Danksagungen ................................................... I
Inhaltsverzeichnis ............................................. I
Abbildungsverzeichnis ........................................ III
Tabellenverzeichnis ......................................... VIII
Abkürzungsverzeichnis ......................................... IX
1 Einleitung .............................................. 1
2 Stand der Technik ....................................... 3
2.1 Metallurgie der Stähle .................................. 3
2.1.1 Nichtmetallische Einschlüsse im Stahlguss ............... 3
2.1.2 Detektion und Klassifizierung der nichtmetallischen
Einschlüsse ............................................. 5
2.2 Metallurgie der Aluminiumlegierungen .................... 8
2.2.1 Defektarten im Aluminiumguss ............................ 8
2.2.2 Detektion und Klassifizierung der Defekte ............... 9
2.3 Metallschmelzefiltration ............................... 10
2.4 Ermüdungsverhalten technischer Legierungen im
VHCF-Bereich ........................................... 14
2.4.1 Hochfester Stahl ....................................... 14
2.4.2 Aluminiumlegierungen ................................... 20
2.4.3 Prüftechnik ............................................ 22
2.4.4 In situ Methoden der Schädigungsdetektion .............. 23
2.4.5 Murakami-Endo-Modell ................................... 26
3 Experimentelle Durchführung ............................ 30
3.1 Materialien ............................................ 30
3.1.1 Stahlguss G42CrMo4 (1.7225) ............................ 30
3.1.2 Aluminiumguss AISi7Mg .................................. 36
3.1.3 Heiß-Isostatisches Pressen ............................. 38
3.2 Prüfmaschinen .......................................... 39
3.2.1 Ultraschallermüdungs-Prüfmaschine(USFT) ................ 39
3.2.2 Resonanzprüfmaschine (Rumul Mikrotron) ................. 42
3.3 In situ Prüfmethoden ................................... 42
3.3 Thermographie .......................................... 42
3.3 Eigenfrequenzanalyse und Nichtlinearitätsparameter ..... 49
3.4 Mikroskopie ............................................ 50
3.4.1 Lichtmikroskopie ....................................... 50
3.4.2 Rasterelektronenmikroskopie ............................ 52
3.4.3 Vermessung der rissauslösenden nichtmetallischen
Einschlüsse ............................................ 52
4 Ergebnisse und Diskussion .............................. 54
4.1 Stahlguss G42CrMo4 (QT) ................................ 54
4.1.1 Frequenz- bzw. Temperatureinflus ....................... 54
4.1.2 Wöhlerkurven unter wechselnder Belastung (R = -1) ...... 59
4.1.3 Mittelspannungseinfluss ................................ 62
4.1.4 Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse im
Gussbauteil ............................................ 63
4.1.5 Morphologie und chemische Zusammensetzung der
rissauslösenden nichtmetallischen Einschlüsse .......... 68
4.1.6 Einfluss der Defektverteilung auf das
Ermüdungsverhalten ..................................... 70
4.1.7 Anrissorte und Auftretenswahrscheinlichkeiten der
Einschlüsse ............................................ 73
4.1.8 Murakami-Endo-Modell ................................... 76
4.1.9 Interne Anrissorte im Stahlguss ........................ 78
4.1.10 Schädigungsmechanismen unter zyklischer Belastung ...... 82
4.1.11 Thermographiscne Untersuchungen ........................ 84
4.1.12 Nichtlinearitätsparameter und Eigenfrequenzanalyse ..... 98
4.2 Aluminiumguss AISi7MgO,3 (T6) ......................... 102
4.2.1 Wöhlerdiagramme ....................................... 102
4.2.2 Einteilung der Defektarten ............................ 103
4.2.3 Einteilung der Anrissorte ............................. 104
4.2.4 Definition von Anrisszeitpunkt und -ort ............... 108
4.2.5 Nichtlinearitätsparameter und Eigenfrequenzanalyse .... 115
5 Zusammenfassung und Ausblick .......................... 117
5.1 Zusammenfassung ....................................... 117
5.2 Ausblick .............................................. 122
6 Literaturverzeichnis .................................. 125
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