Verbundvorhaben: GJEis - Beurteilung des Einflusses von tiefen Temperaturen auf die Schwingfestigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit unter Überlagerung von Einflüssen durch Seigerungen; Teilvorhaben: Prognose, Spezifizierung und Analyse von GJS-Werkstoffen mit definierten Seigerungs- und Karbidzuständen
Zeitraum
2022-06-01 – 2025-05-31
Bewilligte Summe
381.363,59 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE3072B
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - sonstige Komponenten [EB1215]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
Bauteilbereiche aus Windenergietechnik, die erhöhte Wandstärken und somit hohe Erstarrungszeiten aufweisen, sind besonders kritisch zu bewerten, da es in diesen aufgrund der lokalen Erstarrungsbedingungen zur Ausbildung von ausgeprägten Seigerungsgradienten und im Falle von karbidstabilisierenden Legierungselementen zu kritischen Karbidgehalten in der Mikrostruktur kommen kann. Im Herstellungsprozess findet eine quantitative Abschätzung und damit einhergehende Beurteilung möglicher kritischer Seigerungs- und Karbidanteile seitens der Gießereien nur in Ausnahmefällen statt. Im vorliegenden Vorhaben werden daher numerische und experimentelle Ansätze genutzt, um kritische Seigerungs- und Karbidzustände in Abhängigkeit des Legierungsdesigns zu prognostizieren. Diese Methoden bestehen aus thermodynamischen und kinetischen Berechnungen von Elementverteilungen auf Mikro-, Meso- und Makroebene und anschließende experimentellen Validierungsversuchen in Abhängigkeit des Legierungsdesigns. Eine anschließende Berücksichtigung bei der Messung der Kerbschlagzähigkeit, die in der Regel als üblicher Werkstoffkennwert für die Bewertung der Zähigkeitseigenschaften und zur Qualifizierung der Werkstoffe für bestimmte Einsatztemperaturen herangezogen wird, ermöglichen Gießereien, Guss-Anwendern sowie Konstrukteuren eine effiziente Herstellung und Nutzung von GJS-Werkstoffen in Windenergieanlagen unter Berücksichtigung der genannten Erstarrungsphänomene. Auf diese Weise trägt das Forschungsvorhaben zu deutlichen Material- und Emissionseinsparungen bei und treibt Leichtbaukonzepte in Windenergieanlagen intensiv voran.