Chapter 19. Verformungslokalisierung und Spanbildung in Inconel 718

  1. em. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. h.c. mult. H. K. Tönshoff and
  2. Dr.-Ing. C. Hollmann
  1. R. Clos,
  2. H. Lorenz,
  3. U. Schreppel and
  4. P. Veit

Published Online: 30 SEP 2005

DOI: 10.1002/3527605142.ch19

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

How to Cite

Clos, R., Lorenz, H., Schreppel, U. and Veit, P. (2004) Verformungslokalisierung und Spanbildung in Inconel 718, in Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe (eds H. K. Tönshoff and C. Hollmann), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, FRG. doi: 10.1002/3527605142.ch19

Editor Information

  1. Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, Universität Hannover, Schönebecker Allee 2, 30823 Garbsen, Germany

Publication History

  1. Published Online: 30 SEP 2005
  2. Published Print: 14 DEC 2004

ISBN Information

Print ISBN: 9783527312566

Online ISBN: 9783527605149

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Keywords:

  • Hochgeschwindigkeitsspanen;
  • Inconel 718;
  • Verformungslokalisierung;
  • Spanbildung

Summary

Verformungslokalisierung und deren Rolle bei der Spanbildung in Inconel 718 wurden unter Hochgeschwindigkeitsbedingungen experimentell untersucht. Die mechanische Beanspruchung erfolgte mit einer modifizierten Split-Hopkinson-Pressure-Bar Anordnung unter Verwendung geeigneter Probentypen. Simultan zum mechanischen Antwortverhalten konnten mit einer speziell entwickelten high-speed Infrarotmesstechnik während der Verformungslokalisierung bzw. der Segmentspanbildung auch Temperaturfelder ermittelt werden. Die Mikrostruktur wurde mittels SEM, TEM und lichtmikroskopisch untersucht. Durch Analyse von Kornstreckung und -drehung wurden u.a. Verformungsverteilungen im Spanwurzelbereich und in Spansegmenten quantifiziert. Es wurde nachgewiesen, dass Verformungslokalisierung in Verbindung mit damage-Prozessen der Grundprozess der Spansegmentierung in Inconel 718 ist. Die Lokalisierung basiert auf einer thermoplastischen Instabilität und geht mit einer moderaten Temperaturerhöhung um ca. 400 °C in der Lokalisierungszone einher. Mikrostrukturell wird eine lokale Texturierung beobachtet, die über Orientierungsentfestigung die Instabilität verstärken kann. In der Endphase der Lokalisierung wurde Materialtrennung nachgewiesen, wobei sich nachfolgend abhängig vom vorherrschenden Spannungszustand ein Scherriss bzw. durch einen Reib- und Schweißprozess ein scharf begrenztes Scherband entwickeln können.

Adiabatic strain localization and its role at chip formation in Inconel 718 are investigated experimentally under high-speed deformation conditions. The mechanical loading is realized by a modified Split-Hopkinson-Pressure-Bar technique. Different set-ups and specimens are used for the investigation of adiabatic shear banding and the cutting experiments. Temperature fields are measured during strain localization and segmented chip formation, respectively, by means of a specially developed high-speed infrared-technique simultaneously with the mechanical response. The microstructure is investigated by SEM, TEM and light microscopy. Analysing the stretching and rotation of grains, the strain distribution is determined in chip segments and in root chips. It is shown, that adiabatic strain localization connected with damage processes is the fundamental process of chip segmentation in Inconel 718. The localization is based on a thermo-plastic instability and is accompanied by an only moderate increase of the temperature (about 400 °C) in the region of localization. There is a local texture, which may enhance the instability due to orientation softening. Separation of the material occurs in the final stage of the unstable strain localization. Afterwards, a sharp shear band or a crack develops, depending on the stress state. The shear band is the result of friction and welding processes.