9/10 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 54 (2007) HEFT 9/10
Bild 6: Kräfte und Kenngrößen beim Rollieren (FG Gerätekraft, FR Rollenkraft,
R1 Rollendurchmesser, R2 Werkstückdurchmesser, rRollenradius, α
Rollenanstellwinkel)
entsprechend rollierten Proben. Dies eröffnet die Option, bestehende
Bearbeitungslinien für Schmiede-Kurbelwellen mit gehärteten
Übergangsradien ohne grosse Investitionskosten auf Guss umzustellen.
Für die Automobil- und Motorenhersteller ergeben sich daraus mehrere
Vorteile. Sie können jetzt beispielsweise einen Grundmotor mit
mehreren Leistungsstufen mit nur noch einer Kurbelwelle planen.
Die bisherige kostenintensive Alternative –geschmiedete Wellen für
die leistungsstärkeren Motoren, gegossene für die Grundmotorisierungen
–ist dann nicht mehr erforderlich. Eine andere Möglichkeit
ist, durch die guten Festigkeitseigenschaften rollierter oder gehärteter
SiboDur-Kurbelwellen ihre Maße zu verkleinern, um so die Masse zu
reduzieren und die Reibungsverluste zu minimieren.
Inzwischen ist „SiboDur“ zu einer ganzen Werkstofffamilie mit einem
extrem hohen Substitutionspotential gegenüber Schmiedewerkstoffen
geworden: Bilder 8, 9. Aktuell ist zudem eine neue Sorte mit
mittlerer Festigkeit (Grössenordnung 500 –550 MPa Zugfestigkeit) in
Entwicklung, welche hohe Festigkeit mit guter Bearbeitbarkeit vereinen
wird –z.B. mit einem hohen Potential zur Gewichtsreduzierung
von LKW-Radnaben.
Der Weiterentwicklung von SiboDur kann daher gespannt entgegengesehen
werden…
Bild 7: Einfluss des Rollierens auf die Dauerfestigkeit von identischen Kurbelwellen in unterschiedlichen Werkstoffvarianten und Rollierparametern.
Die Schwingfestigkeit seiner rollierten Serien-Kurbelwelle aus herkömmlichem
Sphäroguss beträgt etwa 1000 Newtonmeter. Eine
identische Welle aus Sibodur hat nach optimiertem Rollieren eine
Schwingfestigkeit von mehr als 1500 Newtonmeter.
Noch anschaulicher wird es bei einem weit verbreiteten 1,9-Liter-
Dieselmotor (Bild 7). Dessen serienmäßige Kurbelwelle aus Schmiedestahl
hat eine Dauerschwingfestigkeit von etwa 1870 Newtonmeter.
Die gleiche Welle aus höherfestem SiboDur erreicht nach versuchsweisem
Rollieren eine annähernd so hohe Dauerschwingfestigkeit
von etwa 1830 Newtonmeter. Ein optimal abgestimmter Rolliervorgang
hebt diesen Wert noch weiter an, über das Niveau der geschmiedeten
Kurbelwelle hinaus. Damit ist die bisherige Alleinstellung
der geschmiedeten Kurbelwellen passé. Zudem zeigen neueste Untersuchungen
auf, dass sich SiboDur auch hervorragend härten lässt.
An SiboDur-Proben mit gehärteten Übergangsradien konnten
nochmals deutlich höhere Schwingfestigkeiten erzielt werden, als mit
Literatur
[1] Menk, W.: Leichtbau mit Eisenwerkstoffen. Optimierte Gusswerkstoffe
für Fahrwerkskomponenten. ATZ 107 (2005), Nr. 2, S. 126-131
[2] Menk, W.: Vielversprechende Perspektiven für Fahrwerksteile. Gusseisen
–noch immer eine Alternative im Automobilbau. Giesserei 92
(2005), Nr. 5, S. 66-67
[3] Güll, A.; Hecker, A.; Menk, W.: Sinnvolles Zusammenspiel –moderne
Werkstoffe und Verfahren für hochbeanspruchbare Eisengussteile. Konstrieren
+Giessen 31 (2006), Nr. 3, S. 6-9
[4] Menk, W.; Kniewallner, L.; Prukner, S.: Neue Perspektiven im Fahrzeugbau:
Gegossene Kurbelwellen als Alternative zu geschmiedeten. MTZ
68 (2007), Nr. 5, S.384-388
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