Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bauteilnahe und beanspruchungsgerechte Charakterisierung des Schädigungsverhaltens von

Gusseisen mit Kugelgraphit mithilfe des Schlagzugversuchs

Die Qualifizierung von Gussbauteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) für zähigkeitsbeanspruchte Anwendungen wie z.B. in der Windenergietechnik erfolgt üblicherweise im Kerbschlagbiegeversuch. Die hier vorherrschenden Beanspruchungen sind jedoch sehr spezifisch, zeichnen sich durch einen komplexen Spannungszustand aus und können daher deutlich von der realen Beanspruchung im Bauteileinsatz abweichen. Der Schlagzugversuch bietet im Vergleich dazu eine gleichermaßen kostengünstige und benutzerfreundliche Alternative, um das Übergangsverhalten von GJS beanspruchungsgerecht zu charakterisieren. Grund hierfür ist die deutlich geringe Spannungsmehrachsigkeit in der Probengeometrie des Schlagzugversuchs, die eine wesentlich beanspruchungsgerechtere Zähigkeitsprüfung erlaubt. Die systematische Anwendung des Schlagzugversuchs für GJS-Werkstoffe ermöglicht über die Windenergietechnik hinaus auch in weiteren industriellen Anwendungen eine effizientere Zähigkeitsprüfung unter Berücksichtigung anwendungsrelevanter Beanspruchungen und stellt somit einen innovativen, ganzheitlichen Ansatz dar. Das Zähigkeitsangebot des Werkstoffs kann so vollständig ausgeschöpft werden, ohne dass Werkstoffreserven ungenutzt bleiben. Auf diese Weise können bestehende Anwendungsfelder für GJS-Legierungen erweitert und neue Anwendungsgebiete erschlossen werden, da durch eine effiziente Zähigkeitsprüfung gegebenenfalls höherfeste GJS-Werkstoffe eingesetzt werden können. Die kostengünstige Installation und Anwendung des Schlagzugversuchs ermöglicht insbesondere klein- und mittelständisch Unternehmen (kmU) eine schnelle Umsetzung und bauteilnahe Zähigkeitsprüfung. Weiterhin erlaubt die effiziente Zähigkeitsmessung eine optimale Werkstoffausnutzung, die sich vor allem in Material- und somit Kosten- und Emissionseinsparungen für klein- und mittelständische Gießereien niederschlägt. Die genannten Entwicklungen eignen sich somit vor allem für kmU aus den Gießerei- und Anwendersektoren.