Bruchmechanisches Verhalten aushärtbarer Aluminiumgußlegierungen unter besonderer Berücksichtigung des Gießverfahrens:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| adam_text | Titel: Bruchmechanisches Verhalten aushärtbarer Aluminiumgußlegierungen unter besonderer Berücksichtigun
Autor: Kluge, Steffen
Jahr: 1996
Symbole IX Abkürzungen...................................................................................................................XHI Abstract...........................................................................................................................XIV 1. Einleitung....................................................................................................................1 2. Grundlagen bruchmechanischer Untersuchungen....................................................3 2.1. Konzepte der Bruchmechanik...............................................................................5 2.1.1. Energiebilanzkonzepte..............................................................................7 2.1.2. Spannungsintensitätskonzepte.................................... 11 2.2. Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte..........................................................15 3. Versuchsplanung.......................................................................................................20 3.1. Aufgabenstellung................................................................................................20 3.1.1. Weiterentwicklung der Vorrichtungen zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte................................................................20 3.1.2. Werkstoffuntersuchungen.......................................................................20 3.2. Analysen des Probenmaterials.............................................................................21 4. Herstellen der Proben...............................................................................................24 4.1. Sand- und Kokillenguß.......................................................................................24 4.1.1. Schmelzeinrichtung und Erschmelzen, Behandlung.................................24 4.1.2.
Gießeinrichtung......................................................................................25 4.1.2.1. Kokillenguß..............................................................................26 4.1.2.2. Sandguß...................................................................................28 V
4.1.2.3. Meßpunkte für die Bestimmung des lokalen Temperaturgradienten sowie der lokalen Erstarrungszeit...........29 4.1.2.4. Kontrollproben für thermische und spektralanalytische Analyse ...................................................................................30 4.1.2.5. Thermoelemente und Kalibrierung der Meßkette.......................31 4.1.2.6. Gieß- und Meßeinrichtung bei Sand- und Kokillenguß...............33 4.1.3. Abgießen der Proben in Sand und Kokille...............................................34 4.2. Gegendruck- und Niederdruck-Kokillengießverfahren........................................35 4.3. Vergleich der Gießverfahren...............................................................................39 4.4. Wärmebehandlung..............................................................................................40 4.5. Bearbeitung der Proben......................................................................................41 5. Prüfvorrichtungen zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte.......................42 5.1. Proben für bruchmechanische Untersuchungen...................................................42 5.2. Ermittlung der Rißlänge.....................................................................................43 5.3. Anlage zum Einschwingen von Ermüdungsrissen mit bestimmter Tiefe...............49 5.4. Der Bruchmechanikprüfstand.............................................................................53 6. Untersuchung der mechanischen Eigenschaften......................................................58 6.1. Zugversuche.......................................................................................................58 6.2. Bruchmechanische Untersuchungen....................................................................59 6.2.1. Vorbereiten der Bruchproben..................................................................59 6.2.2. Einschwingen
des Ermüdungsrisses.........................................................59 6.2.3. Brechen der Proben................................................................................62 6.2.4. Bestimmen der Endrißlänge....................................................................62 6.2.5. Berechnung bruchmechanischer Kenngrößen..........................................63 VI
6.2.5.1. Aufbereitung der Meßdaten.......................................................63 6.2.5.2. Ermittlung der Aa Werte...........................................................66 6.2.5.3. Ermittlung des J-Integrals..........................................................66 6.2.5.4. Berechnung der Blunting-Line sowie des Jq j Kennwertes.........69 6.2.5.5. Überprüfung der Gültigkeit von Joj ..........................................71 7. Ergebnisse und Diskussion.......................................................................................73 7.1. Lokale Abkühlungsgesclvwindigkeit und lokaler Temperaturgradient zum Speiser der Sand- und Kokillengußproben......................................................................73 7.2. Mechanische Eigenschaften................................................................................81 7.2.1. Kennwerte der Zugversuche....................................................................81 7.2.2. Kennwerte der Härteprüfung...................................................................86 7.2.3. Bruchmechanische Kennwerte.................................................................88 7.3. Das Gefüge der Versuchslegierungen.................................................................92 7.3.1. Ätzlösungen............................................................................................92 7.3.2. Definition der Korngröße und deren Bestimmung....................................93 7.3.3. Das Gefüge der AlSilOMg- und AlSi7Mg-Gußlegierungen.....................94 7.3.4. Das Gefüge der AlCu4Ti- und AlCu4TiMg-Gußlegierungen.................101 7.4. Der Rißverlauf im Gefüge................................................................................112 7.4.1. Präparation der Bruchproben................................................................112 7.4.2. Der Rißverlauf im Gefüge der Gußlegierungeri AlSilOMg und
AlSi7Mg...............................................................................................113 7.4.3. Der Rißverlauf im Gefüge der Gußlegierungen AICu4Ti und A)Cu4TiMg.......................................................................................... 131 7.5. Vergleichende statistische Betrachtungen.........................................................147 VII
7.6. Bewertungen 157 7.6.1. Bewertung der Versuchslegierungen im wärmebehandelten Zustand................................................................................................157 7.6.2. Bewertung der Gießverfahren...............................................................158 8. Zusammenfassung...................................................................................................160 8.1. Ausbau des Bruchmechanikprüfstandes............................................................160 8.2. Werkstoffuntersuchungen.................................................................................160 8.2.1. Mechanische Eigenschaften...................................................................161 8.2.2. Das Gefüge und der Rißverlauf im Gefüge der Versuchslegierungen.............................................................................163 9. Literaturverzeichnis................................................................................................167 VIII
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