LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

Die höhere gestalterische Freiheit bei der Fertigung als Gussteil ermöglicht es dem Konstrukteur,
hohlgegossene oder besonders leichte Gusskomponenten zu realisieren. Im Vergleich
zum konventionellen GJS weisen die mit Silizium und Bor legierten GJS-Werkstoffe
höhere Dehnungen, Zugfestigkeiten und Schwingfestigkeiten bei vergleichbarem E-Modul
auf. Die mit zunehmender Abkühlgeschwindigkeit bzw. dünneren Wandstärken abnehmende
Graphitisierungsneigung kann durch einen erhöhten Si-Gehalt kompensiert werden, so
dass auch bei gewichtssparenden Bauteilauslegung mit geringen Wandstärken eine Weißerstarrung
und der damit verbundene Zähigkeitsverlust vermieden wird [PIW58]. Durch das
Hinzulegieren von Bor wird der Versprödung des Werkstoffs entgegengewirkt und die Bruchdehnung
auf Werte über 5% angehoben, die einen Einsatz für Sicherheitsteile erlauben.
So lassen sich Kurbelwellen aus Schmiedestahl, z.B. für 1,9 l Dieselmotoren, durch gegossene
Kurbelwellen aus silizium-/borlegiertem Gusseisen mit Kugelgraphit ersetzen, indem
man die erforderliche Dauerfestigkeit durch Rollieren der am stärksten beanspruchten Bereiche
der Welle erhöht. Die so aufgebrachten Druckeigenspannungen steigern die Schwingfestigkeit
um 10 bis 15 % [PRU07], (Abbildung 6-5).
Abbildung 6-5: Hohlgegossene Kurbelwelle aus SiBoDur [MEN07]
Kunststoffe
Kunststoffe stellen in zunehmendem Maße eine ernstzunehmende Konkurrenz für metallische
Werkstoffe dar und erobern durch die Erweiterung der Anwendungsgrenzen ständig
neue Einsatzbereiche. Ihre geringe Dichte macht sie für Leichtbauanwendungen interessant.
Durch Einsatz von Faser- und Partikelverstärkungen lassen sich zudem die Eigenschaften
(z.B. Zugfestigkeit, Dehnung, Härte) gezielt einstellen und erreichen Werte ähnlich denen
von metallischen Werkstoffen. In Deutschland wurde im Jahr 2008 ca. 15,3 Millionen Tonnen
Kunststoff [PED08] in folgenden Einsatzgebieten verarbeitet:
125