Werkstoffauswahl

Die richtige Werkstoffwahl für thermisch hoch belastete Bauteile wie Turbinengehäuse und Abgaskrümmer ist aus technischer Sicht und aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten von entscheidender Bedeutung. Für den Konstrukteur stellt sich das Problem, dass die Temperaturwechselbeständikeit bzw. die Thermoschockbeständigkeit keine messbare physikalische Werkstoffgröße wie bspw. die Härte oder Zugfestigkeit ist. Vielmehr hängt sie komplexerweise von den verschiedenen Werkstoffeigenschaften, dem Design und den Einsatzbedingungen ab.

Thermische Belastbarkeit von Gußeisenwerkstoffen

Als signifikante Größe um die Belastbarkeit von Gußeisenwerkstoffen zu vergleichen, dienen die folgenden Anhaltswerte, die den Zusammenhang zwischen Abgastemperatur am Zylinderkopfaustritt und der Werkstoff-Temperatur des Bauteiles darstellen.

Werkstoff Bauteil-Temperatur-Bereich in °Celsius Abgas-Temperatur in °Celsius
GJS SiMo 5.1 max. 835 935
GJV SiMo / SiMo Ni max. 880 980
GJS NiSiCr 35.5.2 max. 950 1050
GJS NiSiCr 35.3.2 max. 950 1050


Wirtschaftliche Herstellbarkeit

Bisher wurde von Turboladerherstellern für das Turbinengehäuse bei Dieselapplikationen häufig der Werkstoff D5 ausgewählt. Seit der Entwicklung des Werkstoffes GJV SiMo 4.5-0.6 durch die August Küpper GmbH & Co. KG gibt es für alle Motorenkonzepte mit einer Abgastemperatur < 980°C eine kostengünstige Alternative für Abgaskrümmer, Turbinengehäuse und deren Kombination zu einem Abgaskrümmer-Modul.