss
01.04.2016|Forschung & Technik|Ausgabe 2/2016
  • 6 Downloads

Kurzfassung

Hartmetallwerkzeuge kommen sehr oft bei Anwendungen mit wechselnder Belastung zum Einsatz; Ermüdungsprüfungen bis zu sehr hohen Lastspielzahlen sind deshalb gut geeignet, um das Schwingfestigkeitsverhalten zu erfassen und vor allem Defekte und Schwachstellen im Werkstoff zu identifizieren. Wie gezeigt wird, hat sich für die harten und relativ spröden Hartmetalle die Ultraschall-Resonanzprüfung bei 20 kHz im Zug-Druck-Modus als besonders geeignet erwiesen, weil sogar bis N = 10E10 kurze Prüfzeiten von wenigen Tagen möglich sind und ein größeres Probenvolumen belastet wird, was die Identifizierung von Einzeldefekten erleichtert. Damit konnte nachgewiesen werden, dass für Hartmetalle eine echte „Dauerfestigkeit“ („fatigue limit“) nicht existiert. Das Versagen der Hartmetalle ist nicht defekt-, sondern gefügekontrolliert. Die Brucheinleitung geschieht von der Oberfläche aus, was auf sehr gleichmäßige Gefüge hinweist.

Stichwörter

Hartmetall Ermüdung Ultraschall-Resonanzprüfung Dauerfestigkeit Rißinitiierung 

Gigacycle Fatigue of Hardmetals — Testing Procedure and Material Behaviour

Abstract

Hardmetal tools are frequently fatigue loaded in service. Therefore, fatigue testing up to high loading cycles numbers are well suited to characterize material behaviour under cyclic loading and in particular to identify defects. As is shown here, ultrasonic resonance testing at 20 kHz in push-pull mode is well suited for the hard and fairly brittle hardmetals. It enables testing up to N = 10E10 cycles within a few days and, through the larger loaded volume, increases the chance to find singular defects. It could be shown that there is no “fatigue limit” for the hardmetals — but the S-N curves consistently drop. Failure is microstructure controlled and not defect controlled, and initiation starts from the surface, which features indicate a very clean and regular microstructure.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. Exner, H.E.: Internat. Met. Rev. 4 (1979) 149–73Google Scholar
  2. Roebuck, B.: Internat. J. Refract. Met. Hard Mater.: 13 (1995) 265–279CrossRefGoogle Scholar
  3. Gee, M., Gant, A., Roebuck, B., Mingard, K.P., In V.K Sarin, Llane, L., Mari, M. (Eds.): Comprehensive Hard Materials. Volume 1: Hardmetals. UK: Elsevier Ltd. Oxford (2014)Google Scholar
  4. Roebuck, B., Almond, E.A.: Internat. Mater. Rev. 33 (1988) 90–110CrossRefGoogle Scholar
  5. Shatov, A.V., In V.K Sarin, Llanes, L., Mari, D. (Eds.): Comprehensive Hard Materials. Volume 1: Hardmetals. UK: Elsevier Ltd. Oxford (2014)Google Scholar
  6. Llanes, L., Anglada, M., Torres, Y., In V.K. Sarin, Llanes, L., Mari, D. (Eds.): Comprehensive Hard Materials. Volume 1: Hardmetals. UK: Elsevier Ltd. Oxford (2014)Google Scholar
  7. Schleinkofer, U., Sockel, H.G., Gorting. K., Heinrich, W.: Mater. Sci. Eng. A: (1996) 209, 313CrossRefGoogle Scholar
  8. Anhai, Li., et al.: Materials and design 45 (2013) 271–278CrossRefGoogle Scholar
  9. Klünsner, T., Marsoner, S., Ebner, R., Pippan, R., Glatzle, J., Puschel, A.: Procedia Eng. (2010)Google Scholar
  10. Sohar, Ch.: Springer Theses. Heidelberg-Dordrecht-London-NewYork (2011)Google Scholar
  11. Furuya, Y., Matsuoka, S., Abe, T.: Met. Mat. Trans. A 34A (2003) 2517CrossRefGoogle Scholar
  12. Furuya, Y., Matsuoka, S., Abe, T.: Met. Mat. Trans. A 35A, 3737 (2004)CrossRefGoogle Scholar
  13. Sohar, C., Betzwar-Kotas, A., Gierl, C., Danninger, H., Weiss B.: Internat. J. Mat. Res. 101 (2010)Google Scholar
  14. Kitagawa, H., Takahashi, S.: Proc. 2nd Internat. Conf. Mech. Behaviour of Metals, Boston MA; ASM, Metals Park OH, 627 (1976)Google Scholar
  15. Christodoulou, L., Larsen, J.M.: JOM 56 No.3, 15 (2003)Google Scholar
  16. Murakami, Y., Yokoyama, N.N., Nagata, J.: Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 25 (2002) 735CrossRefGoogle Scholar
  17. Sonsino, C.M.: Konstruktion No.4, 87 (2005)Google Scholar
  18. Mason, W.P.: Ultrasonics, van Nostrand, N.Y. (1950)Google Scholar
  19. Neppiras, E.A.: Proc P.: ASTM, 691, (1959)Google Scholar
  20. Stickler, R., et al.: Ultrasonic Fatigue, AIME, Seven Springs USA (1981)Google Scholar
  21. Weiss, B., et al.: Metall 34 (1980) 636Google Scholar
  22. Llanes, L.: EPMA, Winterev. workshop (2009)Google Scholar
  23. Danzer, R.: Proc. 12th Internat. Plansee Seminar, Hrsg. H. Bildstein, H.M. Ortner. Reutte,: Vol.2, 183 (1989)Google Scholar
  24. Mayer, H.: Internat. J. Fatigue 28 (2006) [11] 1446–1455CrossRefGoogle Scholar
  25. Bathias, C., Paris, P.: Gigacycle fatigue in mechanical practice M. Dekker (2005)Google Scholar
  26. Sohar, Ch., Betzwar-Kotas, A., Gierl., Weiss, B., Danninger H.: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 39 (2008) [3] 248CrossRefGoogle Scholar
  27. Perry, A.J., et al.: Surf. Coat. Technol. 81 (1996) 17–28CrossRefGoogle Scholar
  28. Danninger, H., Xu, C., Khatibi, G., Weiss, B., Lindqvist, B.: Powder Metallurgy 55 (2012) [5] 378CrossRefGoogle Scholar
  29. Mingard, K.P., Roebuck, B.: UFTH Project, Final Report (2013)Google Scholar
  30. Betz, W., Track, W.: 109th AIME Meeting, Las Vegas (1980)Google Scholar
  31. Spoljaric, D., Weiss, B., Danninger, H.: PM 94, Volume 2, Paris (1994)Google Scholar
  32. Llanes, L., Torres, Y, Anglada, M.: Acta Materialia 50 (2002) [9] 2381CrossRefGoogle Scholar
  33. Weiss, B., Stickler, R.: Proc. 11th Internat. Plansee Seminar (1985)Google Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

Authors and Affiliations

  1. 1.TU WienInstitut für Chemische Technologien und AnalytikWienAustria

Personalised recommendations