5/6 - VÖG - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 55(2008) HEFT 5/6
dass der Durchmesser der größten Pore auf der Schliffebene über
die lokale Porosität der Probe entscheidet [22].
Einfluss der Porosität auf die Schwingfestigkeit
Alle Wöhlerversuche wurden unter nahezu schwellender sinusförmiger
Zugbelastung (Spannungsverhältnis R=0,1) bei einer Prüffrequenz
von 40Hz auf einer servohydraulischen Prüfmaschine mit einer dynamischen
Nennkraft von ±200kN durchgeführt. Die Versuchsergebnisse
sind in Abb. 10 zusammengestellt.
Trotz gleichem Gefüge weisen die Versuchsreihen 1, 2, 3und 6unterschiedliche
Wöhlerlinien auf. Die Wöhlerlinien 4und 5liegen knapp
unter 6, obwohl die Gefügestruktur eindeutig feiner ist (geringer
DAS). Dies bestätigt die Untersuchungen von Minichmayr [9], welche
aussagen, dass ein DAS kleiner als 30µm keine Schwingfestigkeitserhöhung
mehr zur Folge hat (Abb.1). Der Unterschied zwischen
den Wöhlerlinien der Reihen 1und 5erklärt sich aus der stark
differierenden Porosität. Zwischen den Reihen 3, 4und 5ist der Unterschied
der Porosität nicht mehr so groß, die Wöhlerlinien liegen
dementsprechend dicht zusammen.
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Abb. 9: Magsimal 59, Porositätszustände,Reihe 1bis 6.
Abb. 10: Zeitfestigkeitslinie für Magsimal 59-AlMg5Si2Mn (unterschiedliche Entnahmestellen).
Die Bewertung der Wöhlerlinienversuche durch Gefüge- und Porositätsanalyse
zeigt, dass sich im Druckguss vor allem der Porositätsgrad
und die lokale Porosität bedeutend auf die Schwingfestigkeit auswirken,
was in der Bauteilauslegung berücksichtigt werden muss. Gefügeunterschiede
spielen hinsichtlich der Schwingfestigkeit eine untergeordnete
Rolle.
Bedingt durch die begrenzte Probenanzahl mit größerer Porosität
und die in etwa gleiche Neigung für die bisherigen Versuchsreihen
(k=6,8), sind für die Versuchsreihe mit dem Porositätsgrad 7,5%,
Abb. 10, hauptsächlich geringere Amplituden untersucht worden,
um einen Vergleich bei 2x106LW zu ermöglichen. Aufgrund
der durchgeführten Untersuchungen lässt sich
dabei ein Verlauf festlegen, der den Einfluss der Porosität
auf die Schwingfestigkeit bei 2x106LW darstellt,
Abb. 11.Dabei wurde der im Kokillenguss hergestellte
porenfreie Zustand (Reihe 6) in der Auswertung
nicht berücksichtigt. Der Verlauf ist auf die Schwingfestigkeit
von 100 MPa normiert dargestellt, die mit großer
Wahrscheinlichkeit dem porenfreien Zustand entspricht.
Im Diagramm sind zusätzlich die Zeitfestigkeitswerte
bei 2x106LW aus der Literatur [1] für zwei
weitere Al-Druckgusslegierungen, jeweils für zwei unterschiedliche
Porositäten, eingezeichnet. Es zeigt sich
in dem Fall ebenfalls eine ähnliche Abhängigkeit, weshalb
anzunehmen ist, dass der in Abb. 11 dargestellte
Verlauf auch auf andere Al-Druckgusslegierungen angewendet
werden kann.
Aus Abb. 11 kann die Schwingfestigkeit für eine beliebige
Porosität abgeschätzt werden, wenn eine Referenzwöhlerlinie
einer beliebigen Porosität zurVerfügung steht.
3.2.2 Identifizierung des Porositätszustandes
Um den Einfluss eines nichthomogenen Spannungszustandes in
Folge der Porosität auf die Schwingfestigkeit bewerten zu können,
müssen Größe, Lage und Form der Poren bekannt sein. Die Wirkung
der Größe und Lage der Poren auf den Kerbfaktor ist in der
Literatur [1, 18, 21] bereits beschrieben worden, siehe Abb. 12.
Der Einfluss der Porengestalt wurde bisher im Detail nicht beschrieben.
Gasporen wurden entweder als ideal kugelförmig angenommen
oder es sind vereinfachte zweidimensionale Betrachtungen
nicht ideal-kugelförmiger Porosität in der Literatur zu finden
[z.B.15].