Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit
Für Großgusskomponenten aus Gusseisen mit Kugelgraphit, welche in der Windenergie häufig für hochbeanspruchte Bauteile wie Rotornaben oder Rotorwellen Anwendung finden, ist der Bedarf an einer Bauteiloptimierung hinsichtlich Leichtbaupotenzial und besserem Leistungsgewicht zur Erreichung der globalen Klimaziele unabdingbar. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist eine vollumfängliche Kenntnis über die Festigkeitseigenschaften – wie z.B. das zyklische Werkstoffverhalten – der verwendeten Gusseisenlegierungen mit Betrachtung der lokalen Festigkeitseigenschaften, welche sich aus der Gießtechnologie aber auch aufgrund weiterer Größeneinflüsse ergeben. Mischkristallverfestigte GJS-Legierungen wie der EN-GJS-450-18, der EN-GJS-500-14 sowie der EN-GJS-600-10 weisen aufgrund ihres erhöhten Siliziumgehaltes von bis zu ca. 4,2 % und einer dennoch überwiegend ferritischen Matrix eine höhere Bruchdehnung bei gleichzeitig hoher Zugfestigkeit gegenüber üblichen ferritischen bis perlitischen GJS-Legierungen auf. Im Rahmen des Forschungsvorhabens SiGuphit-B³ sollen die zyklischen Werkstoffeigenschaften dieser mischkristallverfestigten Sorten umfassend ermittelt werden und Erkenntnisse zur Auswirkung des statistischen, spannungsmechanischen sowie technologischen Größeneinflusses auf die zyklische Beanspruchbarkeit abgeleitet werden. Auf Basis dieser Ergebnisse wird eine Bemessungsvorschrift für Großgusskomponenten aus mischkristallverfestigtem GJS entwickelt, durch die optimierte Komponenten mit bspw. erhöhtem Leichtbaupotenzial entwickelt werden können. In diesem Paper wird der Fokus auf die Auswirkungen der genannten Größeneinflüsse in Form der resultierenden HBV-Diagramme sowie auf die Mittelspannungsempfindlichkeit der mischkristallverfestigten GJS-Legierungen gelegt.
Abstract
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