LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

Bei einem druckgegossenen Zylinderkurbelgehäuse aus Aluminium für einen 1,0-l-Motor
beträgt die Gewichtseinsparung im Vergleich zur Graugussvariante rund 50% [FRI02].
Da jedoch in vielen Fällen die Gewichtseinsparung bei Aluminium-Zylinderkurbelgehäusen
gegenüber Komponenten aus Gusseisen mit Ausgleichmassen und Dämpfungsmassen erkauft
wird, entscheidet in letzter Instanz erst der Motorenvergleich über den Effizienzvorsprung
der jeweiligen Variante.
Aluminiumgusslegierungen kommen in vielen Fahrzeugbereichen bereits standardmäßig
zum Einsatz, so z.B. im Druckgussverfahren gefertigte Komponenten für Getriebegehäuse,
Kolben und Zylinderkurbelgehäuse oder im Sand- und Kokillenguss gefertigte Felgen und
Zylinderköpfe.
Die Werkstoffforschung und Legierungsentwicklung von Aluminum-Gusswerkstoffen konzentriert
sich derzeit stark auf die Aspekte Warmfestigkeit, Duktilität und zyklische Werkstoffeigenschaften.
So wurden bereits vor Jahren Legierungen auf AlSiMg-Basis durch Zulegieren
von Kupfer und Nickel für Anwendungen modifiziert, bei denen Warmfestigkeit und
Kriechbeständigkeit im Temperaturbereich zwischen 150 und 200°C gefordert sind (Al-
Si7MgCu). Auch der Werkstoff AlCu5Mn sowie mit Scandium und Zirkonium dotierte Legierungsvarianten
auf AlMg-Basis wurden für den Einsatz in thermisch beanspruchten Baugruppen
entwickelt [LEN04]. Eine neuere Entwicklung ist die Druck- und Kokillengusslegierung
Thermodur-30 (AlMg3Si1MnCr) mit konstanter Dehngrenze bis 180°C und einer Bruchdehnung
von 5-10%. Diese Legierung zeichnet sich gleichzeitig durch gute Warmfestigkeit,
hohe Duktilität und hohe Korrosionsbeständigkeit aus.
Speziell für den Aluminium-Druckguss wurden in jüngster Zeit Werkstoffe mit verbesserter
Duktilität und Bruchzähigkeit entwickelt (Castasil-37, AlSi9Mn, Magsimal/Maxalloy,
AlMg5Si2Mn). Porenarme Druckgusstücke aus Castasil 37 sind schweißbar und erreichen
im Gusszustand eine Bruchdehnung von 10-14% durch ein langzeitveredeltes feinkörniges
Eutektikum sowie durch eine Begrenzung des Magnesiumgehaltes zur Verbesserung der
Alterungsbeständigkeit. Hierdurch kann auf eine Wärmebehandlung mit Lösungsglühen verzichtet
werden. Druckgussteile aus Magsimal-59 erreichen je nach Wanddicke bis zu 18%
Bruchdehnung im Gusszustand und bis zu 20% nach Weichglühen und werden deshalb für
Sicherheitsteile in der Automobilindustrie in zunehmenden Maße eingesetzt. Der Eisengehalt
in den wärmebehandelbaren Druckgusslegierungen ist i. d. R. sehr niedrig gehalten (maximal
0,2%), zusätzlich enthalten diese Werkstoffe mehr Mangan zur Kompensation des Resteisengehalts
[ARF08, LEN04]. Die Verarbeitung dieser Legierungen erfordert zur Vermeidung
von Oxidation und Ankleben eine wesentlich sauberere Arbeitsweise und einen höhe-
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