Erweiterung der Einsatzbreite von ADI durch Berücksichtigung lokaler Werkstoffmetallurgie und lokaler Beanspruchbarkeit mit gezielter Einbindung der Simulation von Erstarrung und Wärmebehandlung, Teilvorhaben: Der ADI Prozess im Labormaßstab - Ermittlung lokaler Bauteileigenschaften

Description: In diesem Forschungsvorhaben erfolgt die Untersuchung und Optimierung der Leistungsfähigkeit von Bauteilen aus Ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) unter Berücksichtigung einer energie- und materialeffizienten Herstellung, um damit eine größtmögliche Ressourcenschonung bei der Herstellung zu ermöglichen. ADI ist ein zukunftsträchtiger Gusswerkstoff, da er die exzellenten gießtechnischen Eigenschaften von Gusseisen mit den mechanischen Eigenschaften eines Stahls miteinander vereint, so dass im Vergleich zu Stählen eine Gewichtsreduktion möglich ist. Aktuell ist der Einsatz der ADI-Gusswerkstoffe mit Unsicherheiten in der Herstellung sowie bei der Beurteilung des lokalen Schwingfestigkeitsverhaltens verbunden. In Bauteilen mit unterschiedlichen Wandstärken sind grundsätzlich beim Gießen sowie bei der Wärmebehandlung unterschiedliche Gefüge und resultierende mechanische Eigenschaften zu erwarten. Für einen schnellen und robusten Entwicklungsprozess von ADI-Bauteilen ist es notwendig, sowohl lokale Bauteilerstarrung als auch die Wärmebehandlung mit ihren Prozessschritten Austenitisierung, Abschreckung und Ausferritisierung simulativ möglichst genau abzubilden um somit lokal auftretende Gefüge sowie mechanische Eigenschaften vorhersagen zu können. In dieser Teilaufgabe erfolgt zunächst die Datengenerierung im industriellen Herstellungsprozess, um die Korrelation zwischen Temperaturkurven sowie lokalem Materialverhalten zu ermöglichen. Anschließend wird der reale ADI-Wärmebehandlungsprozess vollständig im Labormaßstab abgebildet. Die Ergebnisse ermöglichen eine fundierte Datenbasis für die weitere Legierungsentwicklung. Die Charakterisierung der Phasenumwandlungen von Austenit zu Perlit sowie von Austenit zu Ausferrit in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung stehen dabei im Zentrum. Des Weiteren werden statische mechanische Kennwerte erfasst sowie ein KI-basierter Algorithmus zur Auswertung der Gefügemorphologie entwickelt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Gießen ? Produktionstechnik ? Stahl ? Thermisches Verfahren ? Forschungsprojekt ? Kennzahl ? Ressourcenschonung ? Abschreckung ? Gusseisen ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Technische Universität München, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-06-01 - 2025-05-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: The ADI process on a laboratory scale - determination of local component properties
  Description: In this research project, the performance of components made of ausferritic cast iron with spheroidal graphite (ADI) is investigated and optimised, taking into account energy- and material-efficient production in order to enable the greatest possible conservation of resources during manufacture. ADI is a promising casting material, as it combines the excellent casting properties of cast iron with the mechanical properties of a steel, so that a weight reduction is possible compared to steels. Currently, the use of ADI casting materials is associated with uncertainties in the production as well as in the assessment of the local fatigue behaviour. In components with different wall thicknesses, different microstructures and resulting mechanical properties are basically to be expected during casting as well as during heat treatment. For a fast and robust development process of ADI components, it is necessary to simulate local component solidification as well as the heat treatment with its process steps austenitization, quenching and ausferritization as accurately as possible in order to be able to predict locally occurring microstructures and mechanical properties. In this subtask, data is first generated in the industrial manufacturing process to enable the correlation between temperature curves and local material behavior. Subsequently, the real ADI heat treatment process is completely mapped on a laboratory scale. The results provide a sound data basis for further alloy development. The characterization of the phase transformations from austenite to pearlite as well as from austenite to ausferrite in dependence of the alloy composition are in the center of attention. Furthermore, static mechanical parameters are recorded and an AI-based algorithm for the evaluation of the microstructure morphology is developed. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1121815

Status

Aktiv

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