Pressgiessen hochfester, duktiler Gusseisenbauteile

In der vorliegenden Arbeit ist der erste erfolgreiche Einsatz des Pressgießens für den Werkstoff Gusseisen mit Kugelgraphit dokumentiert. Im Gegensatz zum Sandguss erfolgt die Formgebung beim Pressgießen bzw. Squeeze- Casting-Verfahren in einer metallischen Dauerform, durch das Eintauchen und Pressen eines Gießformoberteils in das mit flüssigem Metall gefüllte Gießformunterteil. Die Aufrechterhaltung des Drucks, gussteilabhängig zum Teil von 100 MPa, auf die erstarrende Schmelze, wird die Ausbildung von Makro- und Mikrolunkern des Gusseisens mit Kugelgraphit verfahrensbedingt vermieden. Zusätzlich erhöht sich die Erstarrungsgeschwindigkeit drastisch. Das Gefüge weist aufgrund dessen eine extrem feine Graphitmorphologie mit hoher Kornzahl und kleiner Kugelgröße, sowie ein sehr feines und dichtes Grundgefüge auf. Lösungsansätze bezüglich der spezifischen Herausforderung des Werkstoffes Gusseisen mit Kugelgraphit, wie die Bewältigung der hohen Gießtemperaturen in Wechselwirkung mit der metallischen Dauerform oder die metallurgische Beherrschung in Bezug auf die Vermeidung einer metastabilen Erstarrung bzw. Tolerierung definierten Karbid-Phasenanteile, werden dargestellt. Die für den Prozess grundlegenden Parameter des direkten und indirekten Squeeze-Casting- Verfahrens wird anhand der Umsetzung zweier realer Prototypengussteile auf der entwickelten Fertigungsanlage definiert und die Abhängigkeiten quantifiziert. Für dieses neuartige Verfahrenskonzept ist insbesondere auf der Verfahrensseite die Temperaturführung und die definierte Druckbeaufschlagung, sowie im metallurgischen Entwicklungsbereich die Legierungszusammensetzung, sowie das Herausarbeiten einer geeigneten Impftechnik zu erwähnen. Diese Arbeit diente als Basis zu einer erfolgreichen Inbetriebnahme der Prototypanlage in einer Gießerei sowie zur Durchführung einer Kleinserienproduktion.