Einfluss der Porosität auf die Schwingfestigkeit von Proben und Bauteilen aus Aluminiumdruckguss

Aluminiumdruckgussteile werden im Fahrzeugbau zur Erzielung eines Leichtbaus in großem Umfang eingesetzt. Als typische Beispiele sind unterschiedliche Halter, Motorblöcke, Räder und Lenker zu nennen. Durch die in der Gussschmelze enthaltenen Gase entstehen nach dem Erstarren überwiegend kugelförmigen Poren, die je nach Bauteilform und Abkühlbedingung statistisch verteilt sind. Im Bauteilinneren ist die Porenkonzentration in der Regel höher als am Bauteilrand. Für die rechnerische Schwingfestigkeitsuntersuchung von Druckgussteilen wird häufig der einfache Weg beschritten, indem die Schwingfestigkeitskennwerte an glatten Proben in Zug‐ und Druckversuchen ermittelt werden. Die Verwendung der auf diese Weise ermittelten Kennwerte auf Bauteile führt jedoch häufig zu Lebensdauerabschätzungen, die bei weitem zu konservativ sind [4,8]. In der vorliegenden Arbeit wird versucht, die Kerbwirkung an den Poren anhand von einfachen Modellen abzuschätzen. Es wird dann gezeigt, wie diese Überlegung auf Bauteile übertragen werden kann, wobei den Tatsachen, dass die Spannungsverteilung in einem realen Bauteil in der Regel inhomogen ist und dass die Randschicht porenarm ist, eine zentrale Bedeutung zukommt. Damit lassen sich die Kerbunempfindlichkeit eines Aluminiumdruckgusses und die dadurch bedingten konservativen Lebensdauerabschätzungen in vielen Fällen erklären.