TY - THES

T1 - Einfluss von Vorkorrosion auf die statische und zyklische Festigkeit von Al-Druckgussbauteilen

AU - Schönowitz, Markus

N1 - gesperrt bis 23-05-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Fahrzeugkomponenten aus Aluminium werden im Laufe der Einsatzdauer durch Umwelteinflüsse korrosiv geschädigt. Derzeit existiert kein allgemeines Modell zur Beschreibung der Auswirkung der Korrosion auf die Bauteilfestigkeit/-lebensdauer. Zur quantitativen Abschätzung der Einsatzdauer und der maximalen Belastbarkeit sind Bauteilversuche durchzuführen. Der Einfluss der Korrosionsdauer wird durch vier unterschiedliche Vorkorrosionszeiten bzw. Korrosionsstufen abgebildet. Es erfolgte eine Analyse der korrosiven Vorschädigung an den höchstbeanspruchten Stellen von Bauteilen, an welchen auch Schwingversuche durchgeführt wurden, mittels metallographischer Untersuchungen. Dabei sind, aufgrund der Gefügezusammensetzung, sowohl Lochkorrosion als auch interkristalline Korrosion zu identifizieren. Die maximale Eindringtiefe der Korrosion wird an der Spitze der interkristallinen Korrosion gemessen und beträgt rund 250 μm. Dies entspricht einer Schädigungstiefe von rund 5 % der Wandstärke. Der starke korrosive Angriff ist auf den relativ hohen Anteil an Kupfer in der Legierung zurückzuführen. Mit Hilfe einer für die Bauteile entwickelten Prüfvorrichtung ist es möglich, diese möglichst realitätsnah zu beanspruchen. Die Prüfvorrichtung mitsamt dem Bauteil wurde mittels eines FE-Modells numerisch erfasst und die Ergebnisse mittels umfangreicher DMS-Messungen vor und während der Versuche verifiziert. Die korrosiv vorgeschädigten Bauteile wurden sowohl quasistatisch als auch zyklisch geprüft und mit den Ergebnissen unkorrodierter Bauteile verglichen. Die Auswertung der quasistatischen Zugversuche zeigt eine lineare Abnahme der Bruchkraft von rund 5 % pro Korrosionsstufe. Bei den Schwingversuchen werden neben den unkorrodierten Bauteilen die ersten beiden Korrosionsstufen geprüft. Dabei nimmt die Lebensdauer der Prüfkörper der ersten Korrosionsstufe, abhängig vom Lastniveau, um bis zu rund 40% ab. Die Lebensdauerabnahme der zweiten Korrosionsstufe ist, im Vergleich zu der unkorrodierten Versuchsreihe, mit bis zu 60% deutlich größer. Diese Festigkeits- bzw. Lebensdauerminderung ist auf die Spannungsüberhöhung durch die Lochkorrosion und interkristalline Korrosion zurückzuführen. Diese Erkenntnisse tragen zum Verständnis der Auswirkungen einer korrosiven Vorschädigung auf die Festigkeitseigenschaften von Bauteilen bei. Dadurch ist eine verbesserte Abschätzung der Auswirkungen von Korrosion bereits in der Auslegungsphase möglich.

AB - Fahrzeugkomponenten aus Aluminium werden im Laufe der Einsatzdauer durch Umwelteinflüsse korrosiv geschädigt. Derzeit existiert kein allgemeines Modell zur Beschreibung der Auswirkung der Korrosion auf die Bauteilfestigkeit/-lebensdauer. Zur quantitativen Abschätzung der Einsatzdauer und der maximalen Belastbarkeit sind Bauteilversuche durchzuführen. Der Einfluss der Korrosionsdauer wird durch vier unterschiedliche Vorkorrosionszeiten bzw. Korrosionsstufen abgebildet. Es erfolgte eine Analyse der korrosiven Vorschädigung an den höchstbeanspruchten Stellen von Bauteilen, an welchen auch Schwingversuche durchgeführt wurden, mittels metallographischer Untersuchungen. Dabei sind, aufgrund der Gefügezusammensetzung, sowohl Lochkorrosion als auch interkristalline Korrosion zu identifizieren. Die maximale Eindringtiefe der Korrosion wird an der Spitze der interkristallinen Korrosion gemessen und beträgt rund 250 μm. Dies entspricht einer Schädigungstiefe von rund 5 % der Wandstärke. Der starke korrosive Angriff ist auf den relativ hohen Anteil an Kupfer in der Legierung zurückzuführen. Mit Hilfe einer für die Bauteile entwickelten Prüfvorrichtung ist es möglich, diese möglichst realitätsnah zu beanspruchen. Die Prüfvorrichtung mitsamt dem Bauteil wurde mittels eines FE-Modells numerisch erfasst und die Ergebnisse mittels umfangreicher DMS-Messungen vor und während der Versuche verifiziert. Die korrosiv vorgeschädigten Bauteile wurden sowohl quasistatisch als auch zyklisch geprüft und mit den Ergebnissen unkorrodierter Bauteile verglichen. Die Auswertung der quasistatischen Zugversuche zeigt eine lineare Abnahme der Bruchkraft von rund 5 % pro Korrosionsstufe. Bei den Schwingversuchen werden neben den unkorrodierten Bauteilen die ersten beiden Korrosionsstufen geprüft. Dabei nimmt die Lebensdauer der Prüfkörper der ersten Korrosionsstufe, abhängig vom Lastniveau, um bis zu rund 40% ab. Die Lebensdauerabnahme der zweiten Korrosionsstufe ist, im Vergleich zu der unkorrodierten Versuchsreihe, mit bis zu 60% deutlich größer. Diese Festigkeits- bzw. Lebensdauerminderung ist auf die Spannungsüberhöhung durch die Lochkorrosion und interkristalline Korrosion zurückzuführen. Diese Erkenntnisse tragen zum Verständnis der Auswirkungen einer korrosiven Vorschädigung auf die Festigkeitseigenschaften von Bauteilen bei. Dadurch ist eine verbesserte Abschätzung der Auswirkungen von Korrosion bereits in der Auslegungsphase möglich.

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M3 - Masterarbeit

ER -