Sphäroguss GEmini Pro 2

Die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen mit Kugelgraphit werden maßgeblich durch die metallische Grundmasse (Matrix) bestimmt, in die die Graphitkugeln eingebettet sind. Je nach chemischer Zusammensetzung und wärmebehandlungstechnischer Prozessführung lassen sich unterschiedliche Gefüge und damit Eigenschaftsprofile einstellen. Die gängigsten Sorten lassen sich grob in ferritische, perlitische und ferritisch-perlitische Typen einteilen.

• Ferritische Sorten (z. B. EN-GJS-400-18, EN-GJS-400-15): Diese Sorten zeichnen sich durch eine rein ferritische Matrix aus. Sie bieten die höchste Duktilität (Bruchdehnung bis über 18 %) und Zähigkeit innerhalb der GJS-Familie. Sie sind sehr gut zerspanbar und werden für Bauteile verwendet, die hohen Stoß- und Schlagbeanspruchungen ausgesetzt sind und eine hohe Verformungsfähigkeit erfordern. Kaltzähe Varianten (LT-Güten) wie EN-GJS-400-18LT sind für Tieftemperaturanwendungen, etwa in der Windkraft, prädestiniert.
• Ferritisch-perlitische Sorten (z. B. EN-GJS-500-7, EN-GJS-600-3): Diese Werkstoffe stellen einen Kompromiss zwischen Festigkeit und Zähigkeit dar. Ihr Gefüge besteht aus einer Mischung von weichem Ferrit und hartem Perlit. Mit steigendem Perlitanteil nehmen die Zugfestigkeit und die Verschleißfestigkeit zu, während die Bruchdehnung abnimmt. Sie sind die Allrounder unter den Sphäroguss-Werkstoffen und finden in einem breiten Anwendungsspektrum im allgemeinen Maschinenbau Verwendung.
• Perlitische Sorten (z. B. EN-GJS-700-2, EN-GJS-800-2): Mit einem überwiegend perlitischen Gefüge erreichen diese Sorten die höchsten Festigkeits- und Härtegrade unter den Standard-GJS-Werkstoffen. Sie bieten eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eignen sich für Bauteile, bei denen hohe mechanische Festigkeit im Vordergrund steht, wie Zahnräder, Kurbelwellen oder hochbelastete Fahrwerkskomponenten.

Für extreme Anforderungen hat die Werkstoffentwicklung spezielle GJS-Güten hervorgebracht, die über die Eigenschaften der genormten Standardsorten hinausgehen. Die Silbitz Group verfügt über tiefgreifendes Know-how in der Herstellung dieser hochleistungsfähigen Sonderwerkstoffe.

Mischkristallverfestigtes Gusseisen, wie die Sorten EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10, erreicht eine höhere Festigkeit bei gleichzeitig exzellenter Bruchdehnung. Dies wird durch die gezielte Zugabe von Silizium in die ferritische Grundmatrix erreicht. Der Vorteil: Die Festigkeitssteigerung erfolgt ohne die Bildung von hartem Perlit, was die Zerspanbarkeit im Vergleich zu ferritisch-perlitischen Sorten gleicher Festigkeit deutlich verbessert. Dies führt zu geringerem Werkzeugverschleiß und kürzeren Bearbeitungszeiten, was signifikante Kostenvorteile in der Weiterverarbeitung ermöglicht.

ADI Guss nach DIN EN 1564 ist die absolute Hochleistungsklasse des Sphärogusses. Durch eine spezielle Wärmebehandlung, das Austenitisieren mit anschließendem Abschrecken in einem Salzbad (Austempering), entsteht ein feines, nadeliges Gefüge (Ausferrit). Dieses verleiht dem Werkstoff eine unübertroffene Kombination aus hoher Festigkeit (bis über 1400 N/mm² bei EN-GJS-1400-1), guter Zähigkeit und herausragender Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit. ADI ist leichter als Stahl und bietet ein enormes Potenzial für Leichtbau und das Downsizing von Bauteilen in der Antriebs- und Agrartechnik.

Für Anwendungen, die hohen Temperaturen standhalten müssen, wie Abgaskrümmer oder Turboladergehäuse, wird silizium-molybdän-legierter Sphäroguss (SiMo) eingesetzt. Diese Legierungselemente erhöhen die Zunderbeständigkeit und die Warmfestigkeit des Materials, sodass es seine mechanischen Eigenschaften auch bei Betriebstemperaturen von über 700 °C beibehält.

