Thermophysikalische Daten eines Warmarbeitsstahls mit hoher Wärmeleitfähigkeit

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1 Thermophysikalische Daten eines Warmarbeitsstahls mit hoher Wärmeleitfähigkeit Tagung des Arbeitskreises Thermophysik, Berlin, Deutschland E. Kaschnitz Österreichisches Gießerei-Institut Leoben, Österreich 1

2 Proceedings of the 111 th Metalcasting Congress, Mai 2007, Houston, Texas, USA: I. Valls, Rovalma S.A., Terrassa, Spanien Taking advantage of some recently developed quantum mechanics models for phonon and electron scattering in steels as a function of alloying elements presence and distribution, a hot tool steel with a thermal conductivity of more than 60 W/mK (450 Btu in/ft 2 h F) has been developed. This steel 2

3 Wärmeleitfähigkeit von Warmarbeitsstahl (X38 Cr Mo V 5 1) Wärmeleitfähigkeit, W/Km (W300 ISODISC) W360 ISOBLOC Temperatur, C 3

4 Temperatures at a tool-steel die-surface in high-pressure diecasting: Casting in die Air cooling Spray Air cooling cooling Temperature, C Stress, MPa -400 Cut of a fraction of die and melt Die closed Die open Die open Die closed Time, s

5 Tool-steel die in high-pressure die-casting during solidification: After 1 second Temperature Normal stress in vertical direction 5

6 Tool-steel die in high-pressure die-casting during solidification: After 5 seconds Temperature Normal stress in vertical direction 6

7 Tool-steel die in high-pressure die-casting during solidification: After 20 seconds Temperature Normal stress in vertical direction 7

8 Tool-steel die in high-pressure die-casting at open die: After 30 seconds Temperature Normal stress in vertical direction 8

9 Tool-steel die in high-pressure die-casting during spraying: After 40 seconds Temperature Normal stress in vertical direction 9

10 Tool-steel die in high-pressure die-casting at the end of cycle: After 55 seconds Temperature Normal stress in vertical direction 10

11 Examples of die damage: Thermal fatigue cracks Fracture of the entire die 2 10mm 1 11

12 Charakterisierung des Werkstoffs Rovalma HTCS-130 von Raumtemperatur bis 700 C: Spezifische Wärmekapazität: NETZSCH DSC 404 Pegasus Spezifische Masse bei Raumtemperatur: Sartorius ED224S Thermische Ausdehnung: NETZSCH DIL 402 CD Temperaturleitfähigkeit: NETZSCH LFA 427 Berechnung der temperaturabhängigen Dichte Berechnung der temperaturabhängigen Wärmeleitfähigkeit Detaillierte Ergebnisse: Kaschnitz, Hofer, Funk, Giesserei, Band 97 (2010),

13 Wärmeleitfähigkeit von Warmarbeitsstahl (X38 Cr Mo V 5 1) Wärmeleitfähigkeit, W/Km (W300 ISODISC) W360 ISOBLOC Temperatur, C 13

14 Wärmeleitfähigkeit von Warmarbeitsstahl im Vergleich zu Rovalma HTCS Wärmeleitfähigkeit, W/Km Rovalma HTCS (W300 ISODISC) W360 ISOBLOC Temperatur, C 14

15 Wärmeleitfähigkeit von Warmarbeitsstahl im Vergleich zu Rovalma HTCS Wärmeleitfähigkeit, W/Km Rovalma HTCS-130 Firmenangabe Rovalma (W300 ISODISC) W360 ISOBLOC Temperatur, C 15

16 Wärmeleitfähigkeit von Warmarbeitsstahl und Rovalma HTCS-130 im Vergleich zu Reineisen 60 Wärmeleitfähigkeit, W/Km Temperatur, C Rovalma HTCS-130 Firmenangabe Rovalma (W300 ISODISC) W360 ISOBLOC Codata Reineisen RRR

17 Schlussfolgerungen: Die hohe Wärmeleitfähigkeit ist vorhanden, sie fällt im Arbeitsbereich aber stark ab, ist aber noch immer sehr gut Die Warmfestigkeit wird sich noch zeigen Die recently developed quantum mechanics models sind vermutlich fein verteilte Karbide in der Eisenmatrix Im Moment ist der Einsatz überwiegend beim Blechpressen von Karosserieteilen Der Druck auf andere Edelstahlhersteller steigt Höhere Standzeiten sind zu erwarten geringere Werkzeugkosten, geringere Produktkosten 17

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