Zylinderkopf Eigenspannungen

Zylinderkopf Eigenspannungen
Zylinderkopf Eigenspannungen
Zylinderkopf Eigenspannungen

Die Optimierung moderner Motoren betrifft sämtliche Bauteile inklusive deren Herstellungsverfahren. Sowohl die geometrische Form als auch die Materialeigenschaften der einzelnen Motorenkomponenten werden ständig weiterentwickelt.

Die Mitberücksichtigung von Eigenspannungen, welche aus dem Herstellprozess resultieren, ist mittlerweile Gegenstand der Entwicklungsarbeit.

Im vorliegenden Projekt wurden anhand von Zylinderköpfen die während der Herstellung resultierenden Eigenspannungen berechnet. Dazu sind thermo-mechanisch gekoppelte FEM Berechnungen des transienten Prozesses notwendig.

Die während des Spannungsarmglühens und dem nachfolgenden Abschrecken entstehenden Eigenspannungen sind stark von dem sich einstellenden Wärmeübergang abhängig. Somit kommt der Bestimmung der Orts- und Lageabhängigen Wärmeübergangszahlen entscheidende Bedeutung zu.

Darüberhinaus sind die temperaturabhängigen Materialeigenschaften der jeweiligen Legierung entscheidend für das Ergebnis. Die vollständigen Spannungs-Dehnungs-Kurven der Aluminiumlegierungen müssen von Raumtemperatur bis 500 °C bekannt sein. Diese wurden dem Projekt vorgelagert durch Warm-Zug-Versuche (Gleeble-Versuche) bestimmt.

Mit Hilfe der gekoppelten Simulationen konnten deutliche Unterschiede betreffend Wasser abschrecken bzw. Luft abkühlen ermittelt werden.

Auf der linken Seite zeigen drei Bilder die unterschiedlichen Modelle, die ausgehend vom Gesamtmodell bis hin zu einem Submodell des Zylnderkopfes verwendet wurden. Aus Geheimhaltungsgründen können keine Ergebnisse der Analysen gezeigt werden.

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