Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit
Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) findet breite Verwendung in Großmaschinenbau und Windenergie. Zunehmende Materialanforderungen im Hinblick auf Leistungssteigerung und Leichtbau verlangen genaue Kenntnis über das Werkstoff-verhalten unter zyklischer Beanspruchung, um eine zutreffende Bauteilauslegung zu ermöglichen. Neben dem Matrixgefüge selbst haben auch die Graphitmorphologie sowie auftretende Materialungänzen einen entscheidenden Einfluss auf die Beanspruchbarkeit von GJS-Bauteilen. Mit zunehmender Wandstärke gestaltet sich die homogene Einstellung des gewünschten Gefüges aufgrund der verlängerten Erstarrungszeiten zunehmend schwieriger. Infolgedessen können lokale Abweichungen in der Graphitform sowie Ungänzen im Werkstoffgefüge auftreten. Fehlende bzw. unvollständige Klassifizierungen dieser abweichenden Graphitmorphologien in gängigen Normen sowie die Unkenntnis hinsichtlich deren Auswirkungen erschweren in diesem Zusammenhang die Lebensdauerbewertung sowie Sicherstellung der Einsatzfähigkeit von GJS-Bauteilen und führen somit häufig zum Ausschuss dieser Bauteile. Daher wurden im Rahmen von Schwingfestigkeitsuntersuchungen an GJS-Werkstoffen mit unterschiedlichen Graphitausprägungen und Degenerationen relevante Werkstoffkennwerte abgeleitet. Diese quasi-statischen und zyklischen Werkstoffkennwerte wurden anschließend miteinander verglichen und mit quantifizierten Gefügeparametern korreliert.
Manuskript
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