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Erschienen in: Forschung im Ingenieurwesen 2-3/2017

01.09.2017 | Originalarbeiten/Originals

Development and investigation of austempered ductile iron (ADI) for thick-walled gear components

verfasst von: Jochen Lohmiller, Jürgen Hoffmeister, Jörg Hermes, Michel Ansorg, Hans Dhonau

Erschienen in: Forschung im Ingenieurwesen | Ausgabe 2-3/2017

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Abstract

Austempered ductile irons (ADI) are attractive for thick-walled and highly stressed gear components due to the possibility to design complex structures requiring a combination of high strength and moderate ductility. In this study, ADI was developed and optimized for industrial planetary carriers with shaft diameters ranging from 120 to 460 mm. The material was characterized by correlating fatigue properties to microstructural parameters using samples prepared from cast and heat treated carriers. The optimized castings exhibit a tension-compression fatigue strength enhanced by 25% compared with castings of the same size of nominally the same material grade. A scaling behavior was developed in order to estimate fatigue strength on the basis of the maximum defect size in the tested volume. The maximum defect can be either a graphite nodule or a micropore. By optimizing the microstructure of a thick-walled casting according to the typical loading conditions, a structurally graded component with a uniform degree of utilization can be obtained. This allows efficient castings and heat treatment of thick-walled ADI parts.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat DIN EN 1564 (2011) Founding – Ausferritic spheroidal graphite cast irons DIN EN 1564 (2011) Founding – Ausferritic spheroidal graphite cast irons
2.
Zurück zum Zitat SEW Eurodrive (2016) Catalog: industrial gear units, P.002–P.102 series planetary gearmotors (edn 11/2016) SEW Eurodrive (2016) Catalog: industrial gear units, P.002–P.102 series planetary gearmotors (edn 11/2016)
3.
Zurück zum Zitat DIN 50125 (2009) Testing of metallic materials – tensile test pieces DIN 50125 (2009) Testing of metallic materials – tensile test pieces
4.
Zurück zum Zitat ASTM (2007) ASTM E 466–07, standard practice for conducting force controlled constant amplitude axial fatigue tests of metallic materials ASTM (2007) ASTM E 466–07, standard practice for conducting force controlled constant amplitude axial fatigue tests of metallic materials
5.
Zurück zum Zitat Cullity BD, Stock SR (2001) Elements of X‑ray diffraction. Prentice Hall, New Jersey Cullity BD, Stock SR (2001) Elements of X‑ray diffraction. Prentice Hall, New Jersey
6.
Zurück zum Zitat Avrami M (1939) Kinetics of phase change I. J Chem Phys 7:1103–1112CrossRef Avrami M (1939) Kinetics of phase change I. J Chem Phys 7:1103–1112CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Avrami M (1940) Kinetics of phase change II. J Chem Phys 8:212–224CrossRef Avrami M (1940) Kinetics of phase change II. J Chem Phys 8:212–224CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Avrami M (1941) Kinetics of phase change III. J Chem Phys 9:177–184CrossRef Avrami M (1941) Kinetics of phase change III. J Chem Phys 9:177–184CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Haenel B, Haibach E, Seeger T, Wirthgen G, Zenner H (2012) FKM-guideline – analytical strength assessment of components in mechanical engineering, 6th edn. VDMA, Frankfurt a. M. Haenel B, Haibach E, Seeger T, Wirthgen G, Zenner H (2012) FKM-guideline – analytical strength assessment of components in mechanical engineering, 6th edn. VDMA, Frankfurt a. M.
10.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Yang Z, Miyamoto K (1995) Evaluation of fatigue limit of spheroidal graphite cast iron. Mater Trans JIM 36(6):749–756CrossRef Tanaka Y, Yang Z, Miyamoto K (1995) Evaluation of fatigue limit of spheroidal graphite cast iron. Mater Trans JIM 36(6):749–756CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Yang Z, Sato K, Miyamoto K, Tanaka Y (1995) Effects of graphite nodule size and austempering conditions on tensile properties and fatigue strength of ADI. J Jpn Foundrym Soc 67(3):203–208 Yang Z, Sato K, Miyamoto K, Tanaka Y (1995) Effects of graphite nodule size and austempering conditions on tensile properties and fatigue strength of ADI. J Jpn Foundrym Soc 67(3):203–208
12.
Zurück zum Zitat Murakami Y (2002) Metal fatigue: effects of small defects and nonmetallic inclusions. Elsevier, Oxford Murakami Y (2002) Metal fatigue: effects of small defects and nonmetallic inclusions. Elsevier, Oxford
13.
Zurück zum Zitat Sofue M, Okada S, Sasaki T (1978) High quality ductile cast iron with improved fatigue strength. AFS Trans 86:173–182 Sofue M, Okada S, Sasaki T (1978) High quality ductile cast iron with improved fatigue strength. AFS Trans 86:173–182
14.
Zurück zum Zitat Shanmugam P, Prasad Rao P, Rajendra Udupa K, Venkataraman N (1994) Effect of microstructure on the fatigue strength of an austempered ductile iron. J Mater Sci 29:4933–4940. doi:10.1007/bf00356546 CrossRef Shanmugam P, Prasad Rao P, Rajendra Udupa K, Venkataraman N (1994) Effect of microstructure on the fatigue strength of an austempered ductile iron. J Mater Sci 29:4933–4940. doi:10.​1007/​bf00356546 CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Lin CK, Wei JY (1997) High cycle fatigue of austempered ductile irons in various-sized Y‑block castings. Mater Trans JIM 38(8):682–691CrossRef Lin CK, Wei JY (1997) High cycle fatigue of austempered ductile irons in various-sized Y‑block castings. Mater Trans JIM 38(8):682–691CrossRef
16.
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Metadaten
Titel
Development and investigation of austempered ductile iron (ADI) for thick-walled gear components
verfasst von
Jochen Lohmiller
Jürgen Hoffmeister
Jörg Hermes
Michel Ansorg
Hans Dhonau
Publikationsdatum
01.09.2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Forschung im Ingenieurwesen / Ausgabe 2-3/2017
Print ISSN: 0015-7899
Elektronische ISSN: 1434-0860
DOI
https://doi.org/10.1007/s10010-017-0238-9

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