µ-FE und Sensitivitätsanalyse: Aufbau eines Mikrostrukturmodells

Aluminium-Silizium-Gusslegierungen zeichnen sich durch eine gute Gießbarkeit und hohe Festigkeiten aus. Sie werden deshalb zunehmend zur Herstellung von hochbelasteten Motorenkomponenten wie beispielsweise Zylinderköpfen eingesetzt. Derartige Bauteile unterliegen während des Betriebes zyklisch auftretenden thermomechanischen Belastungskollektiven, die in hochbelasteten Bauteilbereichen zum Versagen in Form von thermomechanischer Ermüdung (thermo-mechanical fatigue – TMF) führen können. Der fortwährende Trend hin zu steigenden Leistungsdichten und Zünddrücken wird die Belastung der Motorkomponenten weiter erhöhen. Folglich liegt es nahe, die thermomechanische Ermüdung derartiger Bauteile immer genauer zu modellieren um aussagekräftige Vorhersagen treffen zu können. Im Rahmen des Forschungsprojektes „µ-FE und Sensitivitätsanalyse“ (gefördert von der BFS) wird dazu ein μ-FE-Modell entwickelt, das die Berechnung wesentlicher effektiver thermomechanischer Kennwerte von technisch relevanten Al-Si-Gusswerkstoffen unter Berücksichtigung der mikrostrukturellen Eigenschaften ermöglicht. In einem ersten Schritt wurden hierzu durch eine simulationsgestützte Analyse die in einem Serienbauteil auftretenden Abkühlverhältnisse bestimmt. Anschließend wurde eine Versuchsgeometrie entwickelt, mit deren Hilfe die Bandbreite der lokalen Erstarrungszeiten des Serienbauteils abgedeckt werden kann. Es werden erste Ergebnisse präsentiert sowie ein Ausblick auf die weiteren Arbeitsschwerpunkte gegeben.     «

Aluminium-Silizium-Gusslegierungen zeichnen sich durch eine gute Gießbarkeit und hohe Festigkeiten aus. Sie werden deshalb zunehmend zur Herstellung von hochbelasteten Motorenkomponenten wie beispielsweise Zylinderköpfen eingesetzt. Derartige Bauteile unterliegen während des Betriebes zyklisch auftretenden thermomechanischen Belastungskollektiven, die in hochbelasteten Bauteilbereichen zum Versagen in Form von thermomechanischer Ermüdung (thermo-mechanical fatigue – TMF) führen können. Der fortw...     »