MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
A 1.4
26
FORSCHUNGSSCHWERPUNKT
COMET K2 MPPE
Strategisches
Forschungsprojekt
Strategische Forschungsprojekte
Werkzeuge für die Prozesskettensimulation
Ziel dieser Arbeit ist die durchgehende numerische Simulation des Herstellungspro-
zesses (Schwerkraftkokillenguss, T6 Wärmebehandlung, mechanische Bearbeitung)
eines Aluminiumgussbauteils mittels Multiphysik-Simulationen. Dabei werden Berech-
nungen von unterschiedlichen physikalischen Disziplinen mit unterschiedlichen Simu-
lationsprogrammen wie MAGMA, ProCast, ABAQUS und DEFORM durchgeführt. Ziel des
Projekts ist es, den Einfluss dieser Prozessschritte auf die Lebensdauer des Bauteils un-
ter zyklischer isothermer Beanspruchung zu quantifizieren. Mit einer solchen Prozess-
kettensimulation ist eine Optimierung des Bauteils und in weiterer Folge des gesamten
Herstellungsprozesses möglich. Folgender Nutzen kann daraus gezogen werden:
●
Optimierung des Gießprozesses durch Gießsimulation.
●
Vorhersage von mechanischen Eigenschaften durch die Vorhersage des Gefüges.
●
Bestimmung von Prozessparametern für eine abgestimmte Wärmebehandlung.
●
Einstellen gewünschter Eigenschaften (z.B. Festigkeit) durch gezielte Prozessführung.
●
Minimierung der Nachbearbeitung (Bohren, Fräsen,..) durch optimierte Gussformen.
●
Hohe Maßhaltigkeit durch Vorhersage des Verzugs während des Erstarrens.
●
Minimierung von „Trial and Error“ in der Entwicklung und Reduzierung von Ausschuss.
●
Leichtbau und Maximierung der Lebensdauer durch bessere Materialausnützung
Mit Hilfe der Gießsimulation (Abbildung 1) können Formfüllung und Erstarrung simuliert
werden. Dabei lassen sich unterschiedliche Variationen der Prozessparameter testen, wie
etwa Füllzeit, Kühlung der Kokille, Positionierung des Speisers, Geometrie des Angusssys-
tems, verschiedene Legierungselemente etc. Berechnet werden das Verhalten der Strö-
mung der Schmelze während der Formfüllung, der Sekundärdendritenarmabstand (SDAS),
Abb. 1: a) Laborgeometrie Stufenplatte für Abgüsse; b) Simulation
des Schwerkraftgusses; c) Simulation der Porenverteilung;
d) Simulation des Sekundärdendritenarmabstandes
Abb. 2: a) Chargierung der Stufenplatten für WBH; b) Wärmebehandlung
der Stufenplatten; c) Simulation Eigenspannungen durch WBH;
d) Simulation Verzug der Stufenplatten durch WBH
Data transfer,
Scripts
Data transfer,
Scripts
a)
a)
Kokillenguss
Wärmebehandlung
b)
b)
c)
c)
d)
d)