Ermittlung der Lebensdauer von Aluminium-Druckgießformen aufgrund thermischer Ermüdung

Die Gewährleistung einer definierten Lebensdauer eingesetzter Druckgießformen ist von hoher Relevanz für die Unternehmen der Gießerei-Industrie, da die Lebensdauer in einem hohen Maße mit der Wirtschaftlichkeit des Druckgießprozesses korreliert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden daher Methoden erarbeitet, die eine quantitative Aussage über die thermische Ermüdung in kritischen Bereichen einer Aluminium-Druckgießform ermöglichen. Eine anhand von dehnungsgeregelten Dauerschwingversuchen ermittelte Dehnungs-Wöhlerlinie für den Werkstoff DIEVAR bildet dabei die Grundlage für die Bewertung der Zeitfestigkeit. Weiterhin wurden anhand von Wiederholversuchen die Eigenschaften des konventionellen Warmarbeitsstahls 1.2343 mit dem Sonderwerkstoff DIEVAR verglichen. Um den im realen Druckgießprozess vorherrschenden Belastungsrandbedingungen Rechnung zu tragen, wurden zahlreiche weitere Aspekte betrachtet. Die Modelle zur Berechnung der thermischen Ermüdung wurden unter Einbeziehung eines realen Druckgießwerkzeuges verifiziert. Hier zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Lebensdauerprognose mit den tatsächlich vorherrschenden Lebensdauern. Zugleich verdeutlicht diese Verifizierung jedoch auch die Unterschiede in den einzelnen Bewertungsmethoden. Die gewonnenen Erkenntnisse erlauben eine direkte Implementierung in eine Gießereisimulationssoftware und sind somit für die Auslegung einer optimierten Formkonstruktion sowie eines optimierten Gießprozesses einsetzbar. Aufgrund des modularen Aufbaus kann der vorgestellte Ansatz problemlos um weitere lebensdauerrelevante Aspekte ergänzt bzw. verfeinert werden.