Zylinderkopf 5D49 für einen Traktionsdieselmotor

Am Produktionsstandort, der heute zu West Baltic Group gehört, wurde Erfahrung in der Herstellung von 5D49-Zylinderköpfen aufgebaut — kritischen Bauteilen des Haupt-Traktionsdieselmotors für Eisenbahnfahrzeuge.

Der Zylinderkopf arbeitet in einer der am stärksten belasteten Baugruppen des Dieselmotors: Er bildet den oberen Teil des Brennraums, trägt Ventiltrieb, Einspritzdüseneinheit, Kühlkanäle, Gewinde- und Sitzbereiche. Auf das Bauteil wirken gleichzeitig Gasdruck, Wärmestrom, Vibrationen, zyklische Lasten und Anzugskräfte.

Projektmerkmale

• Im Inneren des Gussteils befinden sich Wasserhohlräume und Kühlkanäle, die mit einem Kernsystem gebildet werden.
• Die Brennraumfläche und die Stege zwischen den Ventilen arbeiten bei hoher Temperatur und hohem Druck.
• Nach der mechanischen Bearbeitung werden Zonen geöffnet, in denen verdeckte Porosität oder ein Defekt sofort zum Ausschusskriterium wird.
• Der Werkstoff muss Festigkeit, stabile Mikrostruktur, Bearbeitbarkeit und Beständigkeit gegen thermische Zyklen verbinden.

Technologie

Für das Bauteil wurde hochfestes Gusseisen mit Kugelgraphit und überwiegend perlitischer Struktur verwendet, legiert mit Kupfer, Nickel und Molybdän. Kontrolliert wurden Graphitform und -verteilung, Sphäroidisierungsgrad, Perlitanteil der Matrix, Ferrit, Karbide, Zementit und Phosphideutektikum.

Die Gießtechnik umfasste ein komplexes Kernsystem, organisierte Entlüftung, Kühlkörper, berechnete Speiser und Steuerung gerichteter Erstarrung. In der frühen Phase wurden 3D-gedruckte Sandkerne eingesetzt; die Gießprozesse wurden durch Berechnungen und Simulationen von Füllung, Erstarrung und Risikozonen der Lunkerporosität überprüft.

Fertigungsroute

• Analyse der Zeichnungen, des 3D-Produktmodells und des Gussmodells.
• Ausarbeitung von Kernen, Speisung, Kühlkörpern, Entlüftung und Formmontage.
• Übergang von Versuchs-Sandkernen aus 3D-Druck zu Modell- und Kernwerkzeugen.
• Mechanische Bearbeitung auf einem 4-Achs-Bearbeitungszentrum mit Dutzenden Werkzeugen.
• Kontrolle abhängiger Toleranzen mit speziellen komplexen Lehren.

Qualitätskontrolle

Jede Charge wurde durch Kontrolle der chemischen Zusammensetzung, mechanische Prüfungen, Metallographie, visuelle und geometrische Kontrolle begleitet. Nach der Bearbeitung wurden Stopfen montiert, innere Wasserhohlräume druckgeprüft, die Brennraumfläche per Ultraschall auf Wanddicke geprüft, Kanäle boroskopisch kontrolliert und Passdokumentation erstellt.

Das Ergebnis war kein einzelnes Gießexperiment, sondern eine beherrschte Fertigungskette für ein sicherheitsrelevantes Bauteil: Werkstoff, Mikrostruktur, Form, Kerne, Werkzeuge, mechanische Bearbeitung, Kontrolle, Prüfung und regelmäßige Produktion. Das Projekt zeigt die Bereitschaft des Teams, komplexe Produkte zu übernehmen, bei denen technischer Ansatz, Prozessstabilität und Verantwortung für die Lebensdauer des Bauteils wichtig sind.