Beurteilung der Schwingfestigkeit und Risszähigkeit von Gusseisen

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SiGuphit-B³ - Beurteilung der Schwingfestigkeit und Risszähigkeit von hochsiliziumhaltigem bzw. silizium-mischkristallverfestigtem Gusseisen zur Bestimmung von bruchmechanischen und zyklischen Kennwerten für den sicheren Einsatz dieser Werkstoffe in der Windenergiebranche und im allgemeinen Maschinenbau (BMWi)

In allen Industriezweigen und insbesondere in der Windenergie bildet Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) auf Grund seiner guten mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig guter Bearbeitbarkeit eine äußerst wichtige Werkstoffgruppe. Neben den konventionellen Werkstoffsorten mit ferritischer, ferritisch-perlitischer, perlitischer und ausferritischer Matrix kommen seit einigen Jahren vermehrt auch hochsiliziumhaltige Sorten mit ferritischer Matrix zum Einsatz. Die hohe Festigkeit basiert auf dem Mechanismus der Mischkristallverfestigung durch das Silizium. Aufgrund der ferritischen Matrix stellen sich vergleichsweise gute Bruchdehnungen bei hohen Zugfestigkeiten ein.

Für diese Werkstoffgruppe fehlen jedoch Kennwerte und Methoden zur Beurteilung der Schwingfestigkeit sowie der Risszähigkeit.

Im Forschungsvorhaben SiGuphit-B³ wird für die Werkstoffe EN-GJS-450-18, EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10 eine breite experimentelle Datenbasis zum zyklischen und bruchmechanischen Werkstoffverhalten erarbeitet, um daraus eine sichere Bewertung für Bauteile unterschiedlicher Bauteilgröße abzuleiten. Neben der Untersuchung von geometrischen und statistischen Größeneinflüssen, wird der Einfluss der Wanddicke auf das Gefüge und damit auf die Schwingfestigkeit untersucht.

Die Ergebnisse hieraus fließen in ein Bemessungskonzept für hochsiliziumhaltigen GJS ein, das es nun erlaubt, beanspruchungsabhängig den Einsatz dieser Werkstoffe für Neukonstruktionen vorzusehen. Darüber lassen sich auch bestehende Konstruktionen aus hochsiliziumhaltigem GJS und anrissbehaftete Strukturen neu bewerten.