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 Feinschliff für die Additive Produktion
15.11.2019 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Schmieden statt Schweißen: Stoffschlüssige Verbindung durch Umformen
14.11.2019 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eine Fernsteuerung für alles Kleine

Atome, Moleküle oder sogar lebende Zellen lassen sich mit Lichtstrahlen manipulieren. An der TU Wien entwickelte man eine Methode, die solche „optischen Pinzetten“ revolutionieren soll.

Sie erinnern ein bisschen an den „Traktorstrahl“ aus Star Trek: Spezielle Lichtstrahlen werden heute dafür verwendet, Moleküle oder kleine biologische Partikel...

Im Focus: Atome hüpfen nicht gerne Seil

Nanooptische Fallen sind ein vielversprechender Baustein für Quantentechnologien. Forscher aus Österreich und Deutschland haben nun ein wichtiges Hindernis für deren praktischen Einsatz aus dem Weg geräumt. Sie konnten zeigen, dass eine besondere Form von mechanischen Vibrationen gefangene Teilchen in kürzester Zeit aufheizt und aus der Falle stößt.

Mit der Kontrolle einzelner Atome können Quanteneigenschaften erforscht und für technologische Anwendungen nutzbar gemacht werden. Seit rund zehn Jahren...

Im Focus: Der direkte Weg zur Phosphorverbindung: Regensburger Chemiker entwickeln Katalysemethode

Wissenschaftler finden effizientere und umweltfreundlichere Methode, um Produkte ohne Zwischenstufen aus weißem Phosphor herzustellen.

Pflanzenschutzmittel, Dünger, Extraktions- oder Schmiermittel – Phosphorverbindungen sind aus vielen Mitteln für den Alltag und die Industrie nicht...

Im Focus: Atoms don't like jumping rope

Nanooptical traps are a promising building block for quantum technologies. Austrian and German scientists have now removed an important obstacle to their practical use. They were able to show that a special form of mechanical vibration heats trapped particles in a very short time and knocks them out of the trap.

By controlling individual atoms, quantum properties can be investigated and made usable for technological applications. For about ten years, physicists have...

Im Focus: Neu entwickeltes Glas ist biegsam

Eine internationale Forschungsgruppe mit Beteiligung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat ein Glasmaterial entwickelt, das sich bei Raumtemperatur bruchfrei verformen lässt. Das berichtet das Team aktuell in "Science". Das extrem harte und zugleich leichte Material verspricht ein großes Anwendungspotential – von Smartphone-Displays bis hin zum Maschinenbau.

Gläser sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Welt. Dabei handelt es sich im Alltag meist um sauerstoffhaltige Gläser, wie sie etwa für Fenster und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage 2020: „Mach es einfach!“

18.11.2019 | Veranstaltungen

Humanoide Roboter in Aktion erleben

18.11.2019 | Veranstaltungen

1. Internationale Konferenz zu Agrophotovoltaik im August 2020

15.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Weg entdeckt, um Killerzellen «umzuprogrammieren»

19.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Supereffiziente Flügel heben ab

19.11.2019 | Materialwissenschaften

Energiesysteme neu denken - Lastmanagement mit Blockheizkraftwerk

19.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics