FORSCHUNGSSCHWERPUNKT
COMET K2 MPPE
Strategisches
Forschungsprojekt
www.mcl.at
A 1.4
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thermomechanische Spannungen bzw. Verformungen sowie Bereiche, in denen Poren mit
hoher Wahrscheinlichkeit auftreten. Die Simulationsergebnisse werden anhand einer La-
borgeometrie (Stufenplatte) validiert. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Methodik
des Datenaustausches zwischen den einzelnen Simulationsprogrammen, da dafür noch
keine standardisierten Schnittstellen und Dateiformate existieren. Eine der gestellten An-
forderungen ist die Weitergabe der relevanten Prozessparameter an nachfolgende Berech-
nungsschritte, wobei verschiedene Programmpakete zur Anwendung kommen.
Bei der Wärmebehandlung (Abbildung 2) können dabei die mechanischen Eigenschaften
des Werkstoffes eingestellt werden. Das Abschrecken ist ein sehr komplexer Vorgang (Wär-
meübergangskoeffizienten), der zwar Eigenspannungen und Verzug verursacht, bei aus-
härtbaren Legierungen aber erst den übersättigten Mischkristall liefert, der nach einer
Wärmebehandlung zu höheren Festigkeiten führt. Zur Optimierung der Wärmebehandlung
wird mit Hilfe des Programmpakets MatCalc (Material Calculator) die Ausscheidungski-
netik einer aushärtbaren Aluminiumlegierung berechnet. Die Simulation der maschinel-
len Bearbeitung (Abbildung 3) stellt hohe Anforderungen an das Modell, insbesondere die
Berücksichtigung der Eigenspannungen (elasto-plastisches Modell). Die Daten aus den
Simulationen werden mit experimentellen Methoden wie optische Vermessung, Röntgen-
diffraktometrie (Eigenspannungen in der Oberfläche) und Härtemessungen verglichen
(
Abbildung 4).
Das Projekt wurde in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Modellierung und Simulation
metallurgischer Prozesse und dem Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau der Montan-
universität Leoben sowie dem Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik der Techni-
schen Universität Graz durchgeführt.
Abb. 3: a) Simulation Wärmeentwicklung und Eigenspannungen
während mechanischer Bearbeitung; b) Mechanische Bearbeitung
der Stufenplatte
Abb. 4: a) Gefüge in den Stufenplatten; b) Porenverteilung durch Computer-
tomographie gemessen; c) Gemessener Verzug der wärmebehandelten
Stufenplatten, d) Lebensdauerkurven aus Proben der Stufenplatten
a)
Bearbeitung
Validierung
b)
a)
b)
c)
d)
Metallographie, Computertomographie, Verzugsmessung,
Eingenspannungsmessung, zyklische Materialprüfung