HANDBUCH DER GUSSWERKSTOFFE - Honsel

Dauerschwingbruch in einem Al-Gussteil / Fatigue fracture in an Al casting
Dauerschwingverhalten / Fatigue Behavior
Der Widerstand gegen Ermüdung unter dynamischer
Beanspruchung wird allgemein als Dauerfestigkeit be -
zeichnet. Gemeint ist die Dauer- oder Zeitschwing festig -
keit unter Zug-, Zug/Druck- oder Biegungs- bzw. Tor sions -
beanspruchung. Für die Vergleichbar keit von Werten
sind die Beanspruchungsart, die Spannungs lage
(R = σ min/σ max), der Kerbfaktor, die Last wech sel zahl
und die Überlebenswahrscheinlichkeit von Be deutung.
σ min bedeutet die Unterspannung und σ max die
Ober span nung einer sinusförmigen Amplitude.
Die Oberspannung (2σ a ) im Zugschwellbereich (R = 0)
ist immer höher als im Wechselbereich (σ a ) (R = -1). Des -
halb sind die Dauerfestigkeitswerte im Schwell be reich
nie driger. Bei gegebener Gussteilgeo metrie ist die Höhe
der Dauerschwingfestigkeit auch von dem Gefüge- und
Oberflächenzustand ab hängig. Besonders bei Druckguss -
stücken kann durch Ober flächenmarkierungen (Kaltlauf,
Schlieren und Formrissmarkierungen) eine Beeinflussung
der Schwingfestigkeit hervorgerufen werden.
Der Einfluss des Legierungstyps ist relativ gering. Nicht -
aushärtbare Al-Werkstoffe (z. B. G-AlSi12) zei gen einen
flacheren Verlauf in der Zeitfestigkeit der Wöhlerkurve
als aushärtbare Werkstoffe (z. B. G-AlCu4 T6). Da die
lokalen Schwingfestigkeits werte im Gussteil sehr
verschieden sein können, ist es empfehlenswert, für die
Funktionssicherheit die dynamische Bauteilfestigkeit
(Gestaltsfestigkeit) zu prüfen.
Bei der Konstruktion eines schwingungsbeanspruchten
Gussstückes sollten aus gießtechnischer Sicht einige
Grund regeln beachtet werden. Zum Beispiel sollen
Radien an Übergängen groß gehalten werden, so dass
die Kerbwirkung gering ist.
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Resistance to fatigue under dynamic loading is generally
referred to as fatigue strength. What is meant here is
the limit of endurance or life of a material or component
when subjected to tensile, tensile/compression, bending
or torsional stresses respectively. The important factors
for the comparability of values are the type of stress,
the stress situation (R = σ min/σ max), the notch factor
(stress concentration factor), number of load alter nations
(endurance) and the probability of survival. σ min means
the minimum stress and σ max the maximum stress of a
sinusoidal amplitude.
The maximum stress (2σ a ) for pulsating tensile stress
(R = 0) is always higher than that one for σ a (R = -1).
The fatigue strength values are therefore less for puls -
ating stress. With a given casting geometry the mag ni -
tude of the fatigue strength is also dependent on the
condition of the microstructure and the sur face.
Particularly with die castings the fatigue strength can
be influenced by surface effects (cold running, scars and
die crack marks).
The influence of the alloy type is relatively small. Non
age-hardenable Al materials, e.g. G-AlSi12, have a flatter
Wöhler curve than age-hardenable materials, e.g.
G-AlCu4 T6. Because the local fatigue strength can
considerably vary within the casting, in order to ensure
functional reliability it is recommended to check the
dynamic strength of the entire structure (structural test).
In the design of a casting subjected to fatigue stresses,
attention should be given to some basic rules associated
with the technical aspects of casting. For example,
transition (fillet) radii should be as large as possible in
order to reduce the notch effect.
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