MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
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WISSENSBILANZ
IV. OUTPUT & WIRKUNGEN
Highlights/Innovationen
2.
Highlights/Innovationen
Verbesserte Bauteilauslegung: Virtuelle betriebsfeste
Auslegung von Aluminium-Druckgussbauteilen
Das Ziel des Projekts ist eine verbesserte Methodik zur Berechnung der Sicherheit
gegen zyklisches Versagen von Aluminium-Druckgussbauteilen. Berechnungen nach
dem Stand der Technik zeigen eine Unterschätzung des Bauteilpotentials um den
Faktor 2. Durch das Fehlen adäquater Modelle konnte bisher die inhomogene Poren-
verteilung im Bauteil nicht mitberücksichtigt werden, wodurch es zu diesen großen
Abweichungen kam. Durch die Kombination der beiden Modelle – dem bruchmecha-
nischen Werkstoffmodell und dem statistischen Porositätsmodell – kann der Einfluss
der inhomogenen Porenverteilung im Bauteil bei der Berechnung der Sicherheit ge-
gen zyklisches Versagen berücksichtigt werden.
Die durchgehende Prozesskettensimulation vom Urformen bis zum fertigen Bauteil
und dessen Lebensdauer hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewon-
Druckgussbauteile finden breite Anwendung im Automobilbau, z.B.: Getriebegehäuse
nen. Dabei wird die gesamte Lebensdauer eines Bauteils, vom Herstellprozess mit all
seinen Prozessschritten und den daraus resultierenden mechanischen Eigenschaf-
ten, bis hin zum Versagen betrachtet.
Im ersten Teil der Arbeit wurde ein Materialmodell hergeleitet, um die Schwingfes-
tigkeit in Abhängigkeit der Porengröße zu berechnen. Dabei wurde gezeigt, dass die
Lebensdauer einer Probe bruchmechanisch beschrieben werden kann. Es wird davon
ausgegangen, dass der Riss innerhalb der ersten Zyklen an einer Pore initiiert und
danach die Lebensdauer von der Risswachstumsgeschwindigkeit durch das Gefüge
bestimmt wird. Über die Gleichung nach El-Haddad wurde ein Zusammenhang zwi-