Simulation und Verifikation von Phasenumwandlungen, Eigenspannungen und Verzügen in Gussbauteilen

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Ziel des Vorhabens ist es, die Simulation des Gießens metallischer Werkstoffe, insbesondere Gusseisen mit Lamellengraphit, für die Beschreibung der Gefüge-, Eigenspannungs- und Verzugsentwicklung zu ertüchtigen. Hierzu sollen Phasenübergänge von flüssig nach fest, aber auch die bei weiterer Abkühlung auftretenden Festkörperumwandlungen einschließlich ihrer Kinetik und ihres umwandlungsplastischen Verhaltens ebenso wie das temperatur- und gefügeabhängige Verformungsverhalten in die thermomechanische Gießsimulation einbezogen werden. Mit Hilfe des an CASTS und Thermo-Calc gekoppelten Mikroseigerungsmodells MicroPhase werden Keimbildung, Phasenanteile sowie Seigerungsprofile berechnet und an TP1 weitergegeben. Zur Simulation von Festphasentransformationen sind bekannte Umwandlungsansätze an die Spezifika von GJL-350 anzupassen und in das thermomechanische Simulationsprogramm CASTS zu implementieren. Bei der Ermittlung der zugehörigen Eingabedaten kommt der Einstellung von Ausgangszuständen vor der Festkörperumwandlung besondere Bedeutung zu. Der Abgleich und die Validierung der Simulationen in TP1 und TP2 erfolgen anhand von speziell entwickelten reproduzierbar abzugießenden Prinzipbauteilen, die während des Gießens anhand von Abkühlkurven und Verschiebungen und nach dem Gießen anhand von Gefüge-, Eigenspannungs- und Verzugsanalysen vermessen werden.