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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss von Extremlasten auf die Langzeitfestigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit

Donnerstag (19.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Eselstall

Im Rahmen der Energiewende müssen neue leistungsfähigere Windenergieanlagen entwickelt werden. Um die höheren Leistungsdichten rentabel zu ermöglichen, ist eine Vergrößerung der strukturellen Komponenten alleine nicht ausreichend. Bei bis zu 30 % Gewichtsanteil von Bauteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) in der Gondel aktueller Anlagen bietet sich hier ein nicht zu vernachlässigendes Leichtbaupotential. Aufgrund aktueller Fortschritte in der Herstellung von Bauteilen aus GJS spiegeln viele Auslegungsrichtlinien das tatsächliche Potential dieser Werkstoffgruppe nicht mehr wieder, wodurch Reserven ungenutzt verbleiben.

Während des Einsatz von Windkraftanlagen muss der Einfluss außergewöhnlich starker Windböen und der daraus resultierenden Extremlasten berücksichtigt werden. In diesem Vortrag werden die drei Güten EN-GJS-400-18 LT, EN-GJS-500-7 und EN-GJS-700-2 als repräsentative Vertreter von GJS in Windenergieanlagen untersucht. Zur Reproduktion von Extremlasten werden die unterschiedlichen Güten quasistatisch bis zu verschiedenen Dehnungen auf Zug und Druck vorgedehnt. Anschließend werden Wöhler-Versuche an den vorgedehnten Proben durchgeführt und die dauerfest ertragbaren Spannungsamplituden für die unterschiedlichen Spannungsverhältnisse berechnet. Die entstandenen Schädigungen in der Mikrostruktur der vorgedehnten Proben werden sowohl vor, als auch nach der anschließenden schwingenden Beanspruchung analysiert. Über den Vergleich der dauerfest ertragbaren Spannungsamplituden der Proben mit und ohne vorangegangener Vordehnung wird ein Grenzwert vorgeschlagen bis zu diesem plastische Dehnungen in Bauteilen aus GJS zulässig sind. Ebenfalls soll eine Anpassung des Stützzahlkonzepts der aktuellen FKM-Richtlinie zur Auslegung von Maschinenbauteilen anhand der gewonnen Ergebnisse vorgestellt werden. Weiterhin soll die Analyse der mikrostrukturellen Schädigungen genutzt werden um die ablaufenden Vorgänge bei Deformationen in dieser Werkstoffgruppe besser zu verstehen.

Sprecher/Referent:
Christoph Ripplinger
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Christoph Broeckmann
    RWTH Aachen University
  • Alexander Bezold
    RWTH Aachen University