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;
(
