Gegossene Kurbelwellen sind zwar in den meisten modernen Automotoren veraltet, kommen aber immer noch in älteren und Serienfahrzeugen sowie kleineren Maschinen zum Einsatz. Hersteller entscheiden sich heute bei Hochleistungsmotoren für das Schmieden der Kurbelwelle, aber die noch vorhandenen Gusskurbelwellen werden in einem aufwendigen Verfahren hergestellt. Um Ihnen einen Eindruck zu vermitteln, informieren wir Sie hier über den Kurbelwellenguss und die verwendeten Materialien.
Was ist eine gegossene Kurbelwelle?
So ist es mit gegossenen Kurbelwellen. Es gibt drei Möglichkeiten, eine Kurbelwelle herzustellen: Gießen, Schmieden und CNC-Bearbeitung. Von diesen ist das Gießen die kostengünstigste Methode, Top-Kurbelwellenhersteller entscheiden sich normalerweise dafür, wenn sie Geld sparen möchten.
Das Problem bei gegossenen Kurbelwellen ist jedoch, dass Sie sind sprödeweil ihre Zugfestigkeit und Duktilität im Vergleich zu denen, die aus einem Rohling gefräst werden, viel geringer sind.
Gegossene Kurbelwellen haben eine typische Zugfestigkeit von etwa 60,000 bis 100,000 psi und eine Dehnungswert von etwa 2 % bis 3 %, was ein Maß für die Duktilität ist oder dafür, wie stark ein Teil verformt werden kann, bevor es auseinanderbricht.
Die Dehnungsrate von geschmiedete Kurbelwellen Die Ausfallwahrscheinlichkeit liegt bei 20 bis 22 Prozent, und sie sind haltbarer als gegossene Kurbelwellen. Bei einem niedrigen Prozentsatz ist bereits klar, dass das Bauteil nicht stark beansprucht wird.
Gegossene Kurbelwellen werden hergestellt, indem geschmolzenes Metall in eine Form gegossen und erstarren gelassen wird. Dies führt in der Regel zu eine ziemlich zufällige Kornstruktur. Die Kornstruktur bezieht sich auf die Art und Weise, wie die winzigen Metallpartikel im Inneren der Kurbelwelle angeordnet sind, und sie spielt eine große Rolle dabei, wie stark oder schwach das Teil wird.
Früher fand man gegossene Kurbelwellen in Autos, Motorrädern und praktisch allem, was einen Motor hatte. Doch heute hat sich das geändert.
Obwohl diese Kurbelwellen immer noch in Serienfahrzeugen oder in jedem Szenario verwendet werden, in dem die Kosten gesenkt werden müssen, bleiben die Hersteller heute meist beim Schmieden, weil es viel stärkere und mehr zuverlässige Kurbelwellen.
Welche Materialien werden beim Kurbelwellenguss verwendet?
Beim Gießen von Kurbelwellen spielt das verwendete Material eine große Rolle bei der Qualität der Sie Leistung. Es gibt drei Materialien: Grauguss, Sphäroguss und Stahl.
Wenn wir jetzt speziell über graues EisenEs handelt sich eigentlich um eine Legierung. Das heißt, es besteht aus einer Mischung aus Eisen, Kohlenstoff, Silizium und Mangan. Der Kohlenstoffanteil in Grauguss beträgt in der Regel etwa 2.5 bis 4 %, während der Siliziumanteil zwischen 1 und 3 % liegt.
Was Grauguss zu einer so guten Wahl macht, ist vor allem, dass es billig ist, sich leicht mit engen Toleranzen bearbeiten lässt, was bedeutet, dass Sie es auf die genaue Größe schneiden und formen können, und dass es sehr verschleißfest ist.
Dann hast du duktiles Eisen, was auch genannt wird SphärogussAnstelle von normalen Graphitflocken weist es eine kugelförmige Graphitstruktur auf. Diese Struktur entsteht durch die Zugabe von Magnesium oder Cer zum geschmolzenen Eisen.
Aufgrund dieser kugelförmigen Struktur weist duktiles Gusseisen eine höhere Zugfestigkeit als Grauguss auf und ist daher die bessere Wahl für Hochleistungsmotoren.
