Fachartikel

Gusseisen mit Vermiculargrafit. Teil 5: Nachfolgeoperationen
von Milan Lampic, Marburg, und Marc Walz, Stadtallendorf

Bezogen auf die Eigentümlichkeiten des Gusseisens mit Vermiculargrafit (GJV) sind unter den Nachfolgeoperationen am fertigen Gussteil drei Themen besonders interessant: die Wärmebehandlung, das Fertigungsschweißen und das Zerspanen. Zunächst wurde das Grafitisierungspotenzial des (perlitischen) GJV im festen Zustand betrachtet und experimentell in Abhängigkeit vom Gussstückmodul (Verhältnis Oberfläche zu Gewicht) ermittelt. Anschließend gelang es, mit Hilfe von Temperaturumschlagfarben das Fertigungsschweißen nach Temperatur und Zeit zielsicher zu realisieren. Das interessanteste Thema war die spanende Fertigung. Die Arbeiten am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, IFW, der Leibnitz-Universität Hannover bauten auf den bereits abgeschlossenen Untersuchungen von SinterCast AB, Stockholm und London, auf, dabei wurden jedoch völlig neue Wege beschritten. Entsprechend waren dann auch die Resultate, die das Zerspanen selbst in die Nähe der Bruchmechanik rückten.

Abcracken der unteren Hälfte des Kurbelwellenlagers eines 12 1-Zylinderkurbelgehäuses aus EN-GJV-450.
Bild: Abcracken der unteren Hälfte des Kurbelwellenlagers eines 12 1-Zylinderkurbelgehäuses aus EN-GJV-450. Foto: MAN Nürnberg

Bei den Nachfolgebehandlungen des fertigen Gussstücks schlagen sich die Besonderheiten der Siliziumnitrid-Keramik (GN) vor allem bei der Wärmebehandlung, dem Fertigungsschweißen und beim Zerspanen nieder. Ursachen dafür sind das niedrigere Grafitisierungspotenzial Pg des GJV im Vergleich zu GJL sowie die Morphologie des Grafits. Um nicht meliert zu erstarren, war Pg durch Zusatz von Silizium anzuheben. Unter Berücksichtigung sämtlicher Einflüsse, die zu Vermiculargrafit führen, reagiert GJV empfindlich auf Temperaturänderungen und somit auch auf das Ergebnis einer Fertigungsschweißung. Mit Hilfe einer genauen Überwachung der Temperaturführung mittels Temperaturumschlagfarben war das Problem allerdings zu lösen.Die Notwendigkeit, GJV zum Erhalten einer perlitischen Matrix mit Kupfer (eventuell auch mit Zinn) zu legieren, verschaffte dem Werkstoff die eigenständige Position zwischen GJL und GJS. Die Zerspanbarkeit wird nicht vordergründig von der Zugfestigkeit bestimmt, sondern von der Bruchzähigkeit. Metallkundliche Untersuchungen in den einzelnen Phasen der Spanformung haben dies eindeutig bestätigt. Anzumerken ist, dass die gesetzmäßig ablaufenden, steuerbaren Seigerungsvorgänge in der flüssigen Phase einen wichtigen Beitrag zur Bruchzähigkeit leisten. Dies wird ebenso elektronentheoretisch belegt wie auch die im festen Zustand temperaturabhängig stattfindenden Verformungsprozesse. Diese wiederum lassen sich über das Lebensdauerkonzept des Zerstörungsmechanismus erklären.

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 7/2014, Seiten 50-61
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