Werkstoffe für Kurbelwellen & Werkzeugstahl
Stahlbrüche bei Rennkurbelwellen werden häufig durch eine extreme Kombination aus mechanischer Beanspruchung, Ermüdung und mikroskopisch kleinen Materialfehlern verursacht. Obwohl diese Komponenten für extreme Belastungen ausgelegt sind, bringen die hohen Anforderungen von Rennmotoren sie häufig an ihre Grenzen. Zu den häufigsten materialbedingten Versagensmechanismen zählen:
1. Ermüdung und Überschreitung der Materialgrenzen
2. Plötzliche Überlastungen und Drehmomentspitzen
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden Kurbelwellen für den Rennsport in der Regel aus durchgehärteten, hochfesten Stahlsorten gefertigt, die häufig durch Nitrierbehandlungen weiter veredelt werden. Die Leistungsfähigkeit dieser Legierungen lässt sich durch eine Feinabstimmung ihrer chemischen Zusammensetzung, eine Verbesserung der Materialreinheit und die Gewährleistung einer gleichbleibenden Härtbarkeit optimieren, sodass sie auch unter extremsten Betriebsbedingungen zuverlässige Festigkeit und Langlebigkeit bieten.
Die häufigsten Ursachen für materialbedingte Ausfälle
1. Ermüdung und Materialgrenzen
- Wiederholte Belastungszyklen führen zu Materialermüdung an den Übergängen und Lagerzapfen der Kurbelwelle, was schließlich zu Rissen oder einem katastrophalen Versagen führen kann.
- Selbst hochwertige Werkstoffe stoßen in den hohen Belastungen des Motorsports an ihre Grenzen.
Verbesserte Reinheit: Die meisten Ermüdungsbrüche entstehen an inneren Einschlüssen.
Böhler Hochleistungsstähle werden häufig unter Verwendung folgender Verfahren umgeschmolzen:
- VAR (Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen)
Diese Fertigungstechniken verbessern die Reinheit von Stählen, darunter BÖHLER V358 , erheblich, indem sie Oxid- & und Sulfideinschlüsse beseitigen, die die Ermüdungslebensdauer von Bauteilen drastisch verringern.
2. Überlastung und Drehmomentspitzen
- Im Rennsport muss der Antriebsstrang sehr hohe Drehmomente und Leistungen übertragen; wenn die verwendeten Stähle keine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, kann es zu Überlastungen kommen, die die üblichen Auslegungsgrenzen der Kurbelwelle überschreiten.
Hohe Zugfestigkeit (≥1300 MPa)
Hohe Streckgrenze (≥1000 MPa)
Hohe Bruchzähigkeit, insbesondere im Kern
Einsatzhärtungsstähle
BÖHLER V358 bietet genau diese Eigenschaften: Es verfügt über eine hohe Festigkeit und gleichzeitig über ausreichende Duktilität, sodass es plötzlichen Überlastungen standhalten kann.
Diese Sorten weisen zudem ein hervorragendes Nitrierverhalten auf, wodurch Konstrukteure die Oberflächenhärte der Kurbelwelle weiter verbessern können.
BÖHLER V358 VMR – Für den Sieg entwickelt:
- Die ultrareine Mikrostruktur durch VAR verhindert rissauslösende Einschlüsse
- Hohe Zugfestigkeit (1.320–1.470 MPa) nimmt extreme Belastungen auf