Randschichtdesign für keramische Walzen

Neben den Werkstoffeigenschaften spielt auch das Randschichtdesign eine wichtige Rolle hinsichtlich der Einsatzgrenzen und Lebensdauer von keramischen Walzwerkzeugen. So ist das Versagensverhalten keramischer Randschichten von den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen abhängig. Diese können je nach Einsatzbedingung hohe Kontaktzugspannungen in der Randschicht bewirken, die unter Umständen zum Versagen des Bauteils führen. Einflussfaktoren sind hierbei neben den natürlichen und durch die Bearbeitung eingebrachten Fehlern auch die in der Randschicht vorh andenen Eigenspannungen, da diese sich den Kontaktspannungen überlagern. Werkzeuge zur Charakterisierung und Bewertung der Randschicht sind die röntgenographische Eigenspannungsanalyse und der Kugeldruckversuch. Diese Methoden können wichtige Hinweise zur Optimierung der Fertigungsverfahren liefern. In den vorgestellten Arbeiten kommt zur gezielten Stärkung der Randschicht ein am Fraunhofer IWM entwickeltes und patentiertes Kugelstrahlverfahren zum Einsatz. Dies bewirkt den Aufbau von hohen Druckeigenspannungen im GPa-Bereich in den randschichtnahen Bereichen und führte so zu einer hohen Steigerung der Tragfähigkeit im statischen Kugeldruckversuch. Das Verhalten kugelgestrahlter Randschichten unter Wälzbeanspruchung wurde im Amslerversuch untersucht. Die ertragbare Hertzsche Beanspruchung konnte dort um den Faktor drei angehoben werden.