Heft 3/4 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 3/4 GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013)Bild 7: Speiserkerne in der Kokille.Kokillenhohlraum und die zwischen den anorganisch gebundenenSandkernen eingelagerte Luft muss entweichenkönnen. Das Risiko der Versottung der Entlüftungskanaleist jedoch durch die „Rauchfreiheit“ massiv reduziert.Der Erstarrungsstart an der Oberfläche der Stahlkokilleführt zu geringen Oberflächentemperaturen des Gießwerkzeugsund damit auch zu gesteigerten Wartungsintervallen,geringeren Wartungsaufwendungen und längererKokillenlebensdauer. Die Erstarrung von außen nachinnen führt ebenso zu einer „Halbierung der Speisungswege“– von oben zum Zentralspeiser und zeitgleich vonunten zum Zentralspeiser – und damit zu einer deutlichenAbsenkung der Erstarrungszeit. Die Bauteilkonstruktionist in weiten Bereichen vom Basismotor abgeleitet,auch die Kokillenkonstruktion kann trotz stark veränderterErstarrungsmorphologie vom Basismotor konzeptionellübernommen werden; die Anschlüsse undGestellmaße sind unverändert. Das neue Werkzeug- undErstarrungskonzept „Zentralspeiser“ kann also in bestehendeStrukturen integriert werden.Bild 8: Speiserkerne und Wassermantel-Wasserpumpenkernpaketin der Kokille.5.2. Zentralspeiserkonzept:Festigkeits- und KostenvorteileDie weit verbreitete, klassische Niederdruckerstarrung(von oben nach unten, vom Brennraum zur Ölwannenfläche)führt zu einem sehr guten DAS im Stegbereich, aberzu deutlich langsamerer Erstarrung im Lagerstuhl (sieheBild 9, Kokillenguss 1. Gen.). Die Drehung der Erstarrungsrichtung(Kokillenguss 2. Gen.) verbessert die Lageim Lagerstuhl drastisch, aber führt zu einem Ansteigendes DAS im Bereich des Zylindersteges. Das neue Zentralspeiserkonzeptverbindet die Vorteile der beiden undführt sowohl im Lagerstuhl, aber speziell im Zylindersteg,zu deutlich reduzierten DAS-Werten. Durch die konstruktivenEinschränkungen (Zylindersteg, Lagerbreite)hat die Motorkonstruktion in diesen Bereichen nur wenigSpielraum und ist daher auf ein extrem gutes Gussgefügeangewiesen.Die DAS Verteilung der drei Konzepte ist in Bild 10dargestellt (links oben 1. Generation, rechts oben 2. Generation,Mitte unten 3. Generation mit Zentralspeiser).Es ist erkennbar, dass das neue Zentralspeiserkonzept zuDAS Vorteilen in allen Bauteilbereichen führt. Diewärmste Stelle (thermisches Zentrum, Anbindung desSpeisers) und damit die Stelle mit dem lokal höchstenDAS liegt im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens,eine Stelle, die sowohl mechanisch als auch thermischnicht übermäßig belastest ist. Auch der Zugankerbereicherstarrt sehr schnell und kann von außen über dieKokille beeinflusst werden. Die Neigung zur Undichtheitnach der mechanischen Bearbeitung sinkt drastisch, dieAbdichtquoten sind verschwindend gering. Die Beschichtungstauglichkeit(LDS anlog neuer Vierzylinder-Ottomotor) wurde anhand von Schliffen und Stichversuchenbestätigt; auf eine Umsetzung innerhalb der aktuellenDieselmotorenfamilie wurde verzichtet.Die aus der strategischen Ableitung des Zielkatalogesstammenden Punkte können zusammenfassend positivbewertet werden:1. Deutliche Steigerung derFestigkeit im Zylindersteg (Aufladung) erledigt2. Leichte Steigerung der Festigkeit im Lagerstuhl erl.Bild 9: Vergleich des DAS in kritischen Bereichen des Kurbelgehäuses.3. LDS Tauglichkeit des Gefüges(Laufflächenbeschichtung)erl.4. Absenkung der Taktzeit -20%5. Reduktion des Kreislaufmaterials-85%6. Hohe DichtheitsanforderungZylindersteg/Zugankererl.7. Reduzierung Kokillenverschleißerl.8. Nutzung vorhandener StrukturenundWerkzeugkonzepte erl.83