Fachartikel

Simulation von Verzug und Eigenspannungen im Druckguss –
Ein Vergleich zwischen Simulation und Experiment
von Peter Hofer, Erhard Kaschnitz und Peter Schumacher, Leoben, Österreich

Im Rahmen eines am Österreichischen Gießerei-Institut (ÖGI), Leoben, durchgeführten Forschungsprojektes, das die Vorhersage von Verzug und Eigenspannungen im Druckguss mittels numerischer Simulation zum Ziel hatte, wurden Konzepte zur Verifikation von Simulationsergebnissen erstellt und in die Praxis umgesetzt. Es wurden zwei druckgießgerechte Werkzeuge konzipiert und hergestellt sowie mehrere Serien von Versuchsabgüssen mit zwei Legierungen durchgeführt.

Die numerische Simulation der herstellungsbedingten Schrumpfung von Gussteilen und des daraus folgenden Verzuges und der Eigenspannungen
Bild: Die numerische Simulation der herstellungsbedingten Schrumpfung von Gussteilen und des daraus folgenden Verzuges und der Eigenspannungen schließt die bislang bestehende Lücke zwischen der Formfüll- und Erstarrungssimulation und der Betriebslastsimulation bzw. der Auslegungsberechnung des Werkzeuges. (Foto: ÖGI)

Die Geometrie der abzugießenden Probegussstücke wurde so gestaltet, dass bleibender Bauteilverzug auch nach vollständigem Temperaturausgleich sichergestellt ist. Einerseits wurde ein Spannungsgitter gewählt, bei dem der Verzug durch die eigene Geometrie entsteht, anderseits eine V-förmige Schale, bei welcher der Verzug vom Gießsystem verursacht wird. An beiden Probegussstücken wurde der makroskopische Verzug (und somit die globalen Dehnungen) mittels taktiler Messmethoden ermittelt. Mit Hilfe von Temperatur- und Zeitmessungen bei den Versuchsabgüssen wurden Eingangsdaten für die numerische Simulation gewonnen und aus den abgegossenen Teilen Proben zur Ermittlung von thermophysikalischen und thermomechanischen Daten entnommen. Der Werkstoff AlSi10MnMg (Silafont 36) wurde vollständig charakterisiert. Mit den gewonnenen Daten wurde ein Simulationsmodell erstellt, mit dem die auftretenden Bauteilverzüge berechnet werden können. Ein qualitativer und quantitativer Vergleich zwischen Experiment und numerischer Simulation wurde gezogen. Es konnte eine gute Übereinstimmung erzielt werden.

Autoren: Dipl.-Ing. Peter Hofer, Univ. Prof. Peter Schumacher, Dipl.-Ing. Dr. Erhard Kaschnitz, Österreichisches Gießerei-Institut, Leoben, Österreich

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