Modellierung von Eigenspannungen in Aluminium-Gussteilen

Aluminium-Gussteile werden üblicherweise einer Wärmebehandlung unterzogen; dies beinhaltet auch das Abschrecken nach dem Lösungsglühen, um das Alterungsverhalten und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Schnelles Abschrecken kann jedoch zu hohen Eigenspannungen und starker Verformung führen, wodurch die Maßhaltigkeit, die Funktionalität und besonders die Leistung des Bauteils erheblich beeinträchtigt werden. Zur Herstellung eines Modells für die Bestimmung der Eigenspannungen und der Verformung in wärmebehandelten Aluminium-Gussteilen - für ein robustes Produktdesign und eine dauerhafte Haltbarkeit - wurde ein Ansatz auf Basis der Finite-Elemente-Methode entwickelt. Hierfür wurde ein nodal-basierter transienter Wärmeübertragungs-Algorithmus mit einem thermo-viskoplastischen Material-Zustandsmodell gekoppelt. Das integrierte Eigenspannungs-Modell hat seine Zuverlässigkeit zur Prognose von Eigenspannungen durch den Vergleich mit experimentellen Messungen bewiesen.