Korrosion beeinflusst die Schwingfestigkeit von Aluminiumbronze
Unter künstlicher Meerwasseratmosphäre fällt die Schwingfestigkeit der untersuchten Aluminiumbronze 25-28 Cu3 mit zunehmender Schwingspielzahl stärker ab als an Luft. Bis über 100 Millionen Schwingspiele zeigte sich kein Abknicken der Korrosionswöhlerlinie. Die Ergebnisse erweitern damit die experimentelle Grundlage für die Auslegung langzeitbeanspruchter Schiffspropeller.
Wanddicke und Gefüge
Wanddicke beeinflusst die Schwingfestigkeit
Bei den untersuchten Werkstoffzuständen lag die Schwingfestigkeit von Proben aus 400 Millimeter dicken Gussbereichen rund 16 Prozent niedriger als bei Proben aus 40 Millimeter dicken Bereichen. Dickwandige Bereiche kühlen beim Gießen langsamer ab. Dadurch verändern sich Gefüge und Schwingfestigkeit.
Fehlstellen im Gefüge berücksichtigen
Metallographische und fraktographische Analysen identifizierten Poren, Mikrolunker sowie Größe und Form der κ-Ausscheidungen als relevante Einflussgrößen. Randnahe Fehlstellen erwiesen sich als besonders bedeutsam. Die Formstofffeuchte hatte innerhalb der untersuchten Randbedingungen dagegen keinen eindeutig signifikanten Einfluss auf die Schwingfestigkeit.
Grundlage für eine werkstoffgerechte Auslegung
Aus den experimentellen Ergebnissen leitete das Fraunhofer LBF Ansätze für die Bemessung von Bauteilen aus Aluminiumbronze ab. Dabei lassen sich Korrosion, Wanddicke und die Streuung der Werkstoffeigenschaften berücksichtigen. Für einzelne Unterschiede zwischen den Projektergebnissen und bestehenden Empfehlungen des DNV besteht weiterer Klärungsbedarf.
WAAM bietet Potenzial für Propellerreparaturen
Mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) gefertigte Proben aus Cu 6328 zeigten unter künstlicher Meerwasseratmosphäre ein hohes Schwingfestigkeitspotenzial. Die Ergebnisse zeigen Potenzial für die Reparatur beschädigter Schiffspropeller. Für eine weitergehende Anwendung besteht Forschungsbedarf.