Werkstoffe Spezifikation Normierung

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1 Weißer Temperguß Informationen für unsere Kunden Werkstoffe Spezifikation Normierung

2 1. Allgemeines über Weißen Temperguss 1.1. Normen und Bezeichnungen Weißer Temperguss ist in der DIN EN 1562 genormt. EN-GJMW EN-GJMW (Werkstoff mit bester Schweißbarkeit) EN-GJMW EN-GJMW EN-GJMW Die Normbezeichnung und deren Symbole bedeuten: EN = Europäische Norm GJ = Gusseisen M = Malleable (Tempern) W = White (Weiß) 350, 360, usw. = Mindest Zugfestigkeit (N/mm²) für eine Probendurchmesser von 12 mm 4, 12, 5, usw. = Mindest Dehnung (%) für eine Probendurchmesser von 12 mm Tempern ist ein Glühprozess bei hoher Temperatur, bei dem Kohlenstoff (C) entzogen wird, um die benötigte Dehnung zu erreichen. Ein bestimmtes Mengenverhältnis von Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn) und Schwefel (S), lässt bei der Kristallisation das Gefüge weiß erstarren; dies ist für die richtige Entkohlung notwendig. Temperguss ist bestens für dünnwandige Werkstücke geeignet Mechanische Eigenschaften EN-GJMW W Durchmesser der Probe d [mm] Zugfestigkeit [N/mm2] min Bruchdehnung A3,4 [%] min ,2%- Dehngrenze Rp0,2 [N/mm2] min. Härte HB max. Bez. nach DIN GTW GTW-S GTW GTW GTW-55-04

3 1.3 Weißer Temperguß - ein Werkstoff mit allen Vorteilen Bewährt, leistungsstark, vielseitig und wirtschaftlich überlegen. In Weißem Temperguß zu denken und zu konstruieren lohnt sich. Im Vergleich zu möglichen Alternativen stellt es die wirtschaftliche, wenn nicht gar zwingend notwendige Version dar. Aufgrund seiner optimierten Herstellungstechnik ist Weißer Temperguß ein besonders hochwertiger Werkstoff. Die Kombination seiner Eigenschaften und die Möglichkeiten moderner und ausgefeilter Gießtechnik führen zu zahlreichen technisch und wirtschaftlichen Vorteilen. Im Querschnitt wird es deutlich: Aufgrund des entkohlenden Glühens hat Weißer Temperguß ein von der Wanddicke abhängiges Gefüge mit von innen nach außen abnehmenden Kohlenstoffgehalt. Im Bild rechts Ventilgehäuse mit vorgeschuhten Stahlrohren, bei dem selbst bei starker Verformung weder in den Anschweißstutzen noch in den Schweißnähten Risse auftreten. Enge Maßtoleranzen verringern den Bearbeitungsaufwand oder lassen ihn gar gänzlich entfallen. Günstige und vor allem gleichmäßige Bearbeitbarkeit ist gegeben. Integriertes Herstellen kompliziert gestalteter Werkstücke "aus einem Guß" macht Einzelteilbearbeitung und anschließendes Fügen überflüssig. Enge Eigenschaftstoleranzen bringen gleichmäßige Beanspruchbarkeit und verringern die sonst notwendigen Sicherheitszuschläge. Ein unter allen technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimal gestaltetes Werkstück aus Weißem Temperguß setzt den intensiven Kontakt zwischen Konstrukteur beziehungsweise Anwender und Tempergießer voraus: Ihre konstruktiven und anwendungstechnischen Forderungen und unsere technischen Möglichkeiten mit einem Minimum an Fertigungsaufwand.

4 1.4 Große Freiheit in der Bauteilgestaltung Die Werkstoffgruppe des Weißen Tempergusses läßt sich hervorragend zu dünnwandigen, komplex gestalteten Bauteilen vergießen, die sich durch glatte Oberflächen, hohe Konturenschärfe sowie enge Eigenschafts- und Maßtoleranzen auszeichnen. Daher wird weißer Temperguß in vielen Zweigen der Investitions- und Konsumgüterindustrie vielfältig eingesetzt. Aus wirtschaftlichen und/oder technischen Gründen ist zusätzlich eine großes Anwendungspotential gegeben. Weißer Temperguß ist nicht nur eine vielseitige und leistungsstarke Werkstoffgruppe, sondern auch Gießereitechnologie mit allen Vorteilen. Das Gießen bietet dem Konstrukteur eine besonders große Freiheit hinsichtlich der Gestaltung seiner Werkstücke. Bauteile aus Weißem Temperguß können daher optimal den anwendungstechnischen Erfordernissen angepaßt werden. Die Werkstückeigenschaften sind in allen Beanspruchungsrichtungen gleich, sie werden nicht durch Texturen beeinflußt. 1.5 Große Anwendungsvielfalt Aus den kennzeichnenden Eigenschaften Zähigkeit und Schweißbarkeit leiten sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für Weißen Temperguß ab. So beispielsweise für Bauteile, die hohen dynamischen Beanspruchungen - schwingend oder stoßartig - ohne Bruch widerstehen müssen. Hierzu zählen unter anderem sowohl Fahrwerks- und Lenkungsteile für Kraftfahrzeuge, als auch Stell- und Befestigungselemente für den Schalungsbau, die sehr rauh gehandhabt werden. Motoren- und Getriebeelemente für Fahrzeuge und Maschinen, sowie Beschläge und Teile für Schlösser werden vielfach in Weißem Temperguß ausgeführt. Das liegt an der guten Vergießbarkeit und damit der Möglichkeit, dünnwandige und komplexe Konstruktionen konturentreu herzustellen. Die Vielfalt seiner für die Anwendung wichtigen Eigenschaften macht unseren Weißen Temperguß für hochbeanspruchte Sicherheitsteile zu einem anerkannt idealen Werkstoff. Beleg dafür ist, daß immer mehr Werkstücke, die früher nach anderen Verfahren oder aus anderen Werkstoffen hergestellt wurden, von uns durch Temperguß substituiert werden.

5 1.6 Hohe Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit Die thermischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften begründen den Einsatz von Weißem Temperguß unter anderem in der Elektroindustrie. Beispielsweise sind die tragenden Elemente von Hochspannungs-Freileitungen extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt, sie erfüllen zuverlässig ihre Funktion auch bei starken Windkräften, Eis- und Schneelasten. Von Fittingen, Armaturen und anderen druckbeaufschlagten Bauteilen werden, abgesehen von entsprechenden mechanischen Eigenschaften, Druckdichtheit und Korrosionsbeständigkeit verlangt; mitunter auch Zähigkeit bei niedrigeren Temperaturen - mit unseren Gußprodukten realisierbar. Unsere Formgußteile werden in beträchtlichem Umfang im Freien eingesetzt. Dabei hat sich der Werkstoff als sehr widerstandsfähig gegenüber sämtlichen korrosionsfördernden Einflüssen, die unsere Atmosphäre bietet, erwiesen. In vielen Fällen kann auf besondere Maßnahmen zum Korrosionsschutz verzichtet werden. Falls solche dennoch notwendig sein sollten, stehen Schutzüberzüge auf metallischer oder nichtmetallischer Basis zur Verfügung, wie beispielsweise Feuerverzinken, Galvanisieren, Lackanstriche oder Kunststoffüberzüge. 1.7 Sehr gute Bearbeitbarkeit Bei Beachtung der werkstoffabhängigen Voraussetzungen ist Weißer Temperguß problemlos schweißbar, die Verbindungen sind ebenso zuverlässig wie hoch beanspruchbar. Dies ist der Grund für seine häufige Anwendung in Gußschweißkonstruktionen in vielen Bereichen der modernen Technik. Tempergußteile werden sowohl untereinander als auch mit Stahlblech verschweißt. Zwingend notwendig ist die Duktilität von Weißem Temperguß auch dann, wenn konstruktiv bedingt ein Verformen in kaltem Zustand vorgenommen werden muß. Dies ist beispielsweise bei Kettengliedern und anderen Teilen mit angegossenen Nieten, sowie bei Karabinerhaken, die zum Teil mehrfach verformt werden müssen, erforderlich. Weißer Temperguß läßt sich im Vergleich zu Stählen ausgezeichnet bearbeiten. Die im stahlähnlichen Grundgefüge - Ferrit und/oder Perlit - eingelagerten Mangansulfide und Temperkohle bewirken kurzbrüchige Fließspäne, die sich problemlos abführen lassen. Die Temperkohle verringert außerdem die Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug und unterbricht den metallischen Grundwerkstoff, was niedrige Schnittkräfte bewirkt. Aufgrund der sorgfältigen Wärmebehandlung werden sehr enge Streubereiche der Härte erreicht. Dies erlaubt die Optimierung der Schnittbedingungen für wirtschaftliches Bearbeiten.

6 2.1 Weißer Temperguß der BET Karl Bremshey Sorten: Anwendungsbereich: Produkte: Toleranzen: EN-GJMW EN-GJMW EN-GJMW Automotive, Nutzfahrzeuge, Maschinenbau, Fahrradindustrie, Büromöbel Unbearbeitete, gerichtete und bearbeitete Gussteile sowie Fertige Baugruppen Wenn keine Spezifikation besteht, gelten die Toleranzen für Rohgussteile aus DIN ISO 8062, CT10. Ideal für Werkstücke mit einem Gewicht von 0,05 bis kg. Die Eignung zum Gußteil ist in jedem Fall an Hand einer Zeichnung oder eines Musters zu prüfen. Die BET-Legierung des Weißen Temperguss wird täglich im eigenen Labor kontrolliert. Richtwerte der Chemischen Zusammensetzung des Tempergusses im Rohgusszustand sind: C Si Mn S 3,1% - 3,4 % 0,4% -0,8 % 0,4% -0,6 % 0,12% - 0,25 % Temperguss hat nach dem Hartlöten eine um 5% höhere Festigkeit. Die Oberfläche lässt sich nach dem Bearbeiten nitrieren, bzw. induktiv härten.

7 2.2 BET-Referenz für EN-GJMW a) Durchschnittswerte der Analyse im harten Zustand: C Si Mn S 3,31 % 0,62 % 0,46 % 0,13 % b) Durchschnittswerte der Analyse im weichen Zustand: C Si Mn P S Cu Al Cr 0,209 % 0,599 % 0,42 % 0,009 % 0,104 % 0,028 % 0,002 % 0,04 % c) Durchschnittswerte der Eigenschaften im weichen Zustand (an zwei getrennt gegossenen Probestäben gemessen): Durchmesser Querschnitt Zugfestigkeit Bruchdehnung Härte 9 mm 63,6 mm N/mm 2 16 % 147 HB 12 mm 113,1 mm N/mm 2 8,6 % 147 HB d) Schliffbild: Oxidsaum: 0,14 bis 0,18 mm 2. Ferritische Zone: 0,32 bis 0,37 mm 3. Ferrit-Perlit-Zone: 0,88 bis 0,92 mm 4. Kerngefüge: 60% Perlit, 40% Ferrit mit Temperkohle IV Größe 5 5 mm Temperkohleknoten-freie Zone: 1,27 bis 1,51 mm

8 Kerngefüge EN-GJMW-400-5: 60% Perlit, 40% Ferrit mit Temperkohle IV Größe 5 Randzone EN-GJMW-400-5: Oxidsaum (1.), Ferritische Zone (2.), Ferrit-Perlit-Zone (3.), Kerngefüge (4.) 200 µm µm

9 2.3 BET Referenz für EN-GJMW a) Durchschnittswerte der Analyse im harten Zustand: C Si Mn S 3,31 % 0,62 % 0,46 % 0,13 % b) Durchschnittswerte der Analyse im weichen Zustand: C Si Mn P S Cu Al Cr 0,056 % 0,55 % 0,432 % 0,01 % 0,103 % 0,026 % 0,003 % 0,033 % c) Durchschnitteswerte der Eigenschaften im weichen Zustand (an zwei getrennt gegossenen Probestäben gemessen): Durchmesser Querschnitt Zugfestigkeit Bruchdehnung Härte 9 mm 63,6 mm N/mm 2 28,3 % 135 HB 12 mm 113,1 mm N/mm 2 23,3 % 135 HB d) Schliffbild Oxidsaum: 0,15 bis 0,62 mm 2. Ferritische Zone: 0,31 bis 1,12 mm 3. Ferrit-Perlit-Zone: 2,1 bis 6,5 mm 4. Kerngefüge: 100% Perlit mit Temperkohle IV Größe mm Temperkohleknoten-freie Zone: > 4,8 mm Der Perlit ist lamellenartig ausgebildet.

10 2.4 BET Referenz für EN-GJMW a) Durchschnittswerte der Analyse im harten Zustand: C Si Mn S 3,31 % 0,62 % 0,46 % 0,13 % b) Durchschnittswerte der Analyse im weichen Zustand: C Si Mn P S Cu Al Cr 0,39 % 0,653 % 0,354 % 0,015 % 0,125 % 0,026 % 0,002 % 0,042 % c) Durchschnittswerte der Eigenschaften im weichen Zustand (an zwei getrennt gegossenen Probestäben gemessen): Durchmesser Querschnitt Zugfestigkeit Bruchdehnung Härte 9 mm 63,6 mm N/mm 2 9,6 % 186 HB 12 mm 113,1 mm N/mm 2 5,4 % 186 HB d) Schliffbild Oxidsaum: 0,1 bis 0,12 mm 2. Ferrit-Perlit-Zone: 0,63 bis 0,71 mm 3. Kerngefüge: 100% Perlit mit Temperkohle IV Größe 5 5 mm Temperkohleknoten-freie Zone: 2,49 bis 2,71 mm Der Perlit ist im Kern feinstreifig.

11 Kerngefüge EN-GJMW-550-4: 100 % Perlit mit Temperkohle IV Größe 5 Randzone EN-GJMW-550-4: Oxidsaum (1.), Ferrit-Perlit-Zone (2.), Kerngefüge (3.) 200 µm µm

12 Toleranzfähigkeit BET Rohguß im Verhältnis zur DIN GTA Toleranzfeld Länge x10 mm BET Rohguss GTA 16 GTA 16/5 GTA 17 GTA 17/5

13 3. Schweißkonstruktionen mit Weißem Temperguß 3.1 Guß-Verbundschweißen - die wirtschaftliche Lösung Eine der wichtigsten Eigenschaften von Weißem Temperguß ist seine Schweißbarkeit. Dies eröffnet dem Anwender vielfältige Möglichkeiten, seine Konstruktionen unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu optimieren.denn das Kombinieren von Gießen und Schweißen verbindet die Vorteile beider Fertigungsverfahren und bietet zusätzlich neue Möglichkeiten, konstruktive und fertigungstechnische Aufgaben zu lösen. Hinterachs-Schräglenker für einen PKW der oberen Leistungsklasse. Auf den Bildern rechts Lenkeraugen und Radträger aus EN GJMW S, die mit der Mittelschale aus Stahl verschweißt werden. Diffizil geformte Bauteile lassen sich häufig einfacher und damit wirtschaftlicher herstellen, wenn man sie in einzelne Komponenten unterteilt, diese separat fertigt und durch Schweißen miteinander verbindet. Besonders erfolgreich ist eine solche Arbeitsweise dann, wenn komplizierte Bereiche einer Konstruktion gegossen werden; die einfacheren aus vorgeformten Blechen, Rohren oder anderem Halbzeug bestehen. Das Guß-Verbundschweißen zum Verbinden von Bauteilen aus Weißem Temperguß mit anderen Elementen aus Eisen oder Stahl ergänzt sinnvoll das Fertigungsverfahren Gießen. 3.2 Zwei Güteklassen Bei Weißem Temperguß kann die Qualität der Schweißverbindung, abgestimmt auf die spätere Betriebsbeanspruchung, durch entsprechende Wahl der Einflußparameter gezielt eingestellt werden. Es werden zwei Güteklassen unterschieden: Bei Güteklasse A ist die Schweißverbindung in Ihren Eigenschaften denen des ungeschweißten Werkstoffs gleichwertig. Bei Güteklasse B sind die Eigenschaften unterschiedlich, genügen jedoch den Anforderungen eines bestimmten Verwendungszwecks.

14 3.3 Schweißneigung von Weißem Temperguß Die Wärmebehandlung des Rohgusses - ein entkohlendes Glühen in oxidierender Ofenatmosphäre - ist ein zwingend notwendiger Fertigungsschritt beim Herstellen von Weißem Temperguß. Abhängig von der Glühdauer und der Gußstückwanddicke entsteht dabei ein heterogenes, wanddickenabhängiges Gefüge aus Ferrit, Perlit und Temperkohle, die einen voneinander abweichenden Einfluß auf die Schweißeignung haben. Entscheidend für die Schweißneigung von Weißem Temperguß ist in erster Linie der Kohlenstoffgehalt im Bereich der Schweißnaht. Da dieser von der Art der Wärmebehandlung abhängig ist, die kritisches Grenze beträgt 0,3%, ist die Schweißeignung der verschiedenen Sorten des Weißen Tempergusses unterschiedlich. 3.4 Schweißneigung von EN-GJMW W Dieser Werkstoff ist speziell für Konstruktionsschweißungen entwickelt worden. Er wird besonders stark entkohlend geglüht. Im Rohgußzustand hat Weißer Temperguß allgemein einen Kohlenstoffgehalt von etwa 3%. Um diesen während des oxidierenden Glühens - dem Tempern - in wirtschaftlich vertretbaren Zeiten auf einen Maximalgehalt von 0,3% in der Schweißzone abzusenken, darf bei EN-GJMW W der unbearbeitete Schweißquerschnitt eine Wanddicke von 8mm nicht überschreiten; dies ist Voraussetzung für ein sicheres Entkohlen. Mit Hilfe konstruktiver Maßnahmen, beispielsweise Vorsehen einer Schweißfase oder Anbringen von Ausnehmungen bei zu dicken Querschnitten, kann dieser Wert eingehalten werden. Mit EN-GJMW W wird ohne zusätzlichen Aufwand (Wärmebehandeln vor, während und nach dem Schweißen) mit handelsüblichen unlegierten Schweißzusatzwerkstoffen die Güteklasse A erreicht. Nennenswerte Aufhärtungen treten nicht auf, die Schweißverbindungen sind zäh. GTW-S ist ohne Einschränkung für alle Schweißverfahren geeignet und wird auch für abnahmepflichtige, druckbeaufschlagte Konstruktionen eingesetzt.

15 3.5 Schweißneigung von EN-GJMW-350-4, EN-GJMW und EN-GJMW Diese Weißen Tempergußwerkstoffe sind aufgrund des höheren Kohlenstoffgehalts nur bedingt schweißbar, das heißt, für Güteklasse A ist im Gegensatz zu EN-GJMW W ein zusätzlicher Aufwand nötig. Sonst wird mit vorzugsweise artfremden Zusatzwerkstoffen nur Güteklasse B erreicht. Wird Güteklasse A gefordert, so muß bei Kohlenstoffgehalten über 0,3% in der Schweißzone auf 250 bis 400 C vorgewärmt werden. Ist der Kohlenstoffgehalt wesentlich höher, so daß sich selbst nach Vorwärmen ein Härtungsgefüge (Ledeburit) bildet, ist ein ein- oder zweistufiges Glühen nach dem Schweißen erforderlich. Erfahrungsgemäß führt dies zu Eigenschaften, die nicht ganz denen des ungeschweißten Werkstoffs entsprechen. Der beim Verschweißen hochnickelhaltiger Zusatzwerkstoffe unvermeidbare schmale Saum von Härtungsgefüge an der Verbindungszone Temperguß / Schweißzusatz läßt sich auch durch ein Hochtemperaturglühen nicht beseitigen. Güteklasse A kann ebenfalls mit den mechanisierten und automatisierten Verfahren Abbrennstumpfschweißen, Reibschweißen, Metall- Schutzgasschweißen, sowie mit dem Metall-Lichtbogenschweißen unter Verwendung von kalkbasisch umhüllten Elektroden erreicht werden. Mit anderen Schweißverfahren wird Güteklasse A dann erreicht, wenn die Wanddicke in der Schweißzone nicht größer als 4 mm ist oder eine auf Schweißeignung ausgerichtete Werkstoffüberwachung vorgenommen wird. 3.6 Die Qualitätssicherung Die anzuwendenden Qualitätsicherungsmaßnahmen müssen sich an den Sicherheitsanforderungen und dem Verwendungszweck der Konstruktion orientieren. Über die Durchführung der jeweils notwendigen Maßnahmen muß fallweise entschieden werden. Sie sind in den einschlägigen Normen beschrieben.