Berstdruckversuche mit Gusseisen bei niedrigen Temperaturen

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Da auch die Kerbschlagarbeit keine unmittelbare Anwendung in der Bauteilberechnung zulässt, muss jeder Konstrukteur sich die Frage stellen, welche anderen Prüfungen und Werte er für seine Bauteilauslegung zu berücksichtigen hat [9].

Identische Werte für Bruchzähigkeit von Gopag und Hyt 60

Neben der Ermittlung von Festigkeits- und Dehnwerten bietet die Bruchmechanik an dieser Stelle weitere Möglichkeiten. Die Bruchzähigkeit kennzeichnet den Widerstand gegen instabiles Risswachstum [8]. Der für den Werkstoff ermittelte Wert der Bruchzähigkeit stellt somit ein wichtiges Kriterium in der Bauteilauslegung dar. Bei der Untersuchung der Werkstoffe Gopag und Hyt 60 (Sonderbaustahl) an der Universität Aachen wurden für beide Werkstoffe identische Biegebruchfestigkeits-Werte (KIC-Werte) ermittelt [1].

Zurzeit laufen weitere Untersuchungen an der TU Bergakademie Freiberg für die Erstellung einer Stranggussnorm, um zum Berstdruck künftig für den Konstrukteur gesicherte Werte zur Verfügung zu stellen. Im September 2010 zeigte ein bei Hydac Fluidtechnik durchgeführter Berstdruckversuch (Gopag C 500 F im Vergleich zu 11SMnPb30+C), dass der Gusswerkstoff bei Raumtemperatur einem höheren Druck standhält als der Schnellarbeitsstahl [3]. Der Versuchsaufbau zeigte, dass bei beiden Materialien bei etwa 5000 bar das Gewinde am Anschluss ausgerissen wurde.

Eigene Berstversuche mit Kugelgraphit-Gusswerkstoffen und Schmiedestahl

Vor diesen Hintergründen entschloss sich Gontermann-Peipers, eigene Berstversuche an drei Kugelgraphit-Gusswerkstoffen und einem für den Einsatz in der Hydraulikindustrie optimierten, legierten Schmiedestahl bei Raumtemperatur, bei –20 °C sowie bei –40 °C durchzuführen. Verglichen wurden der hochsiliziierte Gopag C 500 F (Strangguss), ein EN-GJS-400-15U (Strangguss), der von der DNV [11] gelistete und zugelassene EN-GJS-400-18 (Kokillenblockguss) und der Hyt 60 (legierter Schmiedestahl).

Während der Gopag C 500 F den Hyt 60 in Streckgrenze und insbesondere A-Dehnung deutlich übertrifft, liegen die beiden GJS-400-Werkstoffe erwartungsgemäß bei Festigkeit und Härte unter dem Gopag und dem Schmiedestahl. Typisch für hochsiliziierte Werkstoffe weist der Gopag ein gegenüber den anderen Werkstoffen deutlich erhöhtes Streckgrenzenverhältnis auf (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Alle Gontermann-Peipers-Gusswerkstoffe zeigen in der Gefügestruktur ein praktisch rein ferritisches Gefüge mit sauber ausgebildeten und fein verteilten Graphitkugeln, die bei der Bearbeitung hohe Schnittgeschwindigkeiten erlauben und zu minimalen Toleranzen führen.

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