Untersuchungen zur Eigenspannungs- und Verzugsentstehung von induktiv gefügten artfremden Verbunden

Kurzfassung

Das thermische Fügen von artfremden Materialien, wie z.B. Hartmetall und Stahl, stellt hohe Anforderungen an die Fügetechnologie. Wegen der unterschiedlichen mechanischen bzw. thermomechanischen Eigenschaften der Fügepartner kann es zu hohen thermischen Eigenspannungen kommen, die in weiterer Folge zu einem Versagen des Verbundes führen können. Es wurde studiert, wie sich eine Variation der Frequenz beim induktiven Hartlöten auf die Fügeeigenspannungen bei Hartmetall-Stahl-Verbunden auswirkt. Zur qualitativen Beschreibung der Eigenspannungen wurden die Verformungen an der Stirnfläche des verlöteten Hartmetallzylinders gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass durch eine Variation der Lötfrequenz der lokale Umwandlungsablauf des Stahls beeinflusst wird, welches in weiterer Folge signifikante Auswirkungen auf den Eigenspannungszustand im Hartmetall hat. Die gemessenen Effekte konnten durch numerische Simulationen bestätigt werden.

Abstract

Thermal joining of dissimilar materials, like hard metal and steel, has high demands on the joining technology. Due to the different mechanical and thermomechanical characteristics of the joining partners, it can result in high thermal residual stresses, which can lead to a failure of the composite. It was investigated how a variation of the induction frequency affects the residual stresses of a hard metal-steel composite during inductive brazing. For the qualitative description of the residual stresses, the deformations on the front surface of the brazed tungsten carbide cylinder were measured. It was shown that by a variation of the induction frequency, the local phase transformation characteristic of the steel is affected. This, in further consequence, has significant effects on the residual stresses condition in the hard metal. The measured effects were confirmed by numeric simulations.