Aken (D)
21 Jan. 2015
2 minuten
De Duitse automobielindustrie werkt aan het méér toepassen van ADI- en AGI-gietijzer. Ook de machinebouw kijkt hiernaar. Het probleem van deze lichtere gietijzermaterialen is de moeilijke verspaanbaarheid. Het WZL in Aken werkt er echter hard aan die problemen op te lossen.
ADI is een bijzonder gietijzer, dat in de Verenigde Staten al langere tijd wordt toegepast. De afkorting staat voor Austempered Ductile Iron. Het materiaal combineert de positieve eigenschappen van gietijzer met vermiculair grafiet (GJV) – vormmogelijkheden en prijs – met wezenlijk betere mechanische eigenschappen. Deze komen tot stand door gietijzer een warmtebehandeling te laten ondergaan en vervolgens bij kamertemperatuur te laten afkoelen. Hierdoor verbetert de treksterkte van het materiaal. Bij een gelijke elongatie bij breuk verdubbelt de sterkte van het materiaal. Het ligt daarmee in het spectrum van staal, maar heeft wel een 10 procent lagere dichtheid en dus ook lager gewicht.
Meer stijfheid geringere massa
Juist dit laatste maakt het voor de automobielindustrie aantrekkelijk voor onder andere een toepassing in de krukas van de motor. Ook de machinebouw heeft het materiaal inmiddels op het oog gekregen en kijkt ernaar omdat je met geringere massa dezelfde stijfheid kunt halen. Het wordt daarom als veel meer gezien dan een alternatief voor GJS-600 of Staal 37. Vergeleken met staal heeft het gietijzer betere dempende eigenschappen en is de slijtvastheid vele malen beter. Een nog sterker gietmateriaal is AGI (Austempered Gray Iron), dat zelfs sterktes haalt tot 1.600 Mpa. Hiervoor ondergaat het materiaal een warmtebehandeling in twee fasen. Dit materiaal krijgt dan dezelfde eigenschappen als warmtebehandeld 42CrMo4QT (geschild assenstaal, veredeld en microgelegeerd).
Verspaanbaarheid
Het probleem dat tot nog toe een brede toepassing in de weg staat, is de verspaanbaarheid. ADI laat zich moeilijk verspanen, AGI eigenlijk niet omdat door de warmte tijdens de verspaning het materiaal nog harder wordt. Voor enkelstuks en kleine series lost men dat tot nog toe op door het gietdeel voor de warmtebehandeling al voor te frezen of draaien. In de geharde versie hoeft dan enkel nog nabewerkt te worden. Voor serietoepassingen is dat niet rendabel. Dat is bijvoorbeeld een van de redenen waarom de automobielindustrie het materiaal in Europa nog niet grootschalig toepast.
Gereedschapgeometrie
De oplossing waar de industrie en de onderzoeksinstituten aan werken gaat in twee richtingen. Gieterijen werken eraan om zo dicht mogelijk bij de eindmaat te gieten, waardoor er minder verspaand hoeft te worden. Het Werkzeugmaschinenlabor in Aken werkt in een project aan het ontwikkelen van specifieke gereedschappen en parameters voor het bewerken van deze materialen. De moeilijkheid is dat de slijtage aan de gereedschappen zeer hoog is zodra je dergelijke materialen gaat bewerken.
Uit de onderzoeken komt naar voren dat gereedschappen van volhardmetaal voorzien van een TiAlN-coating een minimale vereiste zijn. Snijsnelheden liggen iets onder die van gietijzer ket kogelgrafiet of geschild assenstaal. Hogere snijsnelheden zijn wel haalbaar door keramische snijgereedschappen toe te passen. Inmiddels is er ook een speciale gereedschapgeometrie ontwikkeld voor het bewerken van dergelijke materialen. Ook daarmee denken de Akense onderzoekers het materiaal beter te kunnen verspanen.