270 Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 
Die metallischen Abriebspuren zeigen, dass der Kontakt zwischen metallischem 
Klemmring und Keramikflansch nur in einem kleinen Bereich nahe der Kante des 
Keramikteiles erfolgte. Vermutlich sind die radialen Risse zuerst entstanden. Durch die im 
Einsatz auf die Walze wirkenden Kräfte wurden die Fragmente anschließend gebogen und.“ 
in Folge eine sehr hohe Druckbeanspruchung auf die Kante ausgeübt. Dies führte 
schließlich zum Absplittern der Kante. Bei einigen Bruchstücken wurden derartige Risse, 1" 
die stabil bis in eine Tiefe von ca. 5 mm gewachsen sind, gefunden. Bei anderen KW. 
Bruchstücken ist die Kante vollständig weggebrochen. gio 
Es gibt keine Hinweise dafür, dass mögliche Beschädigungen auf der Arbeitsfläche der * 
Walzen zur Bildung von Rissen geführt haben und damit versagensauslösend waren (auf I.‘ 
keiner einzigen Bruchfläche startet das Versagen an der Oberfläche). Wit: 
wo 
gr 
3. DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN I 
oA 
In keiner der beiden Walzen ist die Klemmverbindung optimal. Bei den im Betrieb fms 
erzeugten Walzkräften kann der Keramikring relativ zur Stahlnabe rotieren. Bei Walze B Hafie VON 
wurde durch die fraktographischen Untersuchungen nachgewiesen, dass es bereits vor Walze in 0 
dem Totalversagen zur Rissbildung in radialer Richtung gekommen ist. Das bedeutet, Itdie Kle 
dass während des Betriebes Zugspannungen von mehreren hundert MPa in der Keramik zwischen 
aufgetreten sein müssen. Für das Entstehen dieser Zugspannungen haben wir folgende Spalt von 
vier Möglichkeiten in Betracht gezogen: Tamperat 
{m einen 
1.) Thermische Spannungen in der Walze wines) 
Durch das Walzen des Feinstpulvers erhitzt sich die Oberfläche der Walze: fps 56 
Zugspannungen können entstehen wenn sich der Flansch der Walze nicht im selben nes Si 
Ausmaß wie die Oberfläche erwärmt (die weniger stark ausgeprägte Erwärmung des Mo 
Flansches entsteht da die Wärme durch das umliegende Metallteil besser abgeleitet wird). Wie. 
Naherungsweise kann dies durch eine einfache Abschätzung gezeigt werden (für eine 
detaillierte Bewertung wäre aber eine genaue Analyse nötig): Iles 
Die im Be! 
Die Breite des Flansches beträgt 1/3 der Breite der Walzenoberfläche (Bild 6) weswegen live dazu 
er nicht so formbeständig ist. Durch die Erwärmung entstehen in der Walzenoberfläche Belastung 
Druckspannungen die geringer sind als die im Flansch entstehenden Zugspannungen. aber kein 
entstehen 
"1 Im „worst case“ Szenario kommt es zu folgenden hohen Zug 
; ; ; Kräftegleichgewichten: / 
) Reibso 
h1 b1-hy-o4 = -Do-h2:62 x es 
a ß ; ol Während 
| h2 mit hy = hound by = 3b, gilt dann: = -3 se 
Cd aufgebrac 
b2 Der Unterschied der Thermospannungen beträgt somit: Walzenob 
feng A; 
Bild 6: Keramikring AG =63-01=E-q.AT = + 62 2) 
(Querschnitt) 3 Diese Ub 
Nalze no 
Das verwendete Si3N4 hat einen E-Modul von E = 300 GPa und einen Wärme- Nazar ar 
ausdehnungskoeffizienten a von 3,2 x 10° [1/K]. Fur die Obergrenze der Spannung folgt Dehnung 
dann näherungsweise: 
(1; 
(