Fachartikel

Gusseisen mit Vermiculargrafit. Teil 3: Eigenschaften
von Milan Lampic, Marburg, und Marc Walz, Stadtallendorf

Das gezeigte Bild ist das Ergebnis der Belastungssimulation eines Zylinderkopfes aus EN-GJV-450. Bis auf Verschleißfestigkeit, Dämpfungsvermögen und Bruchzähigkeit beansprucht das Werkstück sämtliche nachfolgend erörterten Eigenschaften. Was sich nicht direkt anwenden lässt, ergänzt der Widerstand gegen thermomechanische Ermüdung TMF über ein sehr attraktives multivariables Prüfverfahren. GJV (Gusseisen mit Vermiculargrafit) wird stets im Vergleich zu GJL (Gusseisen mit Lamellengrafit) und GJS (Gusseisen mit Kugelgrafit) erörtert, je nachdem, welchem der beiden Werkstoffe es im konkreten Fall „näher steht". Stets wird auch versucht, verschiedene Einflüsse auf die Eigenschaften mathematisch zu formulieren und damit dem Konstrukteur zu helfen, die günstigen Eigenschaftskombinationen dieses Werkstoffs „zwischen den zwei Polen GJL und GJS" besser zu nutzen.

Temperaturverteilung in einem Dieselmotor-Zylinderkopf aus EN-GJV-450 in einer Erstarrungs-/Belastungssimulation
Bild: Temperaturverteilung in einem Dieselmotor-Zylinderkopf aus EN-GJV-450 in einer Erstarrungs-/Belastungssimulation. Foto: Fritz Winter Eisengießerei

Es gibt für GJV kaum eine Anwendung, in der die Temperatur keine Rolle spielt. Die einzigartige Eigenschaftskombination der bei Raumtemperatur gemessenen Daten befähigt es eben dafür. Im Bereich höherer Betriebstemperaturen hat jeder der drei hier erörterten Werkstoffe seine eigene Domäne. GJL beherrscht wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit die Bremskörper. Ferritisches GJS ist bei hohen Temperaturen extrem rissbeständig, neigt aber stark zum Verziehen - trotzdem beherrscht es (noch) das Abgasrohrgeschäft. GJV zeigt sich kompromissbereit, weil es eine GJS-nahe Dauerwechselfestigkeit besitzt und wegen des niedrigen E-Moduls verzugsarm ist. Letztlich hängt das Betriebsverhalten bei höheren Temperaturen von so lapidaren Dingen wie Zundern und Wachsen ab. Bis 500 °C verhält sich GJV ähnlich wie GJL, darüber ist es der klar überlegene Werkstoff. Das alles ist bedingt durch die Unterschiede in der Grafitmorphologie: Erstens sind die Würmchen kürzer und stärker als die Lamellen verzweigt, und zweitens ist ihre Zahl je Volumeneinheit geringer als diejenige der Lamellen im GJL. Das alles behindert das Einwandern des Sauerstoffs von der Oberfläche ins Innere des Gussteils und erschwert die Diffusion des Kohlenstoffs zu den vorhandenen Grafiteinschlüssen.

Dr.-Ing. Milan Lampic, Marburg, und Dipl.-Ing. Marc Walz, Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG, Stadtallendorf

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 3/2014, Seiten 60-71
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