Erhohung der Dauerfestigkeit bei Zylinderkurbelgehausen aus GJL durch Festigkeitsstrahlen

摘要

Zylinderkurbelgehause aus GJL werden wegen ihrer guten Werkstoffeigenschaften und aus wirtschaftlichen Grunden in der Entwicklung neuer Motoren nach wie vor sehr geschatzt. Die Anforderungen an die Bauteile hinsichtlich Leistung und Lebensdauer steigen weiterhin stetig. Durch lokale Werkstoffbeeinflussung mittels gezielter Massnahmen, wie Festigkeitsstrahlen, konnen potentiell hohere Dauerfestigkeiten fur das Bauteil erreicht werden. Dieser Beitrag beschaftigt sich mit den zugehorigen Wirkmechanismen sowohl mikroskopisch im Gefuge als auch makroskopisch an der Oberflache bzw. dem Bauteil. Sie ermoglichen eine lokale Dauerfestigkeitssteigerung der Zylinderkurbelgehause auf Basis speziell abgestimmter Strahlprozesse. Die fur eine derartige Behandlung sinnvollen Bereiche am Bauteil konnen anhand von Finite-Elemente-Berechnungen identifiziert werden. Stand der Technik ist die Simulation der Erstarrungs- und Abkuhlverlaufe und der dadurch resultierenden Eigenspannungszustande der Bauteile. Allerdings werden die Einflusse des Strahlens auf die hierfur benotigten Startrandbedingungen bis dato nicht berucksichtigt. Zukunftig soll den FEM-Berechnungen jedoch der reale Ausgangszustand des Fertigteils, unter Berucksichtigung des Giess- und Abkuhlprozesses, des Reinigungs- und Verfesti-gungsstrahlens und der einzelnen Bearbeitungsschritte zugrunde liegen. Hierzu wird ein Simulationsmodell entwickelt, welches die Auswirkung des Strahlprozesses auf die Oberflache des Werkstoffs einbindet. Durch geeignete Charakterisierungsmethoden werden die dafur notwendigen Simulationsparameter ermittelt. Als Ergebnis wird eine bauteilspezifische, ortsaufgeloste Strahldosis zur Erhohung der Dauerfestigkeit anvisiert. Es ist davon auszugehen, dass in Analogie zu vergleichbaren Behandlungen anderer Standardbauteile eine Erhohung der Dauerfestigkeit von bis zu 15% zu erwarten ist. Dies ermoglicht einerseits eine weitere Steigerung der Motorenleistung und andererseits eine Reduzie- rung des Bauteilgewichtes bei gleichbleibender Leistung. Dies soll im Rahmen eines auf drei Jahren ausgelegten Gemeinschaftsprojektes untersucht werden.