KEHRER OSKAR (AT)
DE19636808C1 | 1997-09-25 | |||
US4484953A | 1984-11-27 | |||
US4435226A | 1984-03-06 | |||
US4450019A | 1984-05-22 | |||
GB1506947A | 1978-04-12 | |||
US4475956A | 1984-10-09 |
1. | Sphäroguss mit einlegiertem Silizium, dadurch gekennzeichnet, dass er enthält : a) 4 bis 6 Prozent Silizium und einen entsprechend dem Kohlenstoffäqui valent verringerten Anteil an Kohlenstoff, b) maximal 0,03 Prozent Phosphor und c) 0,2 bis 0,5 Prozent Nickel. |
2. | Sphäroguss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehalt an Silizium bei 4,1 bis 4,5 Prozent liegt. |
3. | Sphäroguss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gehalt an Nickel bei 0,25 bis 0,35 Prozent liegt. |
4. | Sphäroguss nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehalt an Kupfer unter 0,3 Prozent gehalten wird. |
5. | Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass es (1) aus einem Sphäro guss nach einem der vorhergehenden Anspruche besteht. |
6. | Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es (1) mit einem Verzalmungsteil (2) aus legiertem und/oder einsatzgehärtetem Stahl verschweisst ist. |
Die Erfindung betrifft einen Sphäroguss mit einlegiertem Silizium, wie er finir stark beanspruchte Gussteile üblicherweise verwendet wird, beispiels- weise die Werkstoffe nach DIN beziehungsweise SAE [in eckiger Klam- mer] : a) EN-GJS-400-16 [D4018], b) EN-GJS-500-7 [D4512], c) EN-GJS-600-3 [D5608], d) EN-GJS-700-2 [D7003].
Von diesen ist der erste (a)) noch ferritisch und daher zähe, aber seine Fe- stigkeit ist nur mittelmäßig. Soll die Festigkeit höher sein, greift man zu den Werkstoffen b), c) und d), die der Reihe nach ferritisch-perlitisch bis rein perlitisch sind, bei stark abnehmender Zähigkeit und Schweissbarkeit.
Diese Werkstoffe weisen in von a) bis zu d) zunehmendem Maße ein mehrphasiges (femitisch-perlitisches) Grtmdgeftige örtlich verschiedener Zusammensetzung auf, was durch die beim Giessen unvermeidlichen ört- lich verschiedenen Abkühlbedingungen noch verstärkt wird und zu Pro- blemen bei der nachfolgenden, insbesondere zerspanenden, Bearbeitung führt. Deren Einsatz ist daher auf besondere Anwendungen beschränkt.
Im Fahrzeugbau ist die Verringerung des Gewichtes ein besonderes An- liegen, was bei Gussteilen geringe Wandstärken-also hohe Festigkeit- aber auch Zähigkeit sowie gute Bearbeitbarkeit erfordert. Man ist dann genötigt, Stahl einzusetzen, der aber um etwa 10 Prozent schwerer ist.
Zwar ist es bekannt, im Fahrzeugbau für Anwendungen, die eine hohe Hitzebeständigkeit erfordern, Sphäroguss mit hohem Gehalt an Silizium und 0,5 bis 2 Prozent Molybdän einzusetzen. Dieser ist jedoch sehr spröde und überhaupt schwer bearbeitbar.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, Sphäroguss so zu verbessern, dass er trotz hoher Festigkeit zäh, gut bearbeitbar und schweissbar ist.
Ein erfindungsgemäßer Sphäroguss enthält : 4 bis 6 Prozent Silizium und einen entsprechend dem Kohlenstoffäquivalent verringerten Anteil an Kohlenstoff, maximal 0, 03 Prozent Phosphor und 0,2 bis 0,5 Prozent Nickel. Der hohe Gehalt an Silizium wirkt Ferrit-stabilisierend und er- höht auch die Festigkeit. Das Kohlenstoffäquivalent erfordert eine ent- sprechende Absenkung des Kohlenstoffgehaltes. Da Phosphor aufgrund der starken Mischkristallverfestigung der mit von ihm eingegangenen Verbindungen versprödend wirkt, ist der Phosphorgehalt möglichst klein zu halten. Auch Nickel verringert die Sprödigkeit und vergrößert die Fe- stigkeit, wobei die erforderlichen Anteile so gering sind, dass die dadurch entstehenden Mehrkosten vemachlässigbar sind.
Die Festigkeit wird hier nicht, wie bei Sphäroguss nach dem Stand der Technik, über einen höheren Gehalt an Perlit erhalten, sondern durch Mischkristallverfestigung. Im Zusammenwirken dieser Maßnahmen wird
eine deutliche Festigkeitssteigerung bei guter Duktilität und Schweissbar- keit erreicht.
Die Mengenverhältnisse, bei denen besonders gute Werte erzielt wurden sind gemäß Ansprüchen 2 und 3 Silizium bei 4,1 bis 4,5 Prozent und Nickel bei 0,25 bis 0,35 Prozent. Die Begrenzung des Gehaltes an Kupfer unter das übliche Maß verstärkt die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen, da Kupfer ein Perlitbildner ist.
Schließlich betrifft die Erfindung auch Gehäuse, insbesondere Getriebe- gehäuse, die aus einem Sphäroguss nach einem der vorhergehenden An- sprüche bestehen. Ein solches Getriebegehäuse kann wegen der hohen Festigkeit des erfindungsgemäß verbesserten Sphäroguss dünnwandiger und leichter sein. Die für die Bildung von Anschlussflanschen und Lager- sitzen nötige spanabhebende Bearbeitung ist uneingeschränkt möglich.
Weiters kann ein Getriebegehäuse aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff mit einem Verzalmungsteil aus legiertem und/oder einsatzgehärtetem Stahl verschweisst sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Tafeln beziehungsweise Abbildungen erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : Eine Gegenüberstellung von Sphäroguss nach dem Stand der Technik mit einem erfindungsgemäß verbesserten, Fig. 2 : einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebegehäuse.
In Fig. 1 sind die Eigenschaften der Werkstoffe nach dem Stand der Tech- nik gemäß a) bis d) weiter oben in den ersten vier Spalten denen des erfin- dungsgemäß verbesserten in der fünften Spalte gegenübergestellt. Die
Zahlen und Angaben sprechen für sich und untermauern das in der Be- sclueibungseinleitung gesagte.
Als Beispiel folgt eine Analyse des Werkstoffes in der fünften Spalte der Fig. 1. Die angegebenen Prozentanteile sind die Mittelwerte aus mehreren Gussstücken einer Charge : C Si Mn P S Cr Mo Ni Al % % % % % % % % % X 3, 142-4, 314 0,1922 0,0240 0,0074 0,0252 0,0024 0,3028 0,0035 Co Cu Nb TI V W Pb Sn Mg % % % % % % % % % X 0, 0032 0,2276 0,0015 0,0093 0,0027 <0, 0050 0,0017 0,0059 0,0293 As Zr Bi Ca Ca Sb Se Te B % % % % % % % % % X 0,0049 0,0078 <0, 0010 0,0040 0,0049 0,0028 <0, 0010 0,0078 <0, 0001 La N Fe % % % X <0, 0025 >0,0240 <91,6 In Fig. 2 ist das Gehäuse, beispielsweise das Gehäuse eines Getriebes, mit l und ein mit diesem zu einem Bauteil verbundenes Zahnrad mit 2 be- zeichnet. Das Gehäuse 1 besteht hier aus einem erfindungsgemäß verbes- serten Sphäroguß. Das Zahnrad 2 ist aus Stahl und einsatzgehärtet. Das Gehäuse 1 weist eine erste achsnormale zu verschweißende Fläche 3 auf,
an die ein zylindrischer Kragen 4 anschließt, der eine äussere zylindrische Paßfläche 5 bildet. Das Gehäuse 1 kann an einer Stelle größerer Wand- stärke mit einer parallel zur ersten zu verschweißenden Fläche verlaufen- den Umfangsnut 6 versehen sein, die im Querschnitt gerundet ist. Am Zahnrad 2 ist eine in einer Ebene normal zur Achse liegende zweite zu verschweißende Fläche 7 und eine zylindrische Paßfläche 8 vorgesehen, die auf der zylindrischen Paßfläche 5 sitzt.
Die zylindrische Paßfläche 8 kann am Übergang zur zweiten zu ver- schweißenden Fläche 7 zurückgenommen sein, sodaß sich eine Erwei- terung 9 bildet. Diese erleichtert die Fertigung und das Aufschieben des Zahnrades auf den Kragen 4 und verbessert erforderlichenfalls die Durch- schweißung der Wurzel. Mit 18 ist die Drehachse des Bauteiles und mit 20 der Schweißkopf bezeichnet.