Festigkeitsbewertung von Guss- und Umformwerkstoffen
Welche Vorteile bringt eine Festigkeitssimulation von Guss- und Umformwerkstoffen?
Nahezu alle zyklisch und zügig hoch beanspruchten Bauteile aus metallischen Werkstoffen durchlaufen während ihres Herstellungsprozesses einen Gießprozess oder eine Umformung. In den meisten Fällen werden die Materialeigenschaften während oder nach dem Formgebungsprozess zudem durch Wärmebehandlung beeinflusst. Die zügige und zyklische Festigkeit eines Bauteils wird stark durch seine Gestalt und die Belastung beeinflusst. Der Ursprung der Betriebsfestigkeit liegt jedoch im örtlich vorhandenen Werkstoffzustand. Dieser Werkstoffzustand ist überall im Bauteil unterschiedlich und wird durch den Gieß-, Umform- oder Wärmebehandlungsprozess bestimmt. Die Stärke der Unterschiedlichkeit der Eigenschaften hängt dabei vom Prozess selbst und von den Schwankungen seiner Prozessgrößen ab. Die numerische Simulation der Betriebsfestigkeit eines Bauteils oder zumindest die rechnerische Beschreibung eröffnet die Möglichkeiten
- die Nachweisversuche auf ein Minimum zu reduzieren,
- den Fertigungsprozess in Hinblick auf die Bauteileigenschaften zu kontrollieren,
- die fertigungsabhängige Bauteilqualität in die Entwicklung mit einzubeziehen,
- die Ausfallsicherheit von technischen Produkten besser abzuschätzen,
- eigenschaftsbezogene Qualitätskriterien zu definieren und zu überwachen.
Fertigungsbedingte Inhomogenitäten in Werkstoffen
Wie beurteilen wir den Einfluss des Gießens und des Umformens auf die Betriebsfestigkeit eines Bauteils?
Um die rechnerische Analyse der Bauteilbetriebsfestigkeit mit Kerbbeanspruchungskonzepten zu verbessern, widmen wir uns der Entwicklung von Methoden zur Übertragbarkeit der zügigen und zyklischen Werkstofffestigkeiten auf gegossene und umgeformte Bauteile:
- Zur Beschreibung der örtlichen Werkstofffestigkeit erarbeiten wir Korrelationen zwischen Gefügekennwerten und zügiger oder zyklischer Festigkeit.
- Die rechnerische Bewertung des Einflusses von Eigenspannungen im Bauteil auf die Bauteilbetriebsfestigkeit ist Thema unserer Methodenentwicklung.
- Die Kopplung von Fertigungssimulation und rechnerischer Betriebsfestigkeitsanalyse erhöht die Zuverlässigkeit der Ergebnisse von Lebensdauerberechnungen und ist deshalb Bestandteil unserer Arbeiten.
- Eine Verbesserung der Möglichkeiten zur Beurteilung der Bauteilqualität „Beanspruchbarkeit“ trägt wesentlich zur Produktionseffizienz bei. Die Erweiterung der Auswertungsmöglichkeiten zerstörender und zerstörungsfreier Prüfungen sowie von Schwingfestigkeitsversuchen ist ein weiterer Bestandteil unserer Arbeiten.
Welche Problemlösungen bieten wir unseren Kunden, die Guss- und Umformbauteile herstellen oder einsetzen?
Wir bieten Ihnen umfassende Beurteilungen der Zuverlässigkeit von umgeformten und gegossenen sowie von verfestigten Bauteilen unter Betriebsbelastungen an:
- Beanspruchungssimulationen belasteter Baugruppen unter Berücksichtigung von Wärmebelastungen, Kontakt, nicht-linearen Materialeigenschaften und großen Deformationen.
- Rechnerische Analysen der Schädigung umgeformter und gegossener Bauteile unter zügigen und zyklischen Belastungen, Lebensdaueranalysen.
- Einbindung von Eigenspannungen verschiedener Entstehungsursachen in Beanspruchungssimulationen und Simulation von Eigenspannungen durch Oberflächenbehandlungen sowie Schädigungsanalyse.
- Erarbeitung von Konzepten zur Einbindung von Fertigungssimulationsergebnissen in die rechnerische Betriebsfestigkeitsanalyse.
- Konzepte zur Bewertung der Schwingfestigkeit in der Qualitätssicherung.
- Rechnerische Analyse des Bauteilversagens durch Kontaktermüdung.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. André Heinrietz
+49 6151 705-271
+49 6151 705-271
Referenzen & Projekte
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