Fachartikel

Messung und Simulation von Verzug und Eigenspannungen in Druckgussteilen
von Peter Hofer, Erhard Kaschnitz und Peter Schumacher, Leoben, Österreich

Im Rahmen eines am Österreichischen Gießerei-Institut (ÖGI), Leoben, durchgeführten Forschungsprojektes mit dem Ziel der Vorhersage von Verzug und Eigenspannungen im Druckguss mittels numerischer Simulation 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.

Mit der V-Probe kann ein definierter, gut messbarer Verzug erzeugt werden. Damit lässt sich überprüfen, inwiefern sich der Verzug der Gussteile mittels kommerzieller Simulationssoftware nachbilden lässt (Bild: ÖGI)
Mit der V-Probe kann ein definierter, gut messbarer Verzug erzeugt werden. Damit lässt sich überprüfen, inwiefern sich der Verzug der Gussteile mittels kommerzieller Simulationssoftware nachbilden lässt (Bild: 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, andererseits eine V-förmige Schale (Bild), bei welcher der Verzug vom Gießsystem verursacht wird.

An beiden Probegussstücken wurde der makroskopische Verzug und somit die globalen Dehnungen mittels taktiler Messmethoden bestimmt. Durch Temperatur- und Zeitmessungen wurden bei den Versuchsabgüssen 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 der auftretende Bauteilverzug berechnet wurde.

Die Ergebnisse für die V-förmige Schale sind im Beitrag dargestellt. Ein qualitativer und quantitativer Vergleich zwischen Experiment und numerischer Simulation wurde gezogen. Es konnte eine gute Übereinstimmung erzielt werden.

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


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