Aluminiumbronze für Schiffspropeller zuverlässig auslegen

Aluminiumbronze für maritime Bauteile

Bei großen Gussbauteilen beeinflussen Fertigungsbedingungen und lokale Gefügezustände die Beanspruchbarkeit. Im Betrieb kommt die Korrosion durch Meerwasser hinzu. In BROSS hat das Fraunhofer LBF diese Einflüsse experimentell charakterisiert und daraus Grundlagen für eine werkstoffgerechte Bauteilauslegung abgeleitet.

Beanspruchbarkeit von dickwandigen Aluminiumbronzen unter Einfluss lokaler Gefügezustände

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Bross“ wurde die quasi-statische und zyklische Beanspruchbarkeit von dickwandigen Aluminiumbronzen für die Anwendung in Schiffspropellern eingehend untersucht. Dabei stand die Bewertung des Einflusses lokaler Gefügezustände im Propeller im Mittelpunkt. Untersucht wurden dabei Einflüsse unterschiedlicher Formstoffe, Formstofffeuchten und chemischer Zusammensetzungen auf lokale Gefügezustände sowie das Auftreten von Poren. Diese Einflüsse wurden detailliert innerhalb des Vorhabens im Sinne des technologischen Größeneinflusses untersucht und dem Stand der Technik gegenübergestellt. Die Kennwerte des quasi-statischen und zyklischen Werkstoffverhaltens in Abhängigkeit dieser technologischen Parameter wurden den Gefügeparametern gegenübergestellt, die im Rahmen von metallographischen und fraktographischen Analysen ermittelt worden waren.

Einfluss von Korrosion durch Meerwasser

Neben den Einflüssen der Gefügeparameter wurde auch der überlagerte Einfluss von Korrosion durch Meerwasser auf die zyklische Beanspruchbarkeit untersucht und mit den Gefügeparametern sowie der Bauteilbeanspruchung korreliert. Ziel war es, die für die Korrosion maßgeblichen Mechanismen zu beschreiben und die für das Versagen unter mechanischer und korrosiver Beanspruchung entscheidenden Werkstoffparameter für dickwandige Aluminiumbronzen zu identifizieren.

Die Ergebnisse aus BROSS helfen, Fertigungsbedingungen, Wanddicken, Gefügeeigenschaften, lokale Fehlstellen und korrosive Einsatzbedingungen differenzierter bei der Bauteilauslegung zu berücksichtigen. Damit entsteht eine belastbarere Grundlage für die zuverlässige und ressourcenschonende Auslegung von Schiffspropellern und anderen hochbeanspruchten Bauteilen aus Aluminiumbronze.

Experimentell abgesicherte Kennwerte machen Werkstoff- und Korrosionseinflüsse für eine zuverlässige Bauteilauslegung nutzbar!

Förderung 

Das Forschungsprojekt BROSS hatte eine Laufzeit von 3 Jahren und wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK gefördert.

Das Verbundprojekt BROSS wurde von der Mecklenburger Metallguss GmbH koordiniert. Neben dem Fraunhofer LBF waren Siemens Energy Global, Voith, Schottel, BDG und DNV beteiligt. Das Fraunhofer LBF untersuchte insbesondere die Einflüsse von Fertigungsbedingungen und Korrosion auf das zyklische Werkstoffverhalten.

Sie möchten Fertigungseinflüsse auf Aluminiumbronze bewerten, Schwingfestigkeitskennwerte für Ihre Auslegung ermitteln oder mechanische und korrosive Beanspruchungen realitätsnah untersuchen?

Das Fraunhofer LBF unterstützt Unternehmen bei der experimentellen Charakterisierung von Werkstoffen und Bauteilen sowie bei der Entwicklung anwendungsspezifischer Auslegungskonzepte.

Sprechen Sie uns an, wenn Sie die Erkenntnisse aus BROSS auf Ihre Werkstoffe, Bauteile oder Einsatzbedingungen übertragen möchten!