TY - THES

T1 - Quantifizierung von fertigungsbedingten Defekten und deren Einfluss auf die Schwingfestigkeit der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91hp

AU - Reichhart, Michael

N1 - gesperrt bis null

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Magnesium ist mit einer spezifischen Masse von 1,8 g/cm das leichteste großtechnisch nutzbare Metall und eignet sich daher ideal für den Leichtbau. Durch den immer stärker werdenden Druck leichter und damit kosteneffizienter zu gestalten, werden immer mehr Komponenten aus Magnesiumlegierungen gefertigt. Die Voraussetzung für eine optimierte schwingfeste Auslegung von Magnesiumdruckgussteilen sind Berechnungsmodellen, welche neben den Werkstoffeigenschaften auch die Inhomogenitäten durch den Herstellungsprozess berücksichtigen. Für eine verbesserte Berechnung der Lebensdauer von Bauteilen ist es notwendig Defektgrößen und deren Verteilung in den unterschiedlichen Bereichen des Bauteils zu kennen. Die Resultate dieser Berechnung ermöglichen es, diesen Bereichen Defektgrößen abhängige Wöhlerlinien zugrunde zu legen. Zur Bestimmung der Porosität eines Druckgussbauteils existiert bereits ein Modell, welches anhand der Aluminiumlegierung AlSi9Cu3 entwickelt wurde [42]. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Übertragbarkeit und Gültigkeit dieses Modells für Magnesiumdruckgussbauteile geprüft. Über die Auswertung der Porosität in einer Referenzplatte konnte ein Zusammenhang mit den Ergebnisdaten der Gießsimulation gefunden werden, sodass es nun möglich, ist die Porenverteilung eines Bauteils über die Gießsimulation vorherzusagen. Im Zuge der Untersuchungen zur Charakterisierung der Schwingfestigkeit für AZ91hp zeigte sich bei den Schwingversuchen aufgrund von unterschiedlichen Defektgrößen in den Proben eine große Streuung der Daten auf den unterschiedlichen Spannungsniveaus. Die gewonnenen Daten ermöglichten die Entwicklung eines Modells zur Ableitung von Wöhlerlinien für unterschiedliche Defektgrößen aus einer Grenzwöhlerlinie, die für ein porenfreies Material gültig ist. Anhand der nunmehr möglichen Berechnung der Verteilung von Defektgrößen im Bauteil und der davon abhängigen Wöhlerlinien können Magnesiumdruckgussbauteile unter Berücksichtigung ihrer Inhomogenität verbessert für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden.

AB - Magnesium ist mit einer spezifischen Masse von 1,8 g/cm das leichteste großtechnisch nutzbare Metall und eignet sich daher ideal für den Leichtbau. Durch den immer stärker werdenden Druck leichter und damit kosteneffizienter zu gestalten, werden immer mehr Komponenten aus Magnesiumlegierungen gefertigt. Die Voraussetzung für eine optimierte schwingfeste Auslegung von Magnesiumdruckgussteilen sind Berechnungsmodellen, welche neben den Werkstoffeigenschaften auch die Inhomogenitäten durch den Herstellungsprozess berücksichtigen. Für eine verbesserte Berechnung der Lebensdauer von Bauteilen ist es notwendig Defektgrößen und deren Verteilung in den unterschiedlichen Bereichen des Bauteils zu kennen. Die Resultate dieser Berechnung ermöglichen es, diesen Bereichen Defektgrößen abhängige Wöhlerlinien zugrunde zu legen. Zur Bestimmung der Porosität eines Druckgussbauteils existiert bereits ein Modell, welches anhand der Aluminiumlegierung AlSi9Cu3 entwickelt wurde [42]. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Übertragbarkeit und Gültigkeit dieses Modells für Magnesiumdruckgussbauteile geprüft. Über die Auswertung der Porosität in einer Referenzplatte konnte ein Zusammenhang mit den Ergebnisdaten der Gießsimulation gefunden werden, sodass es nun möglich, ist die Porenverteilung eines Bauteils über die Gießsimulation vorherzusagen. Im Zuge der Untersuchungen zur Charakterisierung der Schwingfestigkeit für AZ91hp zeigte sich bei den Schwingversuchen aufgrund von unterschiedlichen Defektgrößen in den Proben eine große Streuung der Daten auf den unterschiedlichen Spannungsniveaus. Die gewonnenen Daten ermöglichten die Entwicklung eines Modells zur Ableitung von Wöhlerlinien für unterschiedliche Defektgrößen aus einer Grenzwöhlerlinie, die für ein porenfreies Material gültig ist. Anhand der nunmehr möglichen Berechnung der Verteilung von Defektgrößen im Bauteil und der davon abhängigen Wöhlerlinien können Magnesiumdruckgussbauteile unter Berücksichtigung ihrer Inhomogenität verbessert für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden.

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KW - AZ91hp Magnesium fatigue strength die casting flow

KW - Porosity casting simulation

M3 - Diplomarbeit

ER -