Fachartikel

Neue, höchstfeste ADI-Werkstoffe für den Automobilbau
Eignungsuntersuchung unter Missbrauchs- oder Crashbelastung
von Wolfgang Böhme und Lutz Reissig, Freiburg

Im Rahmen des BMBF-Projekts LEA wurden verschiedene vorhandene und neu zu entwickelnde hochfeste ADI-Gussqualitäten (Austempered ductile Iron = austenitisch-ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit) untersucht und ihr Leichtbaupotenzial für den Einsatz in der Automobilindustrie bewertet. Die Untersuchung der Dehnratenabhängigkeit der ADI-Werkstoffe erfolgte am Fraunhofer IWM, Freiburg, mittels Hochgeschwindigkeitszugversuchen.

Demonstratorbauteil ADI-Schwenklager
Bild: Demonstratorbauteil ADI-Schwenklager. Foto: AUDI AG

Bei crash-relevanten Dehnraten von bis zu 100 1/s war sowohl der ADI-1000 wie auch der ADI-1200 eine Festigkeitszunahme von ca. 100 MPa feststellbar, wobei die Bruchdehnung mindestens konstant blieb bzw. in einigen Fällen sogar um mehr als 20 % anstieg. Mittels röntgenographischer Phasenanalyse wurde außerdem eine deutliche Verringerung des Austenitanteils in den Proben von ca.  35 % vor Versuchsbeginn auf 5 bis 10 % nach dem Versuchsende festgestellt, was ein Hinweis auf eine als TRIP-Effekt (transformation Induced plasticity = Umwandlungsplastizität) bekannte Phasenumwandlung ist. Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass die hier vorgestellten ADI-Gussqualitäten durchaus ein hohes Potenzial für den Einsatz in crashbelasteten Automobilkomponenten besitzen.

Die ADI-Gusswerkstoffe bieten schon bei statischer Belastung hohe Festigkeiten bei gleichzeitig relativ hohen Bruchdehnungen. Die durchgeführten Untersuchungen bestätigen dies auch für Missbrauchs- und Crashbelastungen, da bei zunehmender Dehnrate die Festigkeit zunimmt und die Bruchdehnung nicht abnimmt, z. T. sogar deutlich ansteigt. Wenn die Prozesssicherheit gewährleistet werden kann, bieten diese Werkstoffe damit auch für den Einsatz bei sicherheitsrelevanten Automobilbauteilen ein hohes Potenzial.


Autoren: Dr. Wolfgang Böhme und Dr. Lutz Reissig, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg


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