Integration der Mikroporositätsvorhersage in die schwingfeste und robuste Auslegung von hochbelasteten Aluminiumgussteilen

M.Sc. M. Weidt, MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen

Prof. Dr.-Ing. A. Bührig-Polaczek, Gießerei-Institut, RWTH Aachen University

Kurzfassung

Zyklisch belastete Aluminiumgusskomponenten unterliegen einem kontinuierlichen Druck zur Steigerung der Leistungsdichte. Dies geschieht, neben motorischen Entwicklungen mit höheren spezifischen Belastungen, insbesondere durch Gewichtsreduktion. Um beide Ziele zu erreichen, ist es notwendig, das Werkstoffpotenzial voll auszuschöpfen. Gleichzeitig benötigen robuste Fertigungsprozesse eine genaue Kenntnis der Haupteinflussgrößen, die die Verbindung zwischen Prozessparametern, Bauteildesign und Bauteilperformance herstellen. Eine geschlossene Simulationskette und die systematische Nutzung von virtuellen Versuchsplänen (DoE) versprechen die zielgerichtete Entwicklung von Bauteilen sowie die Auslegung von robusten Prozessfenstern für den Gießprozess. Dieser Beitrag stellt einen neuen Ansatz zur Berücksichtigung einer der Haupteinflussgrößen, der Mikroporosität, auf das Bauteilverhalten in der Simulationskette vor. Hierzu wurde ein Zusammenhang zwischen der vorliegenden Porositätsmenge und der hieraus resultierenden Defektgröße ermittelt. Diese Information wird genutzt, um in einem integrierten Ansatz die lokale Dauerfestigkeit am Beispiel eines Aluminiumzylinderkopfes vorherzusagen. Durch Validierungsversuche kann gezeigt werden, dass nur durch diesen integrierten Ansatz und in Verbindung mit der Berücksichtigung des Eigenspannungszustandes eine zufriedenstellende Versagensvorhersage unter zyklischer Beanspruchung möglich ist.

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robuste Auslegung von hochbelasteten Aluminiumgussteilen

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