(Fortsetzung aus: Foundry Trade Journal 180, 2006, Nr. 3638, S. 248 - 250.) Für den Trägerrahmen eines Direkteinspritzer-Schiffsdieselmotors in 20-Zylinder-V-Bauweise mit einer Leistung von 9000 kW wurde bei der MTU Friedrichshafen Limited eine mehrteilige Stahl-Schweißkonstruktion durch eine Gusskonstruktion aus zwischenstufenvergütetem Gussseisen mit Kugelgraphit ADI-800 (EN-GJS-800-8 nach EN 1564) ersetzt. Im ersten Teil wurden die Vorteile dieser Werkstoffwahl, das Herstellungsverfahren mit einer dreistufigen Wärmebehandlung als zentralen Verfahrensschritt, die Materialeigenschaften und Maßnahmen zur Gewichtsverringerung vorgestellt. In diesem zweiten Teil werden der Einsatz von Finite-Elemente-Verfahren zur Spannungsanalyse unter Einschluss der elastischen Motorlagerung, der Kurbelwelle und der Vorspannung durch die Schraubenverbindungen sowie der Einsatz der Erstarrungssimulation zur Optimierung von Gießsystem und Wärmeabfuhr erläutert. Durch das gezielte Steuern der Erstarrung konnte unvermeidbare Mikroporosität in unbelastete Gussstückbereiche verlegt werden. In der Eisengießerei Hulvershorn GmbH & Co KG, Bocholt, DE, hergestellte Prototypen (Sandguss, furanharzgebundener Quarzsand) wiesen gegenüber der ursprünglichen mehrteiligen Stahl-Schweißkonstruktion ein um 30 % reduziertes Gewicht und weitere Einsparungen bei Wärmebehandlung und Nachbearbeitung auf. Die Prüfung der mechanischen Eigenschaften (zerstörende Werkstoffprüfung nach DIN EN 1564, Zugprüfung nach DIN EN 10002) belegten eine mittlere Streckgrenze von 645 N/mm2 bei 0,2 % Dehnung und eine mittlere Zugfestigkeit von 900 N/mm2 bei Standardanforderungen für EN-GJS-800-8 von 500 beziehungsweise 800 N/mm2, begleitet von einem auch in größeren Wanddicken (bis etwa 80 mm) regelmäßigen austenitisch-ferritischen Mikrogefüge. In Dauerfestigkeitsversuchen überstanden die Prototypen Belastungswerte bis zum 1,7-fachen des geforderten Wertes schadlos, Risse traten auch bei hohen Lastspielzahlen (10 Millionen Zyklen, Rißversuch in Kalkwasser) nicht auf, Ultraschallmessungen wiesen Eigenfrequenzen und Schallemissionsverhalten im Bereich derer der Stahlkonstruktion auf.
The application of high-strength cast irons (ADI - austempered ductile iron) in high-performance diesel engines. Part 2
Anwendung hochfester Gusseisensorten (ADI - zwischenstufenvergütetes Gusseisen mit Kugelgraphit) in Hochleistungs-Dieselmotoren. Teil 2
Foundry Trade Journal ; 180 , 3639 ; 286-288
2006
3 Seiten, 6 Bilder
Article (Journal)
English
Dieselmotor , Schiffsmotor , bainitisches Gusseisen , Aufhängungskomponente , Spannungsanalyse , Finite-Elemente-Methode , Modellsimulation , Erstarren , Temperaturverteilung , Mikroporosität , Sandguss , Fließspannung , Zugfestigkeit , Dehngrenze , dickwandiges Gussstück , Mikrostruktur , Dauerfestigkeitsprüfung , Rissprüfung , Ultraschallmessverfahren , Resonanzfrequenz , Schallemissionsprüfung , Werkstoffsubstitution , Werkstoffvergleich
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