Für viele Fertigungsverfahren und Prozessentwicklungen existieren unterstützende Softwarepakete, die allerdings meist nicht auf den Datenaustausch untereinander ausgelegt sind. Die Überwindung dieser Kommunikationslücke würde dem Entwicklungsingenieur helfen, Wechselwirkungen zwischen Fertigungsbedingungen und Bauteilleistungen zu erkennen und rechtzeitig zu bewerten. Im vorliegenden Beitrag wird die Konstruktion eines Lenkrades aus Magnesiumguss vorgestellt, dessen Gießverfahrensanalyse mit Hilfe des Systems ProCAST dazu dient, genauere Eingangsdaten für einen Belastungstext mit Hilfe von PAM-CRASH bereitzustellen. Mit Hilfe der ProCAST-Analyse wurden kritische Bereiche mit höherem Porositätsgrad ermittelt, deren Lage und Porositätsgrad gut mit experimentell bestimmten Werten übereinstimmte. Aus den kritischen Bereiche wurden Zugproben entnommen, aus denen durch metallurgische Untersuchungen statische und dynamische Spannungs-Dehnungs-Kurven ermittelt wurden, die mit Festigkeitsergebnissen von (porositätsfreien) Standard-Zugproben verglichen wurden. Dabei zeigte sich, dass der Elastizitätsmodul und die Streckgrenze der Zugproben aus dem realen Lenkrad niedrigere Werte aufwiesen als die aus separat gegossenen standardisierten Zugproben. Die experimentell ermittelten Spannungs-Dehnungs-Kurven fungierten sowohl mit den idealisierten (Standard-Zugprobe) als auch mit den realen Festigkeitswerten als Eingangsdaten der Materialeigenschaften für eine Crash-Analyse (PAM-CRASH, ESI Group, Bloomfield Hills, USA) zur Überprüfung des Aufprallverhaltens des Lenkrades. Die Analyse mit der realen, inhomogenen Festigkeitsverteilung wies Zonen plastischer Verformung auf, die als potentielle Versagensorte gelten und bei Aufprallversuchen mit dem tatsächlichen Versagensort korrespondierten. ProCAST ermöglicht die Vorhersage mechanischer Eigenschaftsverteilungen auf der Basis von chemischer Zusammensetzung, Prozessdaten und der Gießgeschichte des Bauteils. Dabei werden Informationen zum Phasenumwandlungsverhalten mit der Erstarrungskinetik (Abkühlungsgeschwindigkeit, Porosität) gekoppelt, um die Mikrogefügeentwicklung in allen Bereichen des Gussstücks zutreffend vorauszusagen und den Programmen zur Materialprüfung wie PAM-CRASH exakte Ausgangsdaten zu liefern. ProCAST ermöglicht darüber hinaus auch die Berücksichtigung prozeßbedingter thermischer und mechanischer Spannungen (Eigenspannung) bei der Bestimmung der endgültigen Gussstückgestalt und die Übergabe weiterer zustandsbezogener Daten (Warmrisse) an eine nachfolgende Belastbarkeitsanalyse. Dadurch können Verfahrensfenster definiert werden, die eine hohe Bauteilqualität versprechen, festigkeitssteigernde Designänderungen frühzeitig geplant und Produktionskosten gesenkt werden.
Reinventing the wheel
Die Neuerfindung des Rades
Diecasting Engineer ; 51 , 1 ; 32-34
2007
3 Seiten, 5 Bilder, 2 Quellen
Article (Journal)
English
rechnerunterstützter Entwurf , rechnerunterstützte Prüfung , Lenkrad , Magnesiumgusslegierung , Gussstück , Datenaustausch , Verfahrensbedingung , Porosität , Elastizitätsmodul , Streckgrenze , Spannungs-Dehnungs-Diagramm , Theorie-Experiment-Vergleich , Zugprüfung , Aufpralluntersuchung , plastische Verformung , Belastbarkeit , rechnerunterstützte Fertigung
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