Detaillierter Überblick über die Anforderungen an Gussteile und Rohgusseisen in der Automobilindustrie

Gussteile für die Automobilindustrie sind entscheidende Komponenten für die Herstellung von Fahrzeugen, von Motorteilen bis hin zu Strukturbauteilen. Hier finden Sie eine detaillierte Erläuterung der wichtigsten Produkte im Automobilguss und der spezifischen Anforderungen an Rohgusseisen, das bei ihrer Herstellung verwendet wird.

Wichtige Produkte in der Automobilindustrie: Gussteile

Automobilgussteile sind für die Herstellung verschiedener Automobilteile unerlässlich. Diese Teile werden typischerweise aus Roheisen und anderen Legierungen gegossen und jedes Produkt erfüllt eine bestimmte Funktion im Fahrzeug. Nachfolgend sind die Hauptkategorien von Automobilgussteilen aufgeführt:

Motorkomponenten:

Motorblöcke: Diese beherbergen die Kolben, die Kurbelwelle und andere Komponenten und halten extrem hohen mechanischen Belastungen stand. Sie erfordern eine hohe Festigkeit und gute Vibrationsfestigkeit.

Zylinderköpfe: Diese dichten den Brennraum ab und halten hohen thermischen und mechanischen Drücken stand. Sie bestehen typischerweise aus Gusseisen oder Aluminiumlegierungen und müssen eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und Dauerfestigkeit aufweisen.

Kurbelwellen und Pleuel: Diese Komponenten übertragen Kraft zwischen den Motorteilen und tragen erhebliche Lasten. Sie erfordern eine hohe Biege- und Zugfestigkeit.

Ventilsitze und Ventile: Diese halten hohen Temperaturen und mechanischer Beanspruchung stand. Sie müssen Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität bieten.

Ölwannen: Diese speichern Motoröl und bestehen typischerweise aus Gusseisen oder Aluminiumlegierungen. Sie erfordern Korrosionsbeständigkeit und ausreichende Festigkeit.

Komponenten des Übertragungssystems:

Getriebegehäuse: In diesen Gehäusen sind die Zahnräder und Wellen des Getriebes untergebracht. Zur Herstellung dieser Bauteile werden Gusseisen oder Aluminiumlegierungen verwendet, die eine gute Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Hochtemperatureigenschaften aufweisen müssen.

Zahnräder und Wellen: Zahnräder und Wellen übertragen Drehmoment und erfordern eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Sie werden typischerweise aus kohlenstoffreichen Legierungen oder Stahl gegossen.

Teile der Aufhängung und des Lenksystems:

Querlenker: Diese verbinden die Räder des Fahrzeugs mit dem Rahmen und müssen dem Gewicht und den Vibrationen des Fahrzeugs standhalten. Sie erfordern eine hohe Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.

Achsen und Naben: Diese Teile übertragen Drehmoment und tragen die Fahrzeuglast. Gussteile erfordern eine hervorragende Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit.

Lenkgetriebegehäuse: Diese Teile müssen für eine präzise Lenkung steif und stabil sein.

Komponenten des Bremssystems:

Bremsscheiben und -trommeln: Dies sind wichtige Komponenten des Bremssystems und müssen für effizientes Bremsen eine hervorragende Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und thermische Stabilität aufweisen.

Komponenten der Abgasanlage:

Abgaskrümmer: Diese Teile sammeln die Abgase des Motors und erfordern hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und strukturelle Festigkeit.

Katalysatorgehäuse: Diese Gehäuse umschließen den Katalysator und müssen eine gute Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität aufweisen.

Andere Strukturteile:

Fahrgestellrahmen und Innenkomponenten: Dazu gehören Teile wie Türrahmen und Motorstützen. Sie erfordern eine gute Festigkeit, Zähigkeit und Präzision.

Stützhalterungen: Komponenten wie Motorlager erfordern eine ausreichende Steifigkeit und Tragfähigkeit.

Anforderungen an rohes Gusseisen, das in Automobilgussteilen verwendet wird

Rohguss ist einer der Hauptwerkstoffe für Automobilgussteile. Die Qualität von Gusseisen wirkt sich direkt auf die Leistung und Langlebigkeit der Gusskomponenten aus. Nachfolgend finden Sie die detaillierten Anforderungen an Rohgusseisen, das in Gussteilen für die Automobilindustrie verwendet wird:

1. Anforderungen an die chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung von Gusseisen ist entscheidend für die Eigenschaften des endgültigen Gussstücks. Im Folgenden sind die typischen Elemente und ihre erforderlichen Bereiche aufgeführt:

Kohlenstoffgehalt (C):

Gusseisen enthält typischerweise 2,5 % bis 4,0 % Kohlenstoff, abhängig von den Anforderungen des Gussstücks. Kohlenstoff beeinflusst Härte, Festigkeit und Duktilität durch die Bildung von Graphit oder anderen Karbiden.

Grauguss: Wird häufig für allgemeine Automobilteile wie Motorblöcke und Zylinderköpfe verwendet, mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 2,7–3,5 %.

Sphäroguss (Sphäroguss): Wird für hochfeste Teile wie Achsschenkel und Bremsscheiben verwendet, wobei der Kohlenstoffgehalt auf 3,0 %–3,8 % kontrolliert wird.

Siliziumgehalt (Si):

Silizium verbessert die Gießbarkeit, indem es die Fließfähigkeit von geschmolzenem Eisen erhöht. Typischerweise liegt der Siliziumgehalt zwischen 1,0 % und 3,0 %.

Ein höherer Siliziumgehalt verbessert die Fließfähigkeit, kann jedoch die Festigkeit verringern.

Mangangehalt (Mn):

Mangan fördert die Entschwefelung und Entphosphorung von Gusseisen und verbessert so dessen Zähigkeit. Der typische Mangangehalt liegt zwischen 0,5 % und 1,0 %.

Phosphorgehalt (P):

Phosphor ist eine schädliche Verunreinigung, die Gusseisen spröde macht. Es sollte auf weniger als 0,1 % kontrolliert werden.

Schwefelgehalt (S):

Ein hoher Schwefelgehalt macht Gusseisen spröde und neigt zur Rissbildung. Er wird typischerweise unter 0,02 % gehalten.

Magnesiumgehalt (Mg) (für duktiles Gusseisen):

Magnesium wird verwendet, um Graphit in Gusseisen in eine Kugelform umzuwandeln und so die Festigkeit und Zähigkeit zu verbessern. Der typische Magnesiumgehalt liegt zwischen 0,03 % und 0,05 %.

Andere Legierungselemente (wie Chrom Cr, Kupfer Cu, Molybdän Mo):

Chrom: Fügt Verschleißfestigkeit hinzu und wird häufig in Bremsscheiben, Motorblöcken und anderen Komponenten verwendet.

Kupfer: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und wird für wasserkontaktierende Teile wie Wasserpumpengehäuse verwendet.

Molybdän und Titan: Verbessern die Festigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.

2. Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften von Gusseisen beeinflussen direkt die Qualität des Gussstücks:

Zugfestigkeit:

Gusseisen erfordert typischerweise eine Zugfestigkeit von 150–500 MPa, abhängig von der Funktion des Teils. Hochfeste Teile wie Motorblöcke, Achsen und Getriebekomponenten benötigen eine höhere Zugfestigkeit.

Härte:

Die Härte von Gusseisen liegt normalerweise zwischen 200 und 300 HB, wobei eine höhere Härte für verschleißanfällige Komponenten wie Bremsscheiben und Ventilsitze erforderlich ist.

Zähigkeit:

Teile, die Vibrationen oder Stößen ausgesetzt sind (z. B. Achsen, Querlenker), erfordern eine gute Zähigkeit, um Risse oder Brüche zu verhindern. Die Zähigkeit wird durch die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts, der Legierungselemente und des Gießverfahrens erhöht.

Verschleißfestigkeit:

Bauteile wie Bremsscheiben und Motorblöcke müssen eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Dies wird typischerweise durch die Zugabe von Elementen wie Chrom, Molybdän und Kupfer erreicht, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern.

3. Anforderungen an die Casting-Leistung

Die Gussleistung von Roheisen beeinflusst die Qualität des Endprodukts:

Fließfähigkeit:

Die Fließfähigkeit von Gusseisen bestimmt, wie gut das geschmolzene Metall die Form füllen kann, insbesondere bei komplexen Formen. Eine gute Fließfähigkeit stellt sicher, dass die Form vollständig gefüllt ist, wodurch Defekte wie Porosität und Kaltverschlüsse reduziert werden.

Schwindung:

Schrumpfung ist die physikalische Veränderung, die während der Erstarrung auftritt. Übermäßiges Schrumpfen kann zu Verformungen oder Rissen im Gussstück führen. Die Schrumpfung wird durch Anpassung der chemischen Zusammensetzung und des Gießverfahrens kontrolliert.

Porositäts- und Risskontrolle:

Porosität und Rissbildung sind häufige Mängel bei Gussstücken, insbesondere wenn sich beim Erstarren Gaseinschlüsse bilden. Hochwertiges Gusseisen sollte einen niedrigen Gasgehalt aufweisen, um diese Mängel zu vermeiden.

4. Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Automobilkomponenten wie Motorblöcke, Auspuffkrümmer und Bremsscheiben sind hohen Temperaturen ausgesetzt. Daher muss Gusseisen eine gute Hitzebeständigkeit und die Fähigkeit haben, thermischen Zyklen standzuhalten. Darüber hinaus müssen Teile wie Wasserpumpengehäuse und Abgaskrümmer korrosionsbeständig sein, um eine Verschlechterung in rauen Umgebungen zu verhindern.