Die Korrosionsschaeden an Denkmaelern aus Kupfer und Kupferlegierungen, Eisen (Gusseisen, Schmiedeeisen, Corten-Stahl, Edelstahl, Baustahl), Blei, Zink und Aluminium werden untersucht. Aus den gefundenen Schaeden lassen sich geeignete Restaurierungsmassnahmen ableiten. Die verfuegbaren Konservierungsprodukte, z.B. Lacke zum Schutz der Oberflaeche, Korrosionsinhibitoren werden durch Bewitterungsversuche ueberprueft.
Ausgehend von der Analyse bestehender oekologischer Bewertungsverfahren und der Modellbildung mittels Fuzzy Logic wird ein fuzzybasiertes Modell zur Oekobilanzierung entwickelt. Durch die Nutzung fuzzybasierter Methoden koennen die in einer Datenlage vorhandenen Vagheiten beruecksichtigt und nur verbal verfuegbare Aussagen direkt in den Modellansatz integriert werden. Durch Auswertung der im Modell entwickelten Kennzahlen wird die Bewertung des Bilanzergebnisses und die Ermittlung der fuer die Bilanz wesentlichen Einflussgroessen ermoeglicht. Mittels theoretischer Ueberlegungen und exemplarischer Anwendungen fuer ausgewaehlte Prozesse der Gussteilfertigung wird gezeigt, dass die Erstellung von Oekobilanzen mit dem entwickelten Modell sinnvoll und gegenueber herkoemmlichen Methoden vorteilhaft ist. In den Modellrechnungen erfolgt ein Vergleich von Sandformverfahren in unterschiedlichen Umweltkategorien und fuer verschiedene Bilanzrahmen. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen, dass durch das fuzzybasierte Modell die oekologischen Aspekte der betrachteten Prozesse plausibel wiedergegeben werden und das Modell insbesondere eine bessere Interpretation und objektivere Bewertung des Bilanzergebnisses ermoeglicht.
Der Bedarf an Gusseisenbauteilen wird in den nächsten Jahren aufgrund der zunehmenden Konjunktur sowie der vorteilhaften Werkstoffeigenschaften in allen Bereichen des Maschinenbaus, der Energietechnik und des Transportwesens weiter steigen. Austempered Ductile Iron (ADI) ist dabei ein zukunftsträchtiger Gusswerkstoff, da er die exzellenten gießtechnischen Eigenschaften eines Gusseisens mit den mechanischen Eigenschaften eines Stahls miteinander vereint. Die Produktion geometrisch hochkomplexer Bauteile aus ADI wird aufgrund der geringeren Dichte in der Regel 10 % leichter im Vergleich zum Stahl herzustellen sein. Die konstruktiv bedingten Wandstärken führen zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, hervorgerufen durch den Erstarrungsprozess und/oder den lokal wirkenden unterschiedlichen Bedingungen während der Wärmebehandlung. Für einen schnellen und robusten Entwicklungsprozess von ADI-Bauteilen ist es notwendig, sowohl die lokale Bauteilerstarrung als auch die Wärmebehandlung mit ihren Prozessschritten Austenitisierung, Abschrecken und Ausferritisierung simulativ möglichst genau abbilden und im Bauteil lokal auftretende Gefüge und deren mechanische Eigenschaften vorhersagen zu können, so dass zuverlässige Lebensdauerbewertungen auch in konstruktiv anspruchsvollen Bauteilen möglich sind. Der Einsatz der Simulation im Vorfeld des Herstellungsprozesses führt somit zu einer sehr energie- und zeiteffizienten Herstellung gezielt leichtbauoptimierter sowie ressourcenschonender Komponenten aus ADI. Hierzu sollen die Grundlagen im Projekt gelegt werden.
Ausferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) ist ein zukunftsträchtiger Gusswerkstoff, da er die exzellenten gießtechnischen Eigenschaften eines Gusseisens mit den mechanischen Eigenschaften eines Stahls miteinander vereint, so dass die Produktion geometrisch hochkomplexer Bauteile möglich ist. Aktuell ist der Einsatz der ADI-Gusswerkstoffe noch mit Unsicherheiten bei 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. Auch innerhalb größerer Wanddicken führen die Erstarrung und Wärmebehandlung zu lokal unterschiedlichen Wärmebehandlungsparametern und damit zu lokal deutlich voneinander abweichenden Gefügen. Der Einsatz von teilweise sehr teuren Legierungselementen, wie Ni, Cu, Mn oder Mo, zur Vergrößerung des Prozessfensters bei dickwandigen Bauteilen verstärkt dabei noch den Effekt der Gefügeinhomogenitäten. Die daraus resultierenden unterschiedlichen mechanischen quasi-statischen und zyklischen Eigenschaften liegen für eine Beurteilung der Bauteile bislang nicht vor. Übergeordnetes Ziel des Teilvorhabens ist es, Methoden und Modellierungsansätze zu erarbeiten, die es erlauben, angepasste Materialkarten für die Gießprozess- und Wärmebehandlungssimulation zu erstellen. Diese dienen der durchgängigen Prozesssimulation und der gezielten Verarbeitung von ADI und sind somit essentieller Bestandteil der digitalen Prozesskette.
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.