Simulation von Eigenspannungen während der Wärmebehandlung einer aushärtbaren Aluminium-Gusslegierung

Philipp Markus Mayr

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Eigenspannungen stellen in der Wärmebehandlung von Aluminium-Motorkomponenten eine unvermeidbare Begleiterscheinung dar. Das Verfahren ermöglicht dabei die Einstellung geforderter Festigkeitseigenschaften im Werkstoff. Infolge der durch das Abschrecken hervorgerufenen Temperaturgradienten kommt es im Bauteil lokal zum Überschreiten der Fließgrenze und somit zu einer Verspannung des Bauteils. Diese Spannungen summieren sich mit jenen im Motorbetrieb auftretenden Belastungen. Wird die Zugfestigkeit des Bauteils durch die vorherrschende Beanspruchung überschritten, kommt es somit zum Versagen der Komponente. Eine genaue Vorhersage des vorhandenen Spannungszustands ist demnach für die nachfolgende Berechnung der Betriebsfestigkeit von großer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird die Herangehensweise zur Berechnung der Eigenspannungen infolge der Wärmebehandlung einer aushärtbaren AlSi10Mg(Cu) Aluminium-Gusslegierung am Beispiel des Spannungsgitters für drei unterschiedliche Eintauchrichtungen verdeutlicht. Hierzu wird zunächst die zeit- und ortsaufgelöste Temperatur berechnet, welche folglich der Finite-Elemente-Analyse-Software zur Berechnung der im Bauteil auftretenden Belastungen übergeben wird. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt dabei auf der unterschiedlichen Modellierung experimenteller Heißzugversuchsdaten. Die daraus abgeleiteten Modelle stellen die Grundlage einer verlässlichen Spannungsprognose dar. Eine Gegenüberstellung absoluter Spannungswerte soll eine qualitative Bewertung der einzelnen Modelle ermöglichen und weiter den Weg für zukünftige Verbesserungen in der Simulation der Eigenspannungen ebnen.
Titel in ÜbersetzungSimulation of residual stresses during the heat treatment of a hardenable aluminum casting alloy
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ludwig, Andreas, Betreuer (intern)
  • Huber, Gerhard, Betreuer (extern)
Datum der Bewilligung14 Dez. 2018
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Aluminium
  • Aluminium-Gusslegierung
  • Spannungen
  • Eigenspannungen
  • Verzug
  • Wärmebehandlung
  • Lösungsglühen
  • Auslagern
  • Ausscheidungshärten
  • Aushärten
  • Simulation

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