Die einzigartige Kombination aus Gießbarkeit, Festigkeit, Zähigkeit und Wirtschaftlichkeit macht Sphäroguss zu einem bevorzugten Werkstoff in vielen Schlüsselindustrien. Seine Fähigkeit, komplexe Bauteile endkonturnah abzubilden, reduziert den Materialeinsatz und den Bearbeitungsaufwand im Vergleich zu geschmiedeten oder geschweißten Konstruktionen. Entdecken Sie die vielfältigen Branchen & Produkte, in denen die Silbitz Group ihre Expertise einbringt.

• Windkrafttechnik: Für sicherheitsrelevante Großgussteile wie Naben, Maschinenträger, Rotorlagergehäuse und Achszapfen sind kaltzähe Sphäroguss-Sorten wie EN-GJS-400-18LT und das höherfeste, mischkristallverfestigte EN-GJS-500-14 unverzichtbar. Sie garantieren Betriebssicherheit auch bei extremen Wetterbedingungen und tiefen Temperaturen.
• Maschinen- und Anlagenbau: Hier werden Gehäuse für Getriebe und Kupplungen, Hydraulikkomponenten, Pressenständer und schwere Maschinenbetten aus GJS gefertigt. Die gute Dämpfungsfähigkeit des Werkstoffs reduziert Schwingungen und erhöht die Lebensdauer der Anlagen.
• Antriebstechnik: Hochfeste perlitische Sorten und ADI Guss sind ideal für Zahnräder, Kurbelwellen, Pleuelstangen und andere Komponenten, die höchsten dynamischen Belastungen und Verschleiß ausgesetzt sind.
• Bahntechnik: Im Schienenfahrzeugbau wird Sphäroguss für sicherheitskritische Fahrwerksteile, Bremskomponenten und Radsatzlagergehäuse eingesetzt, wo höchste Zuverlässigkeit und Bruchzähigkeit gefordert sind.

Als eine der führenden Gießereigruppen in Europa bündelt die Silbitz Group jahrzehntelange Erfahrung mit modernster Anlagentechnik. An unseren Standorten in Silbitz, Zeitz, Torgelow und Košice fertigen wir anspruchsvolle Gussteile aus Sphäroguss mit einem Stückgewicht von bis zu 120 Tonnen. Unser umfassendes Werkstoffportfolio, das neben GJS auch Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL), Gusseisen mit Vermiculargraphit (GJV) und Stahlguss umfasst, ermöglicht es uns, für jede Anforderung die optimale Gusslösung anzubieten.

Nachhaltigkeit ist ein zentraler Pfeiler unserer Unternehmensphilosophie. Durch den konsequenten Einsatz von recyceltem Stahlschrott als primärem Rohstoff tragen wir aktiv zur Ressourcenschonung und zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei. Modernste Schmelz- und Formanlagen sowie eine durchgängige Qualitätssicherung von der Simulation bis zur Endprüfung garantieren Gussprodukte von höchster Präzision und Güte. Erfahren Sie mehr über unser Unternehmen und unsere Vision für innovative Gusstechnik.

Die Entscheidung für einen Werkstoff fällt selten im luftleeren Raum. Konstrukteure und Einkäufer müssen die spezifischen Vor- und Nachteile gegeneinander abwägen. Sphäroguss positioniert sich dabei als vielseitiger Problemlöser zwischen traditionellem Gusseisen und Stahl.

