Temperature and stress calculations and fatigue life prediction of grey cast iron moulds for glass forming

Abstract

The paper deals with theoretical and practical procedures for computing the temperature fields of a type of glass mould and with one of the different procedures for the computation of stress fields under special simplyfied conditions. The computation of stress fields in the glass mould is a necessary prerequisite throwing light on the development of low-cycle thermal fatigue of the mould material which results in fatigue cracks on the working surface of the glass mould and thus in its premature discarding. The calculations are implemented for a cast iron mould used for pressing roof tiles made of glass. The study presents further recommendations and suggestions of procedures to make the computations of stress fields and the conditions for the development of fatigue cracks more precise and, where possible, generalised. In future, this may be needed also for other groups of materials from which glass moulds are made and the results thus obtained could be helpful for routine work in the design of glass moulds. Die Arbeit befaßt sich mit theoretischen und praktischen Verfahren zur Berechnung von Temperaturfeldern in einer Glasform sowie mit einem der unterschiedlichen Verfahren zur Berechnung von Spannungsfeldern unter bestimmten vereinfachten Bedingungen. Die Berechnung der Spannungsfelder in der Glasform ist eine Grundvoraussetzung für die Erklärung der Entstehungsursache der thermischen Ermüdung des Formenmaterials nach einer nur geringen Anzahl von Arbeitseinsätzen. Die Ermüdung ruft Risse in der Arbeitsoberfläche der Form hervor und erfordert deren vorzeitigen Ersatz. Die Berechnungen wurden für gußeiserne Formen für Glasdachziegel durchgeführt. Die Arbeit stellt weitere Empfehlungen und Verfahren zur Präzisierung und Verallgemeinerung der Berechnung von Spannungsfeldern und Entstehungsbedingungen von Ermüdungsrissen vor. In Zukunft könnten derartige Methoden auch für andere, zur Herstellung von Glasformen verwendete Werkstoffe benötigt werden. Damit könnten die Ergebnisse Hilfestellung für Routinearbeiten bei der Entwicklung von Glasformen leisten.