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M E T A L L - RF OU RB SR CI KH
U N G
Bild 10: Wöhlerkurve aus der Umlaufbiegewechselprüfung für ungehipte Proben mit Berechnung
der Versagenswahrscheinlichkeiten für 10, 50 und 90 %
Bild 11: Vergleich der Wöhlerkurven (50 % Versagenswahrscheinlichkeit) für gehipte und
ungehipte Proben
Schwingversuchen wurden mit der statistischen
Software SAFD 5.5 (Statistical
Analysis of Fatigue Data) ausgewertet.
Die Software berechnet aus den Untersuchungsdaten
ein Wöhlerdiagramm.
Dabei werden im Zeitfestigkeitsbereich
ausschließlich die Probenbrüche bzw.
Probenanrisse betrachtet. Die Bruchwahrscheinlichkeit
wird hier als Funktion
der Bruchschwingzahl ermittelt.
Im Übergangsbereich zur Schwingfestigkeitfestigkeit
geht die Bruchwahrschein-
lichkeit bei bestimmter Lastwechselzahl
als Funktion der Beanspruchung ein.
Die Ergebnisse aus den spannungskontrollierten
Schwingversuchen wurden
aufgrund der Probenanzahl und den
Lastniveaus mittels sin-Verteilung im
Wöhlerdiagramm (Bilder 9 und 10) mit
Wahrscheinlichkeitsverteilung dargestellt.
Es wurde je eine Wöhlerkurve mit
unterschiedlichen Versagenswahrscheinlichkeiten
10, 50 und 90 %) für Abgüsse
mit Wärmebehandlung und solchen die
vor der Wärmebehandlung gehipt wurden
berechnet.
Die Wöhlerkennlinie der gehipten Proben
liegt nahezu äquidistant zu jener der
ungehipten Proben. Es kommt sowohl
im low cycle fatigue- und im high cycle
fatigue- Bereich, als auch in der Dauerfestigkeit
zu einer signifikanten Verbesserung
der Eigenschaften.
Die Schwingfestigkeitfestigkeit für die
Legierung EN AC-Al Si7Mg0,6 konnte
durch eine Kombination aus Hipen und
Wärmebehandlung auf ±105 MPa, gegenüber
±82 MPa der nur wärmebehandelten
Probe, gesteigert werden. (Bild 11).
Resümee
Alle Proben, die dem HIP-Prozess unterzogen
wurden, hatten eine höhere Dichte
und eine geringere Streuung der Dichtewerte,
die Porosität nahm signifikant ab.
Als Folge dieser verringerten Porosität
ergab sich eine deutliche Verbesserung
der statischen und dynamischen Eigenschaften.
Gleichmäßigere Qualitäten
ergeben niedrigere Ausschussraten und
minimieren bei richtiger Bauteilauslegung
die Versagensrisken.
Die durchgeführten Untersuchungen lassen
die Anwendung des Nachfolgeprozesses
HIPen durchaus sinnvoll erscheinen,
vor allem für extrem beanspruchte Teile
ist der nicht unbeträchtliche zeitliche und
finanzielle Mehraufwand zu rechtfertigen.
Aufgrund der verwendeten Temperatur
beim Hipen erscheint es sinnvoll
in weiterführenden Untersuchungen die
Eingliederung des Hip-Prozeses in das
Lösungsglühen näher zu untersuchen.
Die Autoren danken der österreichischen
Forschungsförderungsgesellschaft
für die Unterstützung der vorliegenden
Arbeiten.
(1) Dipl.-Ing. Dr. mont. Thomas Pabel,
Dipl.-Ing. Gerhard Schindelbacher,
Werkstoffentwicklung und Schadensanalytik,
Verein für praktische
Gießereiforschung, Österreichisches
Gießerei-Institut, Leoben
282 6/2011 | 65. Jahrgang | METALL