Fachartikel

Fertigungsbedingte Einflüsse auf die Schwingfestigkeit von Al-Gussbauteilen
Neue Erkenntnisse für Druckguss-
legierungen
von Dawid Powazka, Heinz Leitner, Martin Brune, Wilfried Eichlseder und Helge Oppermann

Die Diskussion über umweltschonende Mobilität und die damit verbundene Reduktion der CO-Emissionen gewinnt für die Automobilhersteller zunehmend an Bedeutung. Die Automobilhersteller reagieren u. a. mit konsequentem Leichtbau. Einen wesentlichen Beitrag zur Gewichtsreduktion kann der verstärkte Einsatz von Leichtmetallen in Form von Aluminium- oder Magnesiumgusskonstruktionen leisten.

 

Computertomographie bei druckgegossenen Alluminiumbauteilen.
Bild: Poren beeinflussen die Schwingfestigkeit insbesondere von druckgegossenen Aluminiumbauteilen erheblich. Mit Hilfe der Computertomographie können diese in Größe, Form und Verteilung sichtbar gemacht werden. (Foto: BMW)

Voraussetzung für die volle Ausschöpfung des Gewichtspotentials sind Auslegungsmethoden, die ebenso die technologischen Einflüsse des Herstellungsprozesses berücksichtigen. Für die Bemessung von Aluminiumgussbauteilen, die bezüglich ihrer Schwingfestigkeit sehr empfindlich auf unterschiedliche Gefüge, Sekundärdendritenarmabstand, Poren, Lunker usw. reagieren, stehen derartige Auslegungsmethoden nur sehr eingeschränkt zur Verfügung. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, welche Einflüsse die Schwingfestigkeit von Aluminiumkokillen- und -druckguss entscheidend bestimmen und wie sie bei der betriebsfesten Auslegung zu berücksichtigen sind.

Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Bauteilgewichts ist die Substitution von Stahl durch Aluminium unter Berücksichtigung einer werkstoffgerechten Konstruktion. Aluminiumgusslegierungen finden im Automobilbau schon seit längerem breiten Einsatz, insbesondere in den Bereichen Fahrwerk, Antriebsstrang und Karosserie, da sie neben erheblichen Gewichtsvorteilen auch das Abgießen von komplexen Formen ermöglichen. Die Schwingfestigkeit von Aluminiumgussbauteilen wird essentiell vom Gefügeaufbau, den Sekundärdendritenarmabständen und den Poren bestimmt, wobei diese von den technologischen Randbedingungen des Gießverfahrens abhängen.

Es ist daher nötig, bei der Bauteilauslegung die für das jeweilige Fertigungsverfahren wesentlichen Einflussgrößen zu berücksichtigen und zu bewerten. Im vorliegenden Aufsatz werden diese Faktoren für die zwei im Automobilbau häufigsten Gießverfahren, das Kokillengießverfahren und das Druckgießen, diskutiert. Eine Empfehlung für die Bauteilauslegung wird abgeleitet.

Autoren: Dipl.-Ing. Dr. mont. Dawid Powazka, zum Zeitpunkt der Untersuchungen BMW Group, München, heute Mercedes-Benz technology, München, Dipl. -Ing. Dr. mont. Heinz Leitner, Lehrstuhl für Allg. Maschinenbau der TU Montanuniversität Leoben, Leoben, Österreich, Dr.-Ing. Martin Brune, BMW Group, München, Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Wilfried Eichlseder, Lehrstuhl für Allg. Maschinenbau der TU Montanuniversität Leoben, Leoben, Österreich, und Dr.-Ing. Helge Oppermann, BMW Group, München

 

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