Fallbeispiel: AGI-Motorblock

Motorblock aus austemperiertem Grauguss (AGI)

Hintergrund und Ziele des Projekts

Der Fall beschreibt das Projekt zur technologischen Aufrüstung eines Automobil-Motorblocks aus Grauguss GJL 250 durch Austempering-Wärmebehandlung. Durch die Austempering-Behandlung von Grauguss erhält man austemperierten Grauguss (AGI).

Das Bauteil aus Gusseisen GJL 250 wird in Modellen der Spitzenklasse und mit Standardleistung verbaut, während die Version aus austemperiertem Grauguss AGI in Nischenmodellen mit sehr hoher Leistung zum Einsatz kommt.

Symbolisches Bild, nicht auf das reale Bauteil bezogen, aus Vertraulichkeitsgründen.

Referenzbereiche

Der Motorblock aus AGI garantiert Zuverlässigkeit, thermische Effizienz und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen, auch unter schwierigen Betriebsbedingungen, in Anwendungen der folgenden Bereiche:

  • Automotive
  • Landwirtschaft und Offroad
  • Nautisch
  • Industrie

Konkret handelt es sich bei dem betreffenden Motorblock um ein Automobilbauteil für Vierzylinder-Verbrennungsmotoren von Hochleistungsfahrzeugen mit einer Leistung von bis zu 400 PS

Behobene Probleme und Vorteile

Upgrade ohne
Neugestaltung

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ohne Neukonstruktion oder Änderung der Bauteilgeometrie, der Gießereiausrüstung und des Gießverfahrens.

 

Optimierter Produktionsprozess

Die Gießbarkeit von Grauguss GJL bleibt erhalten und die bereits vorhandene Trockenbearbeitungslinie kann weiter genutzt werden; CGI hingegen kann nicht trocken bearbeitet werden.

Überlegene thermische Effizienz

Hohe Wärmeleitfähigkeit und Schwingungsdämpfung dank der ausferritischen Mikrostruktur mit lamellarem Graphit.

Verbesserung der Leistung

Deutliche Steigerung der Härte (+ 40 HB), Zugfestigkeit (+ 100 MPa), Streckgrenze (+ 85 MPa) und Dauerfestigkeit (+ 40 MPa)

Kosteneffizient

Das Austempering lässt sich leicht in die bestehende Produktionslinie integrieren und hat nur minimale Auswirkungen auf die Gesamtkosten.

Behobene Probleme – Anforderung

Die Hinzufügung der Wärmebehandlungsphase ist eine effektive, kostengünstige Alternative zur Verwendung von kompaktem Graphitguss (CGI), auch bekannt als Vermikularguss. Dieser bietet zwar eine höhere mechanische Festigkeit als herkömmlicher Grauguss (GJL), weist jedoch einen wenig stabilen Produktionsprozess (Gießbarkeit, komplexe Zuführungs- und Ansaugtechniken) und eine kritischere Bearbeitbarkeit auf.

Bei Anwendungen für große oder hochbelastete Motoren wurde der Paradigmenwechsel hin zu AGI, der auch durch Feldtests unterstützt wurde, von dem Wunsch geleitet, die mechanische Leistung ohne die Notwendigkeit einer Neukonstruktion zu verbessern.

Die Hinzufügung der Behandlungsphase hat keine Auswirkungen auf Geometrien, Ausrüstung und Produktionsprozesse: Es handelt sich also um eine wirtschaftlich vorteilhafte Strategie, die nur minimale Auswirkungen auf die Gesamtkosten hat.

Die Anwendung des Austempering-Verfahrens stellt nicht nur eine interessante Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Grundmaterials dar, sondern gewährleistet gleichzeitig eine gute Bearbeitbarkeit.

Mit anderen Worten: Das Ziel des technologischen Modernisierungsprojekts besteht darin, die Leistung zu verbessern, ohne den Motor neu konstruieren oder den Produktionsprozess ändern zu müssen.

Erworbene Leistungen

Die erzielten Vorteile, die sich auf die Optimierung des Produktionsprozesses und die mechanischen Eigenschaften beziehen, lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen:

  • Die hervorragende Gießbarkeit von Grauguss GJL bleibt erhalten.
  • Nutzung der bereits vorhandenen Trockenbearbeitungslinie für GJL durch Anpassung der Werkzeuge (CGI kann hingegen nicht trocken bearbeitet werden)
  • Höhere Härte, mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit als GJL
  • Thermophysikalische und akustische Eigenschaften vergleichbar mit denen von GJL
  • Keine Änderungen an der Geometrie des Bauteils erforderlich
  • Flexibilität des Produktionsprozesses: Die Härte kann durch den spezifischen Austempering-Prozess definiert werden.

Fallbeispiel

Wahre Fälle, die von der Realisierung der Kundenprojekte erzählen