Untersuchungen von Schwindungsporositäten mittels mechanisierter Ultraschallprüfung mit Sampling Phased Array Technik an Sphäroguss von Windkraftanlagenkomponenten zur Abschätzung ihrer Schwingfestigkeit

Das Gießen von Großbauteilen aus Eisenguss ist u.a. für die Windkraftindustrie derzeit und auch zukünftig unverzichtbar. Im Besonderen die geplanten Windgroßkraftwerke mit hoher Effizienz benötigen immer größere Bauteile mit hoher Festigkeit, Duktilität und Betriebsfestigkeit. Eine Abnahme der Großbauteile durch Lebensdauerversuche unter betriebsähnlicher Belastung ist ab einer gewissen Bauteilgröße bereits heute kaum mehr realisierbar. Um den zukünftigen Leistungsanforderungen gerecht werden zu können, müssen daher die Methoden der Fehlerdetektion und -bewertung der gegossenen Bauteile verbessert werden. Dabei kommt für die Volumenprüfung großer Eisengussbauteile nur die Ultraschallprüfung in Frage. Eine besondere Herausforderung stellt aktuell die Bewertung von Schwindungsporositäten (Lunkern) in sphärolithischen Eisengussbauteilen dar, welche aufgrund der gestalterischen Anforderungen und der Größe der Komponenten in allen Bereichen des Gussteils nicht immer vermieden werden können. In diesem Beitrag werden Ergebnisse der im Rahmen des Projekts ""Lunkerfest"" durchgeführten Untersuchungen vorgestellt. Die Abbildung von Schwindungsporositäten verschiedener Gussqualitäten erfolgte mit mechanisierter Ultraschallprüfung. Durch Einsatz der Sampling Phased Array Technik konnte eine dreidimensionale Abbildung der Lunkerbereiche erfolgen. Dies wurde an drei verschiedenen Werkstoffen (EN-GJS-400, EN-GJS-450-18, EN-GJS-700) mit gezielt hergestellten Schwindungsporositäten durchgeführt. Die Ultraschall-untersuchungen wurden durch Durchstrahlungsprüfungen verifiziert und eine Methode zur Entnahme von Schwingfestigkeitsproben auf Basis von Ultraschalldaten konnte entwickelt werden. Ein weiterer korrelativer Abgleich von Ultraschallbefunden und Schwindungsporositäten der Schwingfestigkeitsproben erfolgte auf Basis von mittels Röntgen CT durchgeführten Dichtebestimmungen. Die Ergebnisse dieses Vorhabens werden im Rahmen des Beitrags vorgestellt und diskutiert.