Schädigungsmechanische Ansätze zur gezielten Einstellung und effizienten Nutzung der Zähigkeitseigenschaften von hochsiliziumhaltigem Gusseisen mit Kugelgraphit

Ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung: IGF 20290 N


Forschungseinrichtungen:

  • RWTH Aachen Lehrstuhl für das Gesamte Gießereiwesen und Gießerei-Institut
  • RWTH Aachen Lehr- und Forschungsgebiet für Werkstoff- und Bauteilintegrität

 Laufzeit: 01.10.2018 bis 30.06.2021

 

Zusammenfassung

Das reale Zähigkeitsverhalten gegossener Bauteile aus EN-GJS wird durch den Kerbschlagbiegeversuch unterschätzt. Ziel des Vorhabens war die Untersuchung der Dehnraten-Sensitivität der GJS-Werkstoffe. 

Die im Rahmen des Forschungsprojekts „Schädigungsmechanik GJS“ generierten experimentellen und numerischen Ergebnisse zeigen, dass das Werkstoffverhalten von GJS empfindlich auf die äußere Beanspruchung, insbesondere die Dehnrate und den lokalen Spannungszustand, reagiert. Numerische Methoden wie das hier kalibrierte schädigungsmechanische Modell können zudem herangezogen werden, um das Werkstoffverhalten unter spezifischer Beanspruchung zutreffend zu beschreiben. Das hier gewonnene Wissen um die Dehnratensensitivität kann zum einen genutzt werden, um das Verfestigungspotenzial von GJS-Werkstoffen effizient auszunutzen und bereits in Bauteilauslegungsverfahren zu berücksichtigen und so Leichtbaukonzepte voranzutreiben. Zum anderen legen die Resultate nahe, dass alternative Zähigkeits-Prüfverfahren wie der vorgestellte Schlagzugversuch eine deutlich bauteilnähere, beanspruchungsgerechtere und somit effizientere Prüfung der Zähigkeit erlauben. Aktuell geplante, systematische Folge-Untersuchungen sollen sich daher auf eine alternative Zähigkeitsprüfung im Schlagzugversuch fokussieren und haben zum Ziel, das Zähigkeitspotenzial von GJS-Werkstoffen voll auszuschöpfen.