Forschungsprojekt „Gusshaut“

Bei der Nutzung und Bemessung von Gussbauteilen aller Art ist die Gusshautrandzone auf Grund ihrer im Vergleich zum angrenzenden Grundwerkstoff geänderten Mikrostruktur bei der Bauteilauslegung zwingend zu berücksichtigen. Bisherige Maßnahmen die Gusshaut lediglich durch ihre Rauheit mit Abschlagfaktoren in der Bauteilauslegung zu berücksichtigen, beziehen nicht die Wirkung von in der Gusshautrandzone befindlicher Ungänzen oder geänderter Werkstoffeigenschaften mit ein. Es fehlen insbesondere Kenntnisse über das zyklische Werkstoffverhalten der randnahen Zonen sowie ein Bemessungskonzept, um die Gusshautrandzone entsprechend ihrer lokalen Beanspruchbarkeit berücksichtigen zu können.

Im Forschungsprojekt werden die typischen Ungänzen praxisnaher Komponenten aus Kugelgraphitguss mikrostrukturell untersucht und diese Ungänzen gezielt in Versuchskörpern reproduziert. Anschließende zyklische Materialcharakterisierungen an unterschiedlichsten Probengeometrien, die aus den Randzonen der Versuchskörper entnommen werden, geben Aufschluss über zulässige, zyklische Beanspruchbarkeiten in den Randzonen insbesondere bei Vorhandensein von Randzonenungänzen. Durch die Implementierung numerischer Modelle, die den graduellen Aufbau der Randzone aus Schichten unterschiedlicher zyklischer Beanspruchbarkeiten berücksichtigen, wird ein Konzept abgeleitet, um Gusskomponenten mit variabler Geometrie und Gusshautrandzone zutreffend bemessen zu können. Als Eingangsparameter dienen neben der äußeren Belastung die Formstoffparameter der Gusshautrandzone.