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Projekt sollen die Einflüsse von steigenden Siliciumgehalten in
unterschiedlichen Kombinationen auf die o. a. Merkmale untersucht
werden.
In den Schmelzlaboren der beiden am Projekt beteiligten Forschungsinstitute
werden Schmelzen mit steigenden Si-Gehalten
hergestellt und in Probenformen abgegossen. Die maßgeblichen
Eigenschaften von Gusseisen mit Kugelgraphit werden an Probenformen
nach EN 1563 ermittelt. Die statischen mechanischen
Eigenschaften (R m , Rp 0,2 , Bruchdehnung) und Gefügeuntersuchungen
werden mit dem Si-Gehalt korreliert, um bei den nachfolgenden
Untersuchungen gezielt die günstigsten Eigenschaftskombinationen
der Werkstoffe zu erhalten. Zusätzlich werden
die gießtechnischen Eigenschaften für bestimmte Legierungskombinationen
ermittelt, und zwar das Erstarrungs- und Speisungsverhalten,
welches in hohem Maße vom Gehalt an Legierungselementen
abhängig ist. Diese Eigenschaften werden hauptsächlich
durch das Gefüge bestimmt.
Das zentrale Ziel des Forschungsprojekes sind die Angabe einer
optimierten chemischen Zusammensetzung und die Erstellung
von metallurgischen Grundlagen für einen optimierten Herstellungsprozess,
um Gussteile aus Werkstoffen mit hohem Si-Gehalt
zu erzeugen, die den Kundenanforderungen entsprechen. Zu diesen
Grundlagen sind zu rechnen:
> Untersuchung des Seigerungsverhaltens und des Verfestigungsmechanismus
des Siliciums in der ferritischen Eisenmatrix
und deren Einfluss auf die Eigenschaften der Gussteile.
> Einfluss des Gehalts an carbid- und perlitstabilisierenden Elementen
wie Mn, Cr, V und Legierungselemente, die schon bei
geringeren Anteilen in den ferritisch/perlitischen EN-GJS-Werkstoffsorten
die mechanischen Eigenschaften der Gussteile negativ
beeinflussen.
> Untersuchung des Formfüllens, des Lunkerverhaltens und des
Speisungsverhaltens der Schmelze in Abhängigkeit des Si-Gehaltes.
Die Ergebnisse erlauben die Anpassung der Herstellungsparameter
an die individuellen Gussteilgeometrien.
> Entwicklung einer speziellen Impftechnologie, um eine bestmögliche
Gefügestruktur, Graphitkugelzahl und Graphitform
zu erzielen.
> Es werden Prozessstrategien entwickelt, um Dross oder Schlackeeinschlüsse
und Abweichungen in der Graphitform zu vermeiden,
die bei hohen Si-Gehalten auftreten können.
> Die Bearbeitbarkeit der ferritisch/perlitischen Werkstoffsorten
EN-GJS-500-7 und EN-GJS-600-3 wird mit der Bearbeitbarkeit
der neuen Werkstoffsorten EN-GJS-500-14 und EN-
GJS-600-10 verglichen, um das unterschiedliche Zerspanungsverhalten
zu charakterisieren.
> Auf Grund des speziellen Verhaltens des Siliciums – Silicium
fördert die Grauerstarrung auch bei hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten
– kann sich bei den hoch siliciumhaltigen
Legierungen das Verhalten beim Schweißvorgang gegenüber
den herkömmlichen ferritisch/perlitischen EN-GJS-Werkstoffsorten
positiv verändern. Hierzu werden entsprechende
Untersuchungen durchgeführt.
> Die dynamischen mechanischen Eigenschaften der mischkristallverfestigten
Werkstoffe sowie die thermophysika lischen
und thermomechanischen Eigenschaften, die die Grundlage
für die Auslegung von Gussteilen sind, werden dokumentiert
und in Tabellen zusammengefasst. Diese Ergebnisse werden
als Basis für die nächste Revision der DIN EN 1563 genutzt,
um die bislang nicht bekannten Daten der neuen Werkstoffe
allgemein zugänglich zu machen.
> Mit der optimalen chemischen Zusammensetzung bei optimierten
mechanischen Eigenschaften werden in am Projekt
beteiligten Gießereien Gussteile gegossen, die Bauteilprüfungen
unterzogen werden.