Korrelation der Ermüdungsschädigung mit der Materialdämpfung in einer Aluminium-Gusslegierung

Alexander Giertler; Ulrich Krupp; Wilhelm Michels

doi:10.3139/120.110225

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Korrelation der Ermüdungsschädigung mit der Materialdämpfung in einer Aluminium-Gusslegierung

Alexander Giertler , Ulrich Krupp and Wilhelm Michels

Published/Copyright: May 26, 2013

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From the journal Materials Testing Volume 53 Issue 5

Kurzfassung

Die Bedeutung leichter, aber ebenso fester Werkstoffe hat aufgrund des Trends hin zum Leichtbau stark zugenommen. Insbesondere Aluminium-Gusslegierungen zählen zu den Profiteuren dieser Entwicklung. Zeitgleich ist eine erhebliche Zunahme der Anforderungen und Erwartungen an die Werkstoffe, insbesondere bei der Ermüdungsfestigkeit zu beobachten. Die Materialdämpfung ist eine Größe, die beschreibt, inwieweit ein Werkstoff in der Lage ist, elastische Schwingungsenergien umzuwandeln. Der Beitrag gibt eine kurze Einführung in das Phänomen der Materialdämpfung mit ihren Einflussgrößen. Der zur Messung der Materialdämpfung und der Resonanzfrequenz verwendete Versuchsaufbau wird eingehend beschrieben. Anhand von Umlaufbiegeversuchen sowie Zug-Druck-Ermüdungsversuchen an der Legierung AlSi7Mg0,3 soll untersucht werden, ob die Materialdämpfung mit einer fortschreitenden Ermüdungsschädigung verknüpft ist. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Änderung der Dämpfung in Abhängigkeit von der Zyklenzahl besteht und dass sich diese Änderung mit der Ermüdungsbelastung korrelieren lässt.

Abstract

The importance of light but also strong materials increases due to the trend towards engineering light-weight design. In particular, cast aluminum alloys benefit from this development. At the same time, the requirements on the structural integrity increases, especially with respect to the material's fatigue behavior. The material damping is a physical parameter that describes how a material is capable to convert elastic vibration energy. The present paper provides an introduction on the phenomenon of material damping and its influence factors. The experimental setup which is used for the material damping and resonance frequency measurements is described in detail. By means of rotating bending tests and push-pull fatigue tests on the alloy AlSi7Mg0.3, it was studied in which way the material damping can be correlated with progressive fatigue damage. The results show that there is indeed a change in the damping as a function of the number of cycles and that this change can be associated with the fatigue loading history.

Dipl.-Ing. (FH) Alexander Giertler, M.Sc. ist Jahrgang 1985 und studierte bis 2009 Werkstofftechnik an der Hochschule Osnabrück. Im Januar 2011 absolvierte er an der Hochschule Osnabrück den Masterstudiengang Angewandte Werkstoffwissenschaften. Seit Februar 2011 ist er Doktorand an der Hochschule Osnabrück.

Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Michels, Jahrgang 1957, studierte bis 1984 Hüttenkunde/Gießereikunde an der RWTH Aachen. Nach der Promotion (1989) am dortigen Gießerei-Institut folgten F&E-Tätigkeiten in der NE-Metall-Industrie, u.a. bei der Tréfimétaux S.A. (heute KME France SAS) in Frankreich. Von 1998 bis 2006 leitete er den Bereich Nicht-Eisen-Metalle der IfG-Institut für Gießereitechnik gGmbH in Düsseldorf. Seit 2006 ist er Professor für Metallurgie und Fertigungstechnik an der Hochschule Osnabrück.

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Krupp studierte Maschinenbau, promovierte und habilitierte sich im Fachgebiet Werkstoffkunde an der Universität Siegen. Seit 2006 vertritt er an der Hochschule Osnabrück das Fachgebiet Metallische Konstruktions- und Leichtbauwerkstoffe.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2011-05-01

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https://doi.org/10.3139/120.110225