Fachartikel

Wirtschaftliches Stahlgießen für die Produktion von Turbinengehäusen
Entwicklung Werkstoff und Einführung in den Serienprozess bei der Daimler AG

Von Timotheus Kaiser und Siegfried Botsch, Stuttgart, sowie Karl Weisskopf, Ulm

Der technologische Trend führt derzeit auch im Bereich der Otto-Motoren zur Aufladung aller Baureihen. Diese Entwicklung wird durch die Senkung der Schadstoffemissionen, die Erhöhung des Wirkungsgrades und die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs getrieben. Dabei steht eine Anhebung der Leistung P bei einer Verringerung des Hubraums V im Vordergrund, wodurch Volllastanteil und Wärmestromdichte steigen. Bei gleichbleibender Drehzahl kann die Leistungssteigerung bei kleinvolumigen Motoren somit nur durch eine Anhebung des Ladedrucks im Motor realisiert werden.

Turbinengehäuse kurz nach dem Abgießen
Bild: Turbinengehäuse kurz nach dem Abgießen. (Foto: Daimler)

Der technologische Trend führt derzeit auch im Bereich der Otto-Motoren zur Aufladung aller Baureihen. Diese Entwicklung wird durch die Senkung der Schadstoffemissionen, die Erhöhung des Wirkungsgrades und die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs getrieben. Dabei steht eine Anhebung der Leistung P bei einer Verringerung des Hubraums V im Vordergrund, wodurch Volllastanteil und Wärmestromdichte steigen. Bei gleichbleibender Drehzahl kann die Leistungssteigerung bei kleinvolumigen Motoren somit nur durch eine Anhebung des Ladedrucks im Motor realisiert werden.

In Verbindung mit einer Wirkungsgraderhöhung steigt die maximale Abgastemperatur auf bis zu 1050 °C an. Dadurch werden besondere werkstofftechnische Anforderungen hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit an das Turbinengehäuse gestellt.

Im Bereich der Abgasturboaufladung ist für das Turbinengehäuse bei Mercedes-Benz-Ottomotoren die Stahlgusslegierung W.-Nr. 1.4849 (GX40NiCrSiNb38-19) im Serieneinsatz. Bei Abgastemperaturen bis maximal 1050 °C werden besondere Anforderungen an das Temperaturverhalten gestellt.

Aufgrund der mit dem hohen Nickelgehalt verbundenen Materialkosten wird an einer Alternativlegierung mit deutlich reduziertem Nickelanteil gearbeitet. Dabei müssen die positiven Eigenschaften des hohen Nickelgehalts durch alternative, weniger kostenintensive Legierungselemente kompensiert werden. Der neue Werkstoff wird derzeit hinsichtlich eines möglichen Serieneinsatzes getestet.

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 10/2013, Seiten 36-44
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