TY - THES

T1 - Einfluss von Porosität und multiaxialer Belastung auf die Schwingfestigkeit einer Magnesium-Druckgusslegierung

AU - Seebacher, Martin

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Ziel der vorliegenden Arbeit ist qualitative und quantitative Informationen über das Ermüdungsverhalten der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91hp bereitzustellen. Die zunehmende Verknappung der Ressourcen nicht erneuerbarer Energieträger und die Forderung nach Reduktion des CO2- Ausstoßes zwingen viele Industriezweige effizienter zu gestalten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Vorteile der Magnesiumlegierungen mit einer Dichte von 1,8g/cm3 zu nutzen. Sie sind damit für den Leichtbau prädestiniert. Mit dem Druckgussverfahren können Bauteile aus Magnesium wirtschaftlich hergestellt werden. Während der Fertigung entstehen jedoch Einschlüsse, Poren und Lunker, welche in Abhängigkeit ihrer Größe und Verteilung die Festigkeit wesentlich beeinflussen. Oberwinkler [1] hat ein Modell zur Vorhersage der Porosität auf Basis der Aluminiumlegierung GD-AlSi9Cu3 vorgeschlagen. Reichhart [2] wandte das Modell bereits auf die Legierung AZ91hp für eine Platte mit konstanter Wandstärke an. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wird die Übertragbarkeit und Gültigkeit dieses Modells für ein Referenzbauteil mit unterschiedlichen Wandstärken geprüft. Dabei konnte ein Zusammenhang zwischen Gießsimulation und Porositätsauswertung bestätigt werden, sodass die Porenverteilung im Bauteil anhand der Gießsimulation vorhersagbar ist. Die Optimierung der Schwingfestigkeit von Bauteilen rückt in Anbetracht der stetigen Steigerung spezifischer Lasten immer mehr in den Mittelpunkt des Entwicklungsgeschehens. Im Betrieb unterliegen viele Bauteile einer multiaxialen Beanspruchung, deren Auswirkung auf die Lebensdauer berücksichtigt werden muss. Aus diesem Grund wurde das Werkstoffverhalten der Legierung AZ91hp unter uni- und multiaxialer Beanspruchung mittels einstufiger Wöhlerversuche untersucht und mit für die Bauteilauslegung eingesetzten Festigkeitshypothesen verglichen. Das Kriterium der Sicherheitsfaktorenintensität (SFIH) und das elliptische Bruchgesetz nach Gough zeigen dabei die besten Übereinstimmungen mit den Ergebnissen der Schwingversuche. Mit dem Modell zur Vorhersage der Porosität und den ermittelten Werkstoffkennwerten unter uni- und multiaxialer Belastung kann die Sicherheit gegen zyklisches Versagen druckgegossener Magnesiumbauteile deutlich genauer vorhergesagt werden. [1]Oberwinkler C.: "Virtuelle betriebsfeste Auslegung von Aluminium-Druckgussbauteilen", Dissertation, Leoben, 2009 [2]Reichhart M.: "Quantifizierung von fertigungsbedingten Defekten und deren Einfluss auf die Schwingfestigkeit der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91hp", Diplomarbeit, Leoben, 2008

AB - Ziel der vorliegenden Arbeit ist qualitative und quantitative Informationen über das Ermüdungsverhalten der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91hp bereitzustellen. Die zunehmende Verknappung der Ressourcen nicht erneuerbarer Energieträger und die Forderung nach Reduktion des CO2- Ausstoßes zwingen viele Industriezweige effizienter zu gestalten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Vorteile der Magnesiumlegierungen mit einer Dichte von 1,8g/cm3 zu nutzen. Sie sind damit für den Leichtbau prädestiniert. Mit dem Druckgussverfahren können Bauteile aus Magnesium wirtschaftlich hergestellt werden. Während der Fertigung entstehen jedoch Einschlüsse, Poren und Lunker, welche in Abhängigkeit ihrer Größe und Verteilung die Festigkeit wesentlich beeinflussen. Oberwinkler [1] hat ein Modell zur Vorhersage der Porosität auf Basis der Aluminiumlegierung GD-AlSi9Cu3 vorgeschlagen. Reichhart [2] wandte das Modell bereits auf die Legierung AZ91hp für eine Platte mit konstanter Wandstärke an. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wird die Übertragbarkeit und Gültigkeit dieses Modells für ein Referenzbauteil mit unterschiedlichen Wandstärken geprüft. Dabei konnte ein Zusammenhang zwischen Gießsimulation und Porositätsauswertung bestätigt werden, sodass die Porenverteilung im Bauteil anhand der Gießsimulation vorhersagbar ist. Die Optimierung der Schwingfestigkeit von Bauteilen rückt in Anbetracht der stetigen Steigerung spezifischer Lasten immer mehr in den Mittelpunkt des Entwicklungsgeschehens. Im Betrieb unterliegen viele Bauteile einer multiaxialen Beanspruchung, deren Auswirkung auf die Lebensdauer berücksichtigt werden muss. Aus diesem Grund wurde das Werkstoffverhalten der Legierung AZ91hp unter uni- und multiaxialer Beanspruchung mittels einstufiger Wöhlerversuche untersucht und mit für die Bauteilauslegung eingesetzten Festigkeitshypothesen verglichen. Das Kriterium der Sicherheitsfaktorenintensität (SFIH) und das elliptische Bruchgesetz nach Gough zeigen dabei die besten Übereinstimmungen mit den Ergebnissen der Schwingversuche. Mit dem Modell zur Vorhersage der Porosität und den ermittelten Werkstoffkennwerten unter uni- und multiaxialer Belastung kann die Sicherheit gegen zyklisches Versagen druckgegossener Magnesiumbauteile deutlich genauer vorhergesagt werden. [1]Oberwinkler C.: "Virtuelle betriebsfeste Auslegung von Aluminium-Druckgussbauteilen", Dissertation, Leoben, 2009 [2]Reichhart M.: "Quantifizierung von fertigungsbedingten Defekten und deren Einfluss auf die Schwingfestigkeit der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91hp", Diplomarbeit, Leoben, 2008

KW - AZ91hp Magnesium Druckguss Schwingfestigkeit Porosität multiaxiale Belastung

KW - AZ91hp magnesium die casting fatigue strength porosity multiaxial loading

M3 - Diplomarbeit

ER -