Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bewertung verschiedener Graphitentartungen in Gusseisen mit Kugelgraphit

hinsichtlich ihrer Einflüsse auf die statischen und zyklischen Festigkeitseigenschaften

Im beantragten Vorhaben soll der Einfluss der Graphitmorphologie auf die statischen und zyklischen Festigkeitseigenschaften von Gusseisen mit Kugelgraphit untersucht und ein Materialmodell zur Eigenschaftsprognose und Bewertung von Gussbauteilen erarbeitet werden. Dazu ist vorgesehen, über verschiedene Gehalte der Elemente Cer und Bismut im Gusseisen eine Richtreihe unterschiedlicher Graphitentartungen und ihrer Anteile im Gefüge zu erstellen und diese über objektiv messbare Formparameter zu quantifizieren. Die Bewertung dieser Gusseisenvarianten erfolgt über statische Zugversuche sowie über Zug-Druck-Schwingfestigkeitsuntersuchungen. Im Ergebnis entsteht ein experimentell verifiziertes Modell zur Vorhersage der statischen Eigenschaften sowie der Langzeitfestigkeit in Abhängigkeit von Art und Anteil verschiedener Graphitentartungen und der Gefügematrix. Das Prognosemodell kann in den Gießereien und beim Gussproduktabnehmer eingesetzt aber auch in kommerzielle Simulationssoftware zur Vorhersage der mechanischen Eigenschaften in Gussbauteilen implementiert werden. Der direkte Nutzen für KMU besteht in einer Wissensbasis in Form eines für GJS gültigen Materialmodells, über das die Belastbarkeit von Gussteilen in Abhängigkeit von Graphitmorphologie und Matrix sicherer abgeschätzt werden kann. Somit ist es den Gießereien auch bei Auftreten von nicht klassifizierbarem oder entartetem Graphit möglich, die nach bisherigem Wissen deklarierten Ausschussgussteile sicherer zu bewerten, was den Gesamtausschuss um bis zu 10 % verringern kann. Darüber hinaus soll über eine lokale Eigenschaftsprognose eine realitätsnahe Schädigungsrechnung durchgeführt, die Sicherheit in der Bauteilauslegung erhöht und somit eine kosten- und materialeffizientere Bauteilauslegung erzielt werden können. Die Wettbewerbsfähigkeit von Bauteilen aus duktilem Gusseisen wird damit gegenüber seinen Alternativen (z.B. Stahlbauteile) erhöht, wodurch bestehende Geschäftsfelder ausgebaut werden können.