Optimierung von Nutzfahrzeug- sicherheitskomponenten aus Eisengraphitguss

Abstract

Kurzfassung Die Betriebsfestigkeit von Bauteilen wird grundsätzlich durch die Interaktion von Belastung, Werkstoff, Formgebung und Fertigung bestimmt. In jedem dieser einzelnen Parameter ist ein großes Optimierungspotenzial für den Leichtbau vorhanden, das nicht ausgeschöpft ist. Anhand eines Panhardstabes, eines stabilisierenden Elements im Fahrwerk von Nutzfahrzeugen, wird gezeigt, wie zunächst durch eine Werkstoffsubstitution, nämlich des konventionellen Eisengraphitgusses EN-GJS-400-15 (GGG 40) durch die ADI (Ausferrite Ductile Iron)- Variante EN-GJS-800-8 mit der entsprechenden Wärmebehandlung, eine deutlich höhere Schwingfestigkeit erzielt wird. Zu bemerken ist, dass der ADI-Guss gefügebedingt gegenüber dem konventionellen ferritischen Werkstoff unter variablen Betriebsbelastungen eine deutlich höhere Schwingfestigkeits- bzw. Lebensdauersteigerung aufweist als unter konstanten Amplituden und somit ein Leichtbaupotenzial. Da Panhardstäbe, ebenso auch gummigelagerte Gusszapfen, im Betrieb auch Missbrauchs- und Sonderbelastungen ausgesetzt werden können, müssen Konstruktion und Werkstoff entsprechend ausgerichtet sein. Die Bauteilvarianten aus EN-GJS-800-8 verhalten sich gegenüber dem EN-GJS-400-15 unter schlagartiger Belastung (Impact) sowie unter einer elasto-plastischen Sonderbelastung überlegen. Die Verformbarkeit der Bauteile aus dem weniger duktilen EN-GJS-800-8 kann durch entsprechende konstruktive Maßnahmen im Schaftbereich, verbunden mit einer Gewichtsreduzierung um 15%, erhöht werden. Die ADI-Variante der Panhardstäbe wird zwar aufgrund der höheren Kosten, bedingt durch die geringe Stückzahl, nicht hergestellt, aber die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichten die kostengünstige Entwicklung von Vierpunktlenkern aus dem ADI-Guss.