Materialkunde Gusseisen
Der Begriff Gusseisen bezeichnet eine Familie von Eisenlegierungen, die aus Eisen, Kohlenstoff (mit einem Anteil von 2,1 bis ca. 4,5%) und Silizium (bis zu 3,5%) bestehen. Die Zugabe von Kohlenstoff senkt den Schmelzpunkt des Metalls und macht es flüssiger, was ihm eine ausgezeichnete Gießbarkeit verleiht und die Herstellung von Teilen mit komplexen Formen zu geringeren Kosten ermöglicht.
Wenn im Gusseisen Kohlenstoff in Form von Graphit vorliegt, spricht man von Grauguss, das hauptsächlich im Bereich der spanabhebenden Bearbeitung verwendet wird.
Weitere Informationen zu Gusswerkstoffen
Es ist üblich, zwischen grauem Gusseisen mit grauem Aussehen am Bruch und schwarzaugigem Gusseisen mit weißem Aussehen am Bruch zu unterscheiden.
Wegen seiner ausgezeichneten Gießbarkeit wird weißes Gusseisen oft für die Herstellung von massiven Objekten (Heizkörper, Öfen, Ambosse, etc.) oder Kunstgegenständen verwendet.
Im Bereich der spanabhebenden Bearbeitung wird Grauguss hauptsächlich wegen seiner leichten Bearbeitbarkeit und der niedrigeren Produktionskosten im Vergleich zu anderen Gusseisenlegierungen verwendet.
Entgegen der landläufigen Meinung ist Gusseisen nicht schwerer als Stahl. Es hat sogar eine etwas geringere Dichte.
Definition Gusseisen
Gusseisen sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2% und weiteren Legierungsbestandteilen, wie Silizium. Gusseisen werden als Roheisen, Kreislaufmaterialien oder Recyclingmaterialien in Kupolöfen oder Elektroöfen geschmolzen und vergossen. Zur Gruppe des grauen Gusseisens gehört das Gusseisen mit Lamellengraphit und das Gusseisen mit Kugelgraphit.
Am häufigsten wird in der Industrie Gusseisen mit Lamellengraphit, auch GJL genannt, eingesetzt. Bei diesem liegt der freie Kohlenstoff im Wesentlichen in lamellarer Form vor. Gusseisen mit Lamellengraphit wird auch als Grauguss bezeichnet.
Beim Gusseisen mit Kugelgraphit (auch GJS) ist der Graphit in der metallischen Grundmasse in Form von Kugeln eingebettet. Die kugelige Form verhindert die an den Graphitlamellen auftretenden Spannungsspitzen.
Eigenschaften Gusseisen
- korrosionsbeständig
- gute Spanbarkeit
- schwingungsdämpfend
- temperaturbeständig
- gute Formsteifigkeit
- verschleißfest
- gute Wärmeleitfähigkeit
- gute Gießbarkeit
Die besonderen Eigenschaften von Gusseisen sind für die kontinuierliche Verwendung in den unterschiedlichsten Bereichen verantwortlich.
Korrosionsbeständig – Warum ist Gusseisen korrosionsbeständig?
Gusseisenteile mit einer unversehrten Gusshaut weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, die durch Zulegieren von Silizium, Chrom und Nickel oder durch Lackieren bzw. Beschichten zusätzlich erhöht werden kann.
Verschleißfest – Warum hat Gusseisen einen hohen Verschleißwiderstand?
Die Lamellen bilden im Gusseisen eine dreidimensionale Verästelung und sorgen damit auf der einen Seite für eine sehr geringe Dehnbarkeit und auf der anderen Seite für einen hohen Verschleißwiderstand.
Einteilung Graue Gusseisen
- Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL): EN-GJL-200, EN-GJL-250, EN-GJL-300
- Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS): EN-GJS-400
| Einteilung | Übersicht | Produktbeispiele |
|---|---|---|
| Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) | EN-GJL-200 | |
| EN-GJL-250 | ||
| EN-GJL-300 | ||
| Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) | EN-GJS-400 |
Anwendungsgebiete für Gusseisen
Grauguss weißt hervorragende gießtechnische Eigenschaften und eine hohe Wirtschaftlichkeit auf. Alle positiven Eigenschaften sorgen für den Einsatz von Gusseisen in zahlreichen unterschiedlichen Branchen. Neben dem klassischen Vorrichtungsbau findet Gusseisen im Automobilbereich und bei der Herstellung von komplexen Geometrien Verwendung.
Welche Eigenschaften den Einsatz im jeweiligen Anwendungsgebiet ermöglichen, wird in den einzelnen Überschriften erklärt.
Gusseisen im Vorrichtungsbau
Die wichtigsten erforderlichen Eigenschaften zur Bearbeitung von Gusseisen, sind:
- hohes Dämpfungsvermögen
- hohe Korrosionsbeständigkeit
- Lärmabsorption
- hohe Steifigkeit
Diese Eigenschaften machen Grauguss zum idealen Werkstoff als Grundelement im Vorrichtungsbau.
Die norelem Grundelemente:
Gusseisen in der Automobilindustrie
Aufgrund der einfachen und günstigen Herstellung findet Gusseisen in der Industrie vielseitige Verwendung. Etwa die Hälfte des hergestellten Gusseisens wird in der Fahrzeugindustrie verarbeitet, wie etwa in:
- Kurbelwellen
- Nockenwellen
- Querlenkern
- Bremssätteln
- Radnaben
Bauteile aus Gusseisen sind in der Automobilindustrie aufgrund ihrer enormen Leistungsfähigkeit etabliert. Die besondere schwingungsdämpfende Eigenschaft und die sehr gute Formsteifigkeit wirken sich positiv auf den Einsatz in der Automobilindustrie aus.
Gusseisen für Bauteile mit komplexen Geometrien
- Gusseisen eignet sich aufgrund der Gießbarkeit hervorragend zur Herstellung von Bauteilen mit sehr komplexen Geometrien. Von filigranen dünnwandigen Komponenten bis hin zu komplexen Bauteilen mit Gewichten von mehreren Tonnen. Es können hochkomplexe Geometrien mit besonders widerstandsfähigen Materialien bei hoher Prozessstabilität abgebildet werden.
- Neben den vielfältigen Formen und den hervorragenden mechanischen Eigenschaften ist der Werkstoff vollständig wiederverwendbar.