Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMZum Einfluss von herstellungsbedingten Ungänzen auf das Festigkeitsverhalten von Bauteilen aus Stahlguss
Die Bewertung von Ungänzen in Bauteilen aus Stahlguss ist ein zentraler Bestandteil der Festigkeitsberechnung. Im Rahmen eines Vorhabens der Industriellen Gemeinschaftsforschung IGF wurde hierzu am Beispiel der Werkstoffe G20Mn5 und G22NiMoCr5-6 ein validiertes rechnerisches Konzept bereitgestellt. Wesentlicher Bestandteil des Vorhabens waren die Validierung verschiedener zerstörungsfreier Prüfverfahren, Festigkeitsversuche an Proben mit Ungänzen sowie schädigungs- und bruchmechanische Analysen der Versuche. Die mittels verschiedener ZfP-Verfahren (Ultraschall, erweiterte Ultraschallverfahren, Computertomographie) untersuchten Probekörper lieferten konsistente Ergebnisse. Die Festigkeitsversuche zeigten, dass trotz zum Teil großer Ungänzen ein duktiles Versagen erst im Bereich der Festigkeit des ungänzenfreien Werkstoffs auftrat, wobei die Bruchdehnung mit zunehmender Ungänzengröße abfällt. Als effizientes Konzept hat sich die bruchmechanische Bewertung erwiesen. Die bruchmechanischen Berechnungen liefern konservative Ergebnisse und bestätigen, dass alle Proben mit Ungänzen hohe Belastungen bis über die Fließspannung ertragen, wobei die für die beiden Werkstoffe ermittelten Risszähigkeiten deutlich höher sind als z.B. in der FKM-Richtlinie in Form konservativer Werte angegeben.