Beitrag zur Frage von Eigenspannungen im Grauguß by Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Patterson, Dr.-Ing. Günter Dietzel

By Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Patterson, Dr.-Ing. Günter Dietzel (auth.)

Durch inhomogene plastische Verformungen oder durch homogene Deformation inhomogener metallischer Werkstoffe entstehen Eigenspannungen. Eigenspan­ nungen sind Spannungen, die in einem Körper vorhanden sind, ohne daß äußere Kräfte auf diesen einwirken. Diese Spannungen stehen untereinander im Gleich­ gewicht. Sind sie mindestens in zwei Richtungen über makroskopische Bereiche homogen, so handelt es sich um Spannungen erster paintings. Spannungen zweiter artwork sind solche, die über einzelne Körner und Spannungen dritter paintings diejenigen, die über wenige Atomabstände hinweg homogen sind. Eigenspannungen erster und zweiter paintings bauen sich immer aus den Spannungs­ feldern dritter paintings, d. h. den Versetzungen auf. Die im Rahmen dieser Arbeit interessierenden Eigenspannungen sind die erster paintings, die auch als Stückspannun­ gen bezeichnet werden, und z. B. als Wärme-, Guß-, Abschreck- oder Bearbei­ tungsspannungen bekannt sind. Für inhomogene plastische Verformungen gibt es zahlreiche Ursachen, von denen hier nur die Wärmespannungen sowie Umwandlungen und Ausscheidungen, die mit Volumenänderungen verbunden sind, genannt seien [1]. Beim Werkstoff Grauguß hat guy es in den meisten Fällen mit einer überlagerung dieser beiden Erscheinungen zu tun. Wirkt eine bekannte äußere Kraft auf einen Körper ein, so kann guy die Größe und Verteilung der Spannungen berechnen und durch entsprechende Dimen­ sionierung des Körpers die Bruchgefahr bzw. die plastische Verformung ver­ meiden. Sind dagegen bei einem technischen Herstellungsprozeß ungewollt Eigenspannungen in einem Konstruktionselement entstanden, so kennt guy ihre Größe und Verteilung im allgemeinen nicht. Die Messung dieser Spannungen ist in der Regel nur durch Zerstörung des in Frage kommenden Stückes möglich.

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Wie sich das Verhältnis Zugfestigkeit zu Eigenspannungen ändert, wenn bei praktisch unveränderter chemischer Zusammensetzung die Zugfestigkeit nur durch eine Schmelzbehandlung variiert wird, darüber sollen die beiden folgenden Versuchsreihen Aufschluß geben. Zunächst wurden vier Gußeisensorten mit unterschiedlichen Sättigungs graden erschmolzen und einer Temperaturführung und Impfbehandlung unterzogen, wie sie in Abb. 39 angegeben ist. Der erste Abstich erfolgte bei 1400°C nach einer Haltezeit von 10 Minuten, der zweite Abstich nach Überhitzen auf 1550°C ebenfalls nach 10 Minuten.

0,8 • E-Modul aus Graphitmenge oE-Modul aus Biegeversuch 0,7 1300 1350 1400 1450 Gießtemperatur (OC) Abb. 36 Abhängigkeit der Eigenspannungen von der Gießtemperatur Die Abnahme der Eigenspannungen bei höherer Gießtemperatur ist auf eine graphitisierende Wirkung zurückzuführen. Bei höherer Gießtemperatur wird die ausgeschiedene Graphitmenge größer. Gleichzeitig erniedrigt sich die relative Härte, was auf eine Härteverminderung der metallischen Grundmasse hindeutet. Grundsätzlich überlagern sich bei Grauguß durch Änderung der Gießtemperatur zwei Einflußgrößen, und zwar die graphitisierende Wirkung und die des Temperaturunterschiedes.

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