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Bewertung der Fertigungsqualität von Gussbauteilen hinsichtlich Ermüdungsfestigkeit

Die Ermüdungsfestigkeit von Gussbauteilen hängt wesentlich von den fertigungsprozessbedingten
Imperfektionen ab. Aufgrund des erhöhten Anteils von rezyklierten Rohstoffen, aber auch der globalen
Zulieferkette, muss der Hersteller die Betriebsfestigkeit unterschiedlicher Guss-Fertigungsqualitäten
beurteilen.
Dieser Beitrag fasst kürzlich entwickelte numerische Methoden der Autoren zur effizienten
Betriebsfestigkeitsbewertung von defektbehafteten Gussbauteilen zusammen und zeigt die Ableitung
von statistischen Ermüdungsfestigkeitskennwerten auf, welche eine aussagekräftige Verbindung zur
Fertigungsqualität von Gussbauteilen ermöglichen.
Zur Bewertung der makroskopische Schwindungsporosität in Stahlguss eignen sich

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Die Ermüdungsfestigkeit von Gussbauteilen hängt wesentlich von den fertigungsprozessbedingten
Imperfektionen ab. Aufgrund des erhöhten Anteils von rezyklierten Rohstoffen, aber auch der globalen
Zulieferkette, muss der Hersteller die Betriebsfestigkeit unterschiedlicher Guss-Fertigungsqualitäten
beurteilen.
Dieser Beitrag fasst kürzlich entwickelte numerische Methoden der Autoren zur effizienten
Betriebsfestigkeitsbewertung von defektbehafteten Gussbauteilen zusammen und zeigt die Ableitung
von statistischen Ermüdungsfestigkeitskennwerten auf, welche eine aussagekräftige Verbindung zur
Fertigungsqualität von Gussbauteilen ermöglichen.
Zur Bewertung der makroskopische Schwindungsporosität in Stahlguss eignen sich
kerbwirkungsbasierte Konzepte, da planare Defektprojektionen lokal wie Kerben beurteilt werden können. Die
entwickelten Methoden zur Betriebsfestigkeitsbewertung von Makroimperfektionen umfassen die Theorie des kritischen Abstandes (TCD), sowie die elasto-plastische totale Formänderungsenergiedichte im Kontrollvolumen des Kerbgrunds (T-SED), welche skriptbasiert für
Einzeldefekte und Imperfektions-Netzwerke implementiert. Im Postprocessing wird die Energiedichte auf Basis des elastischen Spannungsverteilung über ein erweitertes tensorbasiertes Neuber-Modell elastoplastisch umgerechnet.
Die Bestimmung der Ermüdungsfestigkeitskennwerte entlang der Defektgrenzen ist zunächst für ein Drei-Poren-Modell dargestellt. Sowohl TCD als auch SED liefern gleichwertige Verteilungen, d.h. der Verlauf der örtlichen Beanspruchung hängt von der Interaktion und der jeweiligen Orientierung der Poren ab.
Die statistische Verteilung der Schwingfestigkeit ist abschließend für ein Referenz-Röntgenbild dargestellt. Die maßgebenden Imperfektionen ändern sich mit dem Langriffswinkel.

Reference
BF-2025-616

Title
Bewertung der Fertigungsqualität von Gussbauteilen hinsichtlich Ermüdungsfestigkeit
Author(s)
M. Stoschka, M. Horvath, F. Grün
DOI
10.48447/BF-2025-616
Event
Strukturfestigkeit und Produktlebenszyklus – Vom Design bis zur Kreislaufwirtschaft – Tagung 2025
Year of publication
2025
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Betriebsfestigkeit,Gussqualität,Totale Formänderungsenergiedichte,Statistische Defektbewertung