• Gegenüber Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL/Grauguss): Der entscheidende Vorteil von GJS liegt in seiner Duktilität und Zähigkeit. Während die scharfkantigen Graphitlamellen in GJL wie innere Kerben wirken und den Werkstoff spröde machen, ermöglichen die Graphitkugeln in GJS eine plastische Verformung. Das Resultat sind deutlich höhere Festigkeits- und Dehnungswerte, die GJS für dynamisch belastete und sicherheitsrelevante Bauteile qualifizieren. GJL punktet hingegen mit einer noch besseren Schwingungsdämpfung und Wärmeleitfähigkeit und ist oft die wirtschaftlichere Wahl für rein druckbelastete, statische Bauteile.
• Gegenüber Stahlguss: Im Vergleich zu Stahlguss bietet Gusseisen mit Kugelgraphit eine bessere Gießbarkeit. Es hat einen niedrigeren Schmelzpunkt, was den Energieaufwand reduziert, und eine höhere Fließfähigkeit, was die detailgetreue Abbildung komplexer Geometrien erleichtert. Zudem ist Sphäroguss in der Regel besser zerspanbar als Stahlguss vergleichbarer Festigkeit, was zu niedrigeren Kosten in der mechanischen Bearbeitung führt. Stahlguss ist jedoch schweißbar und bietet bei sehr hohen Anforderungen an die Zähigkeit und für extremste Beanspruchungen oft noch höhere Leistungswerte.
• Gegenüber Schmiedeteilen: Gegenüber geschmiedeten Stahlbauteilen spielt Sphäroguss seine Stärke bei komplexen Formen aus. Der Gießprozess erlaubt eine endkonturnahe Fertigung, die aufwendige Zerspanungsschritte minimiert und eine hohe Designfreiheit ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Isotropie: GJS-Bauteile haben in alle Raumrichtungen gleiche mechanische Eigenschaften, während Schmiedeteile durch den Faserverlauf richtungsabhängige Eigenschaften aufweisen.

Gießgerechte Gestaltung: Eine sorgfältige, gießgerechte Konstruktion ist der Schlüssel zu fehlerfreien und leistungsfähigen GJS-Bauteilen. Grundprinzipien umfassen die Vermeidung von abrupten Querschnittsübergängen und die Gestaltung möglichst gleichmäßiger Wanddicken. Materialanhäufungen, sogenannte „heiße Stellen“, kühlen langsamer ab und können zu Lunkern (Schwindungshohlräumen) führen. Großzügige Radien anstelle von scharfen Kanten reduzieren Spannungskonzentrationen sowohl im Gussstück als auch später unter Betriebslast. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Konstruktion und Gießerei-Experten bereits in der frühen Entwicklungsphase können solche Aspekte optimiert und das volle Potenzial des Werkstoffs ausgeschöpft werden.

Die richtige Werkstoffauswahl: Die Wahl der passenden GJS-Sorte ist entscheidend für die Funktion und Lebensdauer des Bauteils. Für schockartig und dynamisch beanspruchte Teile, die eine hohe Sicherheitsreserve gegen Bruch erfordern, sind ferritische Sorten wie EN-GJS-400-18LT die erste Wahl. Stehen hingegen hohe statische Festigkeit und Verschleißresistenz im Vordergrund, eignen sich perlitische Sorten wie EN-GJS-700-2. Für die anspruchsvollsten Anwendungen, die eine extreme Festigkeit bei gleichzeitig guter Zähigkeit verlangen, bietet sich der Einsatz von hochfestem ADI Guss an. Eine detaillierte Analyse des Lastenheftes ist daher unerlässlich, um die optimale Balance aus mechanischen Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit zu finden.

Der hohe Qualitätsanspruch an Sphäroguss-Bauteile, insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen, erfordert eine lückenlose Qualitätssicherung über den gesamten Fertigungsprozess. Dieser beginnt bereits vor dem eigentlichen Guss mit der Prozess-Simulation. Mittels modernster Software wird das Füll- und Erstarrungsverhalten der Schmelze im virtuellen Modell analysiert, um das Gießsystem zu optimieren und Fehler zu vermeiden. Während des Schmelzens wird die chemische Zusammensetzung permanent überwacht und die erfolgreiche Kugelgraphitbildung durch thermische Analyse sichergestellt.

Die mechanischen Eigenschaften jeder Charge werden an mitgegossenen Probestäben verifiziert. Am fertigen Gussteil kommen zudem zerstörungsfreie Prüfverfahren zum Einsatz:

• Ultraschallprüfung (UT): Zur Detektion von inneren Fehlern wie Lunkern oder Einschlüssen.
• Magnetpulverprüfung (MT): Zum Nachweis von feinsten Oberflächenrissen.
• Farbeindringprüfung (PT): Alternativ zur MT, ebenfalls für Oberflächenfehler.
• Röntgenprüfung (RT): Zur Durchleuchtung und Visualisierung der inneren Bauteilqualität bei hochbelasteten Komponenten.

Jedes Bauteil kann so mit einem lückenlosen Prüfzeugnis versehen werden, das die Einhaltung aller spezifizierten Anforderungen für maximale Sicherheit und Zuverlässigkeit dokumentiert.