Leichtbau mit Gusseisen?

Fokus/Stahl und Eisen

Hoch siliziumhaltiges Gusseisen mit Kugelgraphit – ACO Eurobar entwickelt und realisiert mit neuem Werkstoff innovative Strangguss-Produkte mit weitreichendem Substituierungs- und hohem Wirtschaftlichkeitspotenzial.

15. Oktober 2013

Mit der neuen Ausgabe der DIN EN 1563 – Gusseisen mit Kugelgraphit – wurde auch eine neue Gruppe von Werkstoffen in die Norm aufgenommen, nämlich hoch siliziumhaltige Gusseisen mit Kugelgraphit. Der Unterschied zu konventionellen Sphäroguss-Werkstoffen ist darin zu sehen, dass dort höhere Festigkeiten durch einen steigenden Anteil an Perlit erreicht werden, während bei hoch siliziumlegierten Werkstoffen legierungsbedingt ein überwiegend ferritisches, mischkristallverfestigtes Gefüge vorliegt. Diese Materialien sind, ausgehend von der jeweiligen Festigkeit, durch vergleichsweise hohe Bruchdehnungswerte (bis Faktor 2) gekennzeichnet. Aber auch die Streckgrenzen Rp0,2, die den Beginn der makroskopisch erkennbaren plastischen Verformung beschreiben, liegen bei gleicher Festigkeit erheblich über denen ferritisch-perlitischer GJS-Werkstoffe.

Die Kombination von hoher Streckgrenze und hoher Bruchdehnung eröffnet erhebliches Leichtbau- und damit Substituierungspotenzial, weil einerseits Werkstoffalternativen möglich sind und andererseits ein ›universell‹ einsetzbarer Werkstoff mehrere andere ersetzt. Zwar werden noch nicht die Festigkeiten von ADI-Werkstoffen erreicht, jedoch kann bei hoch siliziumhaltigen Werkstoffen auf die Verwendung teurer Legierungselemente verzichtet werden, und die aufwendige Wärmebehandlung kann ebenfalls entfallen, woraus sich spürbare Kostenvorteile ergeben. Interessant sind die hoch siliziumhaltigen Werkstoffe auch bezüglich mechanischer Bearbeitung, insbesondere im direkten Vergleich mit den konventionellen ferritisch-perlitischen Sorten (EN-GJSW-500-7, EN-GJS-600-3). Denn bei diesen ist der Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf die mechanischen Eigenschaften ausgeprägter als bei den neuen Sphäroguss-Sorten. Dies kommt speziell bei Gussteilen mit unterschiedlichen Wandstärken und den damit einhergehenden unterschiedlichen lokalen Abkühlgeschwindigkeiten zum Tragen.

Nach DIN EN1563 darf sich die Härte des Werkstoffs EN-GJS-500-7 zwischen 170 und 230 HB bewegen, weshalb es innerhalb eines Werkstücks zu erheblichen Schwankungen in der Härte kommen kann. Hoch siliziumhaltige Werkstoffe dagegen weisen aufgrund des Gefüges keine solch starken Schwankungen auf. Dadurch sind in der mechanischen Bearbeitung bei hohen Zerspanraten enge Maßtoleranzen möglich. Das weitgehend homogene Gefüge der ferritischen Werkstoffstruktur wirkt sich zudem positiv auf die Werkzeug-Standzeiten aus, weil es, anders als beim perlitischen Gefüge, überhaupt keine harte Zementitphase enthält.

Fazit: Sind solche konstruktiv-technischen Merkmale wie Streckgrenze, Schwingfestigkeit, Duktilität und gute Bearbeitbarkeit gefordert, eröffnen hoch siliziumhaltige Werkstoffe in Gestalt von Stranggussprodukten sowohl echte Alternativen als auch neue Möglichkeiten. Vor allem im Hinblick auf Leichtbau, Substituierung von Stahlwerkstoffen, Vereinheitlichung von Stranggusswerkstoffen, kürzere Bearbeitungszeiten, höhere Werkzeugstandzeiten, höhere und vor allem reproduzierbare Strangguss- und damit Werkstückqualität, bietet ACO Eurobar GmbH mit standardisierten oder kundenspezifischen Strangguss-Produkten aus hoch siliziumhaltigen Gusseisen mit Kugelgraphit wirtschaftlich erscheinende Lösungen für die Einzelteil- wie für die Klein-, Mittel- und Großserienfertigung.

Erschienen in Ausgabe: 06/2013