Vorhersage von Gefüge und lokalen Eigenschaften für Kurbelgehäuse aus GJV

Dr.-Ing. Achim Egner-Walter, MAGMA GmbH, Aachen; Dipl.-Ing. Norbert Zenker, Audi AG, Neckarsulm; Dipl.-Ing. Eric Fritsche, Eisenwerk Brühl GmbH, Brühl

Vortrag anlässlich: Gießtechnik im Motorenbau 2011, 6. VDI-Tagung mit Fachausstellung, Februar 2011

Kurzfassung

Aufgrund ungleichmäßiger Abkühlbedingungen entstehen in Gussteilen lokal unterschiedliche Gefüge, die wiederum zu lokal unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften führen. Diese beeinflussen das Verhalten der Bauteile unter Last sowie deren Lebensdauer deutlich. Eine virtuelle Auslegung von Gussteilen kann daher nur dann effektiv durchgeführt werden, wenn die Fertigungssimulation in die Betriebsfestigkeitsberechnung integriert wird.

Das hierzu erforderliche Schließen der Lücke zwischen den bisher verfügbaren Ergebnissen der Gießprozesssimulation und lokalen zyklischen Werkstofffestigkeiten von Eisengusswerkstoffen wird derzeit im Rahmen des BMBF-Forschungsprojektes MABIFF untersucht. Erste Ergebnisse für Gusseisen mit Vermikulargraphit werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Bei Gusseisen mit Vermikulargraphit gibt es im Wesentlichen zwei festigkeitsrelevante Gefügekenngrößen: die Form und Größe der Graphitpartikel sowie die Ferrit-Perlitverteilung in der Matrix. Für die Simulation der Gefügeentstehung ist es notwendig, die metallurgischen Prozesse bei der Erstarrung und der eutektoiden Umwandlung zu verstehen und mathematisch zu beschreiben. Dazu wurden vorhandene Modelle im Bereich der Erstarrung erweitert und ein neues Modell zur Vorhersage der Ferrit-/Perlitverteilung entwickelt. Die Modelle wurden an Probekörpern und dem Audi 3,0l V6 TDI Kurbelgehäuse aus GJV-450 validiert. Die gemessenen und berechneten Gefügeverteilungen für Probekörper und Kurbelgehäuse werden im Rahmen des Beitrags vergleichend dargestellt und diskutiert.

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