TY - THES

T1 - Simulation von Eigenspannungen während der Wärmebehandlung einer aushärtbaren Aluminium-Gusslegierung

AU - Mayr, Philipp Markus

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Eigenspannungen stellen in der Wärmebehandlung von Aluminium-Motorkomponenten eine unvermeidbare Begleiterscheinung dar. Das Verfahren ermöglicht dabei die Einstellung geforderter Festigkeitseigenschaften im Werkstoff. Infolge der durch das Abschrecken hervorgerufenen Temperaturgradienten kommt es im Bauteil lokal zum Überschreiten der Fließgrenze und somit zu einer Verspannung des Bauteils. Diese Spannungen summieren sich mit jenen im Motorbetrieb auftretenden Belastungen. Wird die Zugfestigkeit des Bauteils durch die vorherrschende Beanspruchung überschritten, kommt es somit zum Versagen der Komponente. Eine genaue Vorhersage des vorhandenen Spannungszustands ist demnach für die nachfolgende Berechnung der Betriebsfestigkeit von großer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird die Herangehensweise zur Berechnung der Eigenspannungen infolge der Wärmebehandlung einer aushärtbaren AlSi10Mg(Cu) Aluminium-Gusslegierung am Beispiel des Spannungsgitters für drei unterschiedliche Eintauchrichtungen verdeutlicht. Hierzu wird zunächst die zeit- und ortsaufgelöste Temperatur berechnet, welche folglich der Finite-Elemente-Analyse-Software zur Berechnung der im Bauteil auftretenden Belastungen übergeben wird. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt dabei auf der unterschiedlichen Modellierung experimenteller Heißzugversuchsdaten. Die daraus abgeleiteten Modelle stellen die Grundlage einer verlässlichen Spannungsprognose dar. Eine Gegenüberstellung absoluter Spannungswerte soll eine qualitative Bewertung der einzelnen Modelle ermöglichen und weiter den Weg für zukünftige Verbesserungen in der Simulation der Eigenspannungen ebnen.

AB - Eigenspannungen stellen in der Wärmebehandlung von Aluminium-Motorkomponenten eine unvermeidbare Begleiterscheinung dar. Das Verfahren ermöglicht dabei die Einstellung geforderter Festigkeitseigenschaften im Werkstoff. Infolge der durch das Abschrecken hervorgerufenen Temperaturgradienten kommt es im Bauteil lokal zum Überschreiten der Fließgrenze und somit zu einer Verspannung des Bauteils. Diese Spannungen summieren sich mit jenen im Motorbetrieb auftretenden Belastungen. Wird die Zugfestigkeit des Bauteils durch die vorherrschende Beanspruchung überschritten, kommt es somit zum Versagen der Komponente. Eine genaue Vorhersage des vorhandenen Spannungszustands ist demnach für die nachfolgende Berechnung der Betriebsfestigkeit von großer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird die Herangehensweise zur Berechnung der Eigenspannungen infolge der Wärmebehandlung einer aushärtbaren AlSi10Mg(Cu) Aluminium-Gusslegierung am Beispiel des Spannungsgitters für drei unterschiedliche Eintauchrichtungen verdeutlicht. Hierzu wird zunächst die zeit- und ortsaufgelöste Temperatur berechnet, welche folglich der Finite-Elemente-Analyse-Software zur Berechnung der im Bauteil auftretenden Belastungen übergeben wird. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt dabei auf der unterschiedlichen Modellierung experimenteller Heißzugversuchsdaten. Die daraus abgeleiteten Modelle stellen die Grundlage einer verlässlichen Spannungsprognose dar. Eine Gegenüberstellung absoluter Spannungswerte soll eine qualitative Bewertung der einzelnen Modelle ermöglichen und weiter den Weg für zukünftige Verbesserungen in der Simulation der Eigenspannungen ebnen.

KW - Aluminium

KW - Aluminium-Gusslegierung

KW - Spannungen

KW - Eigenspannungen

KW - Verzug

KW - Wärmebehandlung

KW - Lösungsglühen

KW - Auslagern

KW - Ausscheidungshärten

KW - Aushärten

KW - Simulation

KW - aluminum

KW - aluminium

KW - aluminum casting alloy

KW - stresses

KW - residual stresses

KW - distortion

KW - heat treatment

KW - solution annealing

KW - age hardening

KW - precipitation hardening

KW - simulation

M3 - Masterarbeit

ER -