Umstellung von geschmiedetem Stahl auf ADI für einen Eisenbahnbremshebel
Kompromisslose Spitzenleistung: die gelungene Balance zwischen Belastbarkeit, Gewicht und Kosten mit dem ADI 800-10
Leichtere, widerstandsfähigere und effizientere Komponenten für den Schienenverkehr
Im Eisenbahnsektor müssen Struktur- und Sicherheitskomponenten, wie beispielsweise die von Bremssystemen, ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Betriebseffizienz gewährleisten und gleichzeitig die Produktions- und Wartungskosten unter Kontrolle halten: Aus diesem Grund ist die Materialauswahl ein strategischer Aspekt.
In diesem Fallbeispiel werden die leistungsbezogenen und wirtschaftlichen Vorteile eines Bremshebels aus austemperiertem Sphäroguss ADI 800-10 beschrieben, der ursprünglich aus geschmiedetem Stahl gefertigt wurde und für ein Bahnbremssystem der neuen Generation bestimmt ist.
Anwendung
Das im Bremsaggregat eingebaute Bauteil erfüllt eine wesentliche strukturelle Funktion: Es nimmt die beim Bremsvorgang entstehenden Lasten auf, verteilt sie und leitet sie weiter. Der Bremshebel ist daher für den Betrieb unter hohen mechanischen Beanspruchungen, wiederholten dynamischen Belastungen und kontinuierlichen Bremszyklen ausgelegt: Seine Zuverlässigkeit wirkt sich unmittelbar auf die Gesamtleistung der Bremsanlage und auf die Betriebsbereitschaft des Schienenfahrzeugs aus.
Die Herausforderung
Der Kunde suchte nach einer Lösung, die im Vergleich zur herkömmlichen Ausführung aus geschmiedetem Stahl eine hohe mechanische Festigkeit gewährleistet, das Gewicht des Bauteils reduziert und die Produktionskosten optimiert.
Die Optimierungsanforderungen an das Bauteil betrafen einerseits die mechanische Leistungsfähigkeit und andererseits die Kosteneinsparung.
Insbesondere:
- Beständigkeit gegenüber statischen und dynamischen Belastungen;
- Ermüdungsverhalten und Langzeitstabilität;
- größere Gestaltungsfreiheit bei der Umsetzung komplexer Geometrien;
- Flexibilität und Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses bei geringen Anfangsinvestitionskosten
Die Vorteile der Umrüstung auf den ADI 800-10
Der Ersatz von geschmiedetem Stahl durch austemperiertes Gusseisen wirkt sich gleichzeitig auf die Leistungsfähigkeit des Bauteils, die Kosten des Produktionszyklus und die konstruktive Flexibilität des gesamten Bauteils aus.
Mechanische Eigenschaften
La microstruttura ausferritica dell’ADI assicura un eccellente comportamento a fatica, contribuendo ad aumentare la vita utile di leve freno, cunei di frizione e componenti dei sistemi frenanti.
Darüber hinaus bietet ADI eine hohe mechanische Festigkeit, wodurch das Bauteil den für modernste Eisenbahnbremssysteme typischen Belastungen und Beanspruchungen sicher standhalten kann.
Geringere Produktionskosten
Die Schmelztechnologie ermöglicht die Herstellung von Bauteilen in nahezu endgestellter Form, wodurch der mechanische Bearbeitungsaufwand im Vergleich zu Schmiedeteilen erheblich reduziert wird.
Dies führt zu kürzeren Bearbeitungszeiten, geringerem Materialabtrag und insgesamt zu einer höheren Produktionseffizienz.
Planungseffizienz
Durch das Gießen lassen sich Geometrien in einem einzigen Teil integrieren, für die bei Schmiedeteilen mehrere Bauteile oder nachfolgende Montagevorgänge erforderlich wären.
Die Vorteile sind:
- Reduzierung der Anzahl der Bauteile;
- geringere Montagekosten;
- Reduzierung der Kontrollmaßnahmen;
- höhere Zuverlässigkeit des Systems.
Geringere Investitionskosten
Die Herstellung von Bauteilen im ADI-Verfahren erfordert in der Regel geringere Anfangsinvestitionen als Schmiedeverfahren und bietet insbesondere bei der Fertigung mittlerer Stückzahlen eine höhere Wettbewerbsfähigkeit.
Gewichtsreduzierung
Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen aus Stahl ermöglicht der Einsatz von austemperiertem Gusseisen die Herstellung leichterer Bauteile bei gleicher Leistungsfähigkeit. Ein Vorteil, der zur allgemeinen Optimierung des Schienenfahrzeugs beiträgt.
Die Lösung: vom Schmieden bis zur ADI – mit Unterstützung von Zanardi Fonderie
Dank seiner metallurgischen und anwendungsbezogenen Erfahrung im Eisenbahnsektor hat Zanardi Fonderie den Kunden bei der Auswahl des am besten geeigneten Werkstoffs unterstützt und dabei die Betriebsbedingungen, die erforderlichen Belastungen sowie die Ziele hinsichtlich Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung analysiert. Diese Arbeit führte zur Wahl des austemperierten Sphärogusses ADI 800-10, der als die effektivste Lösung zur gleichzeitigen Erfüllung von Leistungs- und Wirtschaftlichkeitsanforderungen identifiziert wurde.
Das austemperierte Sphärogussmaterial ADI stellt eine der fortschrittlichsten metallurgischen Lösungen dar, die derzeit für strukturelle Anwendungen verfügbar sind. Dank der Austemperierungsbehandlung entwickelt der Werkstoff eine besondere ausferritische Mikrostruktur, die eine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsverhalten gewährleistet.
Dank dieser Eigenschaften ist es gelungen, das Bauteil erfolgreich von einem Schmiedeteil auf ADI umzustellen, wobei die für den Eisenbahnbereich geforderten Leistungsmerkmale beibehalten und gleichzeitig erhebliche Vorteile hinsichtlich Gewichtsreduzierung, Vereinfachung der Fertigung und Kosteneinsparung erzielt wurden.
Die Entscheidung für ADI stellte somit nicht nur einen Materialwechsel dar, sondern eine echte Gelegenheit zur Optimierung des Bauteils.
Dank der Gusstechnologie war es möglich, die gestalterischen Freiheiten von Gusseisen optimal zu nutzen und dabei den Bearbeitungsaufwand sowie die Industrialisierungskosten im Vergleich zu einer herkömmlichen Schmiedelösung zu reduzieren.
Darüber hinaus ermöglichen die metallurgische Expertise von Zanardi Fonderie und die vollständige Kontrolle über die gesamte Produktionskette die Gewährleistung einheitlicher mechanischer Eigenschaften, hoher Qualitätsstandards sowie der vollständigen Einhaltung der strengen Anforderungen der internationalen Eisenbahnbranche.
Das Ergebnis
Diese Fallstudie bestätigt den Wert von ADI bei der Verwendung in Sicherheitskomponenten, bei denen Betriebssicherheit, Ermüdungsfestigkeit und Gewichtsoptimierung entscheidende Faktoren darstellen.
Fallbeispiel
Wahre Fälle, die von der Realisierung der Kundenprojekte erzählen