Schließlich gibt es Stahl, schwarz, eine Legierung aus Kohlenstoff und Eisen, die in Hochleistungsmotoren verwendet wird, weil sie von den dreien die höchste Festigkeit und Steifigkeit aufweist.
Der Kohlenstoffgehalt in Stahl beträgt bis zu 2 %. Allerdings ist er teurer und schwieriger zu bearbeiten als Grauguss und Sphäroguss.
Wie läuft das Gießen einer Kurbelwelle ab?
Lassen Sie uns über den Prozess des Kurbelwellengießens sprechen. Bei dieser Methode wird die Kurbelwelle präziser und schärfer.
Schritt 1. Formvorbereitung
Der Prozess beginnt mit Erstellen einer FormDies geschieht häufig mithilfe von Sandgussverfahren. Dabei wird in einer Sandform ein Hohlraum erzeugt, dessen Form exakt der Form der Kurbelwelle entspricht. Um dies zu erreichen, wird ein Modell verwendet, das in den Sand gepresst wird, sodass sich der Formhohlraum darum herum bildet.
Gleichzeitig, ein Gating-System wird in dieser Phase entworfen. Dazu gehören Teile wie Angussöffnungen, Steigrohre und Entlüftungsöffnungen. Dieses System sorgt dafür, dass das Metall in den nächsten Schritten ordnungsgemäß in die Form fließt.
Die Form besteht normalerweise aus zwei Teilen, die genannt werden die Ober- und Unterkante. Dieser zweiteilige Aufbau ist wichtig, da er die Entnahme der fertigen Kurbelwelle nach Abschluss des Gießvorgangs ermöglicht.
Schritt 2. Schmelzen und Gießen
Sobald die Form fertig ist, wird ein starkes rundes Stück Metallanschluss wird direkt über dem Angusssystem platziert.
Anschließend wird die ausgewählte Metalllegierung, beispielsweise Gusseisen, Stahl usw., wird in einem Ofen geschmolzen. Das Metall wird erhitzt, bis es die richtige Temperatur und Konsistenz für den Kurbelwellenguss erreicht.
Anschließend wird das geschmolzene Metall vorsichtig gegossen in die Formkavität mithilfe des Angusssystems.
Dabei muss das flüssige Metall gleichmäßig fließen, um Turbulenzen während des Fließens zu vermeiden und nicht in Gase einzudringen. Andernfalls könnte das Metall oxidieren oder Poren bilden.
Das Tangentialgeschwindigkeit muss ebenfalls unter Kontrolle gehalten werden, denn wenn der Druck zu hoch wird, kann er spritzen und gegen die Innenwand des Hohlraums und des Sandkerns stoßen.
Schritt 3. Abkühlen und Entformen
Nach dem Gießen wird die Form vorsichtig aus der Halterung genommen. Anschließend wird sie zum Abkühlen nach draußen gebracht und bei Raumtemperatur abgekühlt. Diese Abkühlung wird fortgesetzt, bis das geschmolzene Metall erstarrt ist und die endgültige Form der Kurbelwelle angenommen hat.
Sobald das Teil abgekühlt ist, wird die Sandform mit einem Hammer oder einem anderen Werkzeug abgebrochen, um die Kurbelwelle freilegen.
Schritt 4. Fertigstellung der gegossenen Kurbelwelle
Wenn der Kurbelwellengussteil fertig ist, durchläuft er eine Reihe von Bearbeitungsprozessen, um die endgültige Form und die erforderliche Genauigkeit zu erreichen.
Zu diesen Prozessen gehören Schleifen, Bohrung und Balancing.
Sobald die gesamte Bearbeitung abgeschlossen ist, wird die Kurbelwelle poliert und gereinigt Es ist also vollständig für den Einbau in einen Motor bereit.
Fazit
Das Gießen der Kurbelwelle ist bis zum Schluss harte Handarbeit, um ein wichtiges Bauteil herzustellen. Motorteil Das ist kostengünstig, zuverlässig und erfordert weniger Nachbearbeitung. Schmieden hingegen ist die Norm, wenn die zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit von Schmiedestahl erforderlich sind, um den Belastungen im Hochleistungsbetrieb eines Motors standzuhalten.
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