Bewertungskonzept und Bauteilauslegung von Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) für den Leichtbau

OptiGuss - Entwicklung eines ganzheitlichen Bewertungskonzeptes und einer lebensdauerbasierten Bauteilauslegung mittels gefügeabhängiger Schwingfestigkeitsbeurteilung von Gusseisen mit Lamellengraphit (AiF)

 

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REM-Untersuchung am Werkstoff EN-GJL-250

Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) stellt nach wie vor den wichtigsten Konstruktionswerkstoff für zahlreiche Komponenten in PKW-, Nutzfahrzeug- und Schiffsmotoren, Aggregaten zur Stromerzeugung sowie Maschinenbetten in diversen Branchen des Maschinenbaus dar. Das Gefüge und die daraus resultierenden Eigenschaften des GJL werden maßgeblich von der chemischen Zusammensetzung, der metallurgischen Prozessroute und den lokalen Abkühlbedingungen am Bauteil beeinflusst.

Die fehlende Kenntnis über den Einfluss der lokalen Gefügeausbildung, insbesondere in Bezug auf die Graphitmorphologie, erschwert die Bemessung zyklisch beanspruchter Bauteile aus GJL und verhindert die konsequente Umsetzung des Leichtbaus.

Im Forschungsprojekt OptiGuss wird dazu das dehnungs- und spannungsbasierte zyklische Werkstoffverhalten des Werkstoffs EN-GJS-250 unter Berücksichtigung des spannungsmechanischen, statistischen und technologischen Größeneinflusses untersucht. Insbesondere der technologische Größeneinfluss, der durch die lokalen Abkühlbedingungen und verfahrenstechnische Faktoren bestimmt ist, wird anhand der Graphitausprägung untersucht. Dazu wird ein Gefüge-Klassifikations-Schema für den Lamellengraphit entwickelt und mit Kennwerten aus Schwingfestigkeitsuntersuchungen an Versuchskörpern und Realbauteilen korreliert.

Die ermittelten Daten dienen anschließend dem Aufbau eines Bemessungskonzeptes, das die Abschätzung der lokalen Bauteilbeanspruchbarkeit mit Unterstützung lokaler Gefügeparameter erlaubt.