Gusseisenwerkstoffe Berstdruckversuche mit Gusseisen bei niedrigen Temperaturen

Berstversuche zeigen, dass sich Gusseisen mit Kugelgraphit auch für Anwendungen im Tieftemperaturbereich eignet. Ein hochsiliziierter Gusswerkstoff erzielt dabei Werte, die mit denen von Stahl vergleichbar sind. Streckgrenze und Bruchmechanik bieten praxisnahe Alternativen zu Tests der Kerbschlagzähigkeit.

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trivid GmbH

Gontermann-Peipers GmbH

Seit Langem hat sich Gusseisen in der Hydraulik, der Fluidtechnik oder im Maschinenbau bewährt. Mit steigenden Arbeitsdrücken und anderweitig wachsenden Anforderungen wurden nach GJL-Qualitäten (Grauguss) überwiegend GJS-Werkstoffe (Gusseisen mit Kugelgraphit, auch Sphäroguss genannt), und hier meist EN-GJS-400-15 oder EN-GJS-400-18, verwendet. Bei verbesserten Werten für Dehnung, Streckgrenze und Zugfestigkeit werden vom Bearbeiter gegenüber Stählen vor allem die wesentlich höheren Schnittleistungen sowie die besseren Werkzeugstandzeiten geschätzt.

Hochsiliziierter Gusswerkstoff weist erhöhtes Streckgrenzenverhältnis auf

Für Beanspruchungen, denen ein EN-GJS-400 nicht mehr gewachsen ist, werden seit einigen Jahren hochsiliziierte GJS-Qualitäten verwendet [1]. Mit mechanischen Eigenschaften, die denen diverser in Hydraulik und Maschinenbau verwendeter Stähle keinesfalls nachstehen, zeichnen sich diese rein ferritischen Gusseisen zusätzlich durch hervorragende Bearbeitbarkeit bei minimalem Werkzeugverschleiß aus [2].

Im stetig wachsenden Bereich der Offshoreanwendungen, aber auch im maritimen Bereich wächst das Interesse an hochsiliziierten Gusswerkstoffen wie dem Gopag C 500 F von Gontermann-Peipers (GP). Vorschriften und Normen der Klassifizierungsgesellschaften, die nur selten Gusseisenwerkstoffe einbeziehen, sowie fehlende Kenntnisse über moderne Gusswerkstoffe allgemein stehen einem breiten Einsatz derzeit jedoch noch entgegen. Hinzu kommt, dass wenig über das Verhalten der hochsiliziierten GJS bei tiefen Temperaturen bekannt ist.

Kerbschlagwerte nur in einheitlicher Werkstoffgruppe vergleichbar

Sprödbrüche von Schweißnähten in kalten Gewässern entwickelten eine hohe Sensibilität der Ingenieure für die Kaltzähigkeit von Werkstoffen. Der in diesem Zusammenhang häufig angewandte Kerbschlagbiegeversuch, der für kaltzähen Baustahl mindestens 27 J bei –20 °C nachweist, deklassierte Gusseisen mit den niedrigeren Kerbschlagwerten. Tatsache ist allerdings, dass sich Ergebnisse der Kerbschlagarbeit nur in einer einheitlichen Werkstoffgruppe vergleichen lassen. Somit sind Baustahl und Gusseisen sowie legierte Stahlsorten nicht auf Basis einer identischen Kerbschlagbiegeprobe untereinander zu vergleichen [9].

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