Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erweiterung des Anwendungsspektrums von ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit auf Bauteile mit Wanddickenänderungen durch Ausnutzung inhomogener Festigkeitseigenschaften

Ziel des Vorhabens ist, einen innovativen Festigkeitsnachweis für den Einsatz bei Bauteilen aus ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) zu etablieren, bei dem die aus Geometrie und äußeren Lasten ermittelten lokal wirkenden Beanspruchungen mit den lokal im Bauteil vorhandenen Festigkeiten verglichen und in einer Schädigungsrechnung bewertet werden. Dazu sollen dickwandige Bauteile und Bauteile mit großen Wanddickenübergängen aus ADI hinsichtlich ihrer Gefüge, quasistatischer und zyklischer Eigenschaften charakterisiert werden. Durch Prozesssimulation sollen die lokalen Gefüge in ADI- Bauteilen vorhergesagt und über die Wahl geeigneter Gefügeparameter erstmals ein Werkstoffmodell erstellt werden, das eine Vorhersage der lokalen Schwingfestigkeit im Bauteil erlaubt. Somit können im Ergebnis auch unvollständig ausferritisierte Bauteile mit inhomogenen Gefügen hinsichtlich ihrer Schwingfestigkeit bewertet werden. Die Ergebnisse der Gefüge- und Eigenschaftssimulation werden mit dem Postprozessor zur Lebensdauerabschätzung verknüpft.

Der direkte Nutzen ist, dass über das Konzept und die dazu erstellten Tools insbesondere KMU mit Einzelfertigungen und Kleinserien ohne experimentellen Aufwand in die Lage versetzt werden, die Schwingfestigkeit von Bauteilen trotz inhomogener Gefüge zu bewerten. Durch das Lebensdauerkonzept können Zeit- und Kostenaufwand der Bauteilentwicklung deutlich reduziert, sowie Bauteilgeometrien zielgerichtet in Richtung Leichtbau optimiert werden. Über die mögliche Verringerung des Einsatzes teurer Legierungselementen wie Nickel oder Molybdän insbesondere bei der Herstellung von dickwandigen Bauteilen können nicht nur Materialkosten von bis zu 30% eingespart, sondern auch durch Mo verursachte Korngrenzenseigerungen vermieden und damit verbesserte mechanische Eigenschaften erzielt werden. Die Wettbewerbsfähigkeit von Bauteilen aus ADI wird damit gegenüber seinen Alternativen erhöht, wodurch bestehende Geschäftsfelder ausgebaut werden können.