Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Qualifizieren und bewerten: Fraunhofer LBF nutzt Festigkeitspotentiale von Gusseisen optimal aus

17.10.2016

Der Traditionswerkstoff Gusseisen hat sich als wandelbar und verlässlich etabliert - sofern die Werkstoffqualität stimmt. Unter der Maxime „Detektieren, qualifizieren, bewerten“ bietet das Fraunhofer LBF mit experimentellen und numerischen Untersuchungen des Schwing- und Betriebsfestigkeitsverhalten von Gusswerkstoffen eine über Jahrzehnte gewachsene Expertise. Besonders bei der individuellen Probenentnahme, der lokalen Schwingfestigkeitsbewertung und Werkstoffkennwertermittlung sowie deren Einbindung in numerische Simulationen und Methoden. Bei der internationalen Fachtagung CastTec, 24. bis 25.11.2016 in Darmstadt ist das Institut mit Fachvorträgen und einer Ausstellung vertreten.

Im Rahmen ihrer Untersuchungen ermitteln die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF das zyklische Werkstoffverhalten von Werkstoffproben sowie Gusskomponenten und
-baugruppen unter konstanten und variablen Belastungsamplituden.


Dross in dickwandigem GJS: Gussoberfläche nach fluoreszierender Magnetpulver-Prüfung.

Foto: Fraunhofer LBF


Schwingprobe mit Lunkern.

Foto: Fraunhofer LBF

Weitere typische Untersuchungen sind die numerische, gussspezifische Last- und Beanspruchungs-analyse sowie die Lebensdauerbewertung von Bauteilen und kompletten Anlagensystemen. Zum Methodenspektrum gehört auch die Lastdatenanalyse der Gussbauteile im laufenden Betrieb. Dabei ist es dem Darmstädter Institut besonders wichtig, die im Experiment ermittelten zyklischen Beanspruchbarkeiten mit der numerischen Bauteilanalyse zu verknüpfen und dabei Übertragbarkeitskonzepte einzubinden.

Da Werkstoffe nicht frei von Ungänzen sind, engagiert sich das Fraunhofer LBF verstärkt in der experimentellen und numerischen Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Bauteilen mit Poren, Lunkern, Dross oder Oxidhäuten sowie deren Einbindung in Bauteilbemessungskonzepte. Darüber hinaus beschreiben die Forscher experimentell und numerisch, wie sich typische Nachbehandlungsverfahren für Gusswerkstoffe wie Festwalzen, Nitrieren, Randschichtenhärten, Verfestigungsstrahlen und das Vergüten auf die Beanspruchbarkeit der Werkstoffe und Bauteile auswirken.

Für die Untersuchungen an Gusswerkstoffen greift das Fraunhofer LBF auf eine umfangreiche Labor- und Rechnerarchitektur zurück. Dies umfasst elektrische und servohydraulische Maschinen für Schwingfestigkeitsversuche auf Kleinlastprüfständen bei Nennlasten von wenigen Newton bis hin zu Schwingfestigkeitsversuchen unter Maximallasten bis 2.500 Kilonewton und Bauteilabmessungen im Bereich von mehreren Metern. Dabei lassen sich variable Belastungsamplituden und variable Prüffrequenzen zwischen 0,01 und 700 Hertz realisieren.

Auch die Prüfung unter Temperaturen zwischen -40 und 900 °C sowie unter gleichzeitigem korrosivem Angriff von Medien ist möglich. Die experimentelle Beanspruchbarkeitsanalyse wird numerisch durch Finite Element Analysen sowie Mehrkörpersimulationen unterstützt. Dies umfasst die Lastdatenanalyse, die Definition von Versagenskriterien, -arten und –orten am Bauteil, die Einbindung von Erkenntnissen zum zyklischen Werkstoffverhalten von Werkstoffen und Bauteilen sowie die Erarbeitung von Methoden zur Übertragung der Kennwerte auf andere Anwendungsfälle.

Aktuelle Forschungen zu Extremlasten und Umgang mit Werkstofffehlern
In mehreren aktuellen Forschungsvorhaben setzt das Fraunhofer LBF sein umfassendes Knowhow und die langjährige Erfahrung als kompetenter und zuverlässiger Entwicklungspartner für Gießereiprodukte und –technologien ein. Gemeinsam mit Vertretern aus Gießereien, Gussanwendern, Zertifizierern und Konstruktionsbüros arbeiten die Darmstädter Forscher zurzeit an einer Methode, die die Bauteilbemessung von Großgusskomponenten in der Windenergie und im Großanlagenbau, insbesondere unter Berücksichtigung von Extremlasten, verbessern soll. Zusammen mit verschiedenen Forschungseinrichtungen arbeitet das Fraunhofer LBF darüber hinaus an Methoden für eine betriebsfeste Bemessung von Gusshautrandzonen bei Bauteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit.

Zusammen mit Vertretern aus den Bereichen Windenergie, Zertifizierung, Großanalagenbau und Gießereitechnik erarbeitet das Fraunhofer LBF mit dem Fraunhofer IZFP in einem weiteren Forschungsprojekt zerstörungsfreie Prüfverfahren für die zuverlässige Detektion von Dross sowie ein Bemessungskonzept auf Basis der zerstörungsfreien Prüftechnik, das einen Betriebsfestigkeitsnachweis für die mit Dross behafteten Bauteile ermöglicht. Gesamtziel des Forschungsprojektes ist es, ein Konzept zum sicheren Umgang mit dem Werkstofffehler Dross in der Bauteilauslegung, -herstellung und -freigabe von Großgusskomponenten aus Gusseisen mit Kugelgraphit für Windenergieanlagen sowie für den Anlagen- und Maschinenbau zu entwickeln. Das soll die Bauteilauslegung, -herstellung und –prüfung mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden beschleunigen.

An der dritten internationalen Fachtagung CastTec 2016 „Die Welt der Gusseisenwerkstoffe – Vielfalt für die Zukunft“ am 24. und 25.11.2016 in Darmstadt beteiligt sich das Fraunhofer LBF mit drei Vorträgen zu den Themen „Eisenguss als Leichtbauwerkstoff“, „Bewertung der Schwingfestigkeit von dickwandigen Bauteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkungen von Lunkern“ sowie „Beitrag zur Bemessung von zyklisch beanspruchten Bauteilen aus Sphärogusswerkstoffen“. Am zweiten Konferenztag besteht die Möglichkeit zu einer Führung durch das Institut, insbesondere durch die Betriebsfestigkeitslabore.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/guss

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flexiblere Turbomaschinen entwickeln
23.05.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

nachricht WHZ erhält hochmodernen Prüfkomplex für Schraubenverbindungen
23.05.2017 | Westsächsische Hochschule Zwickau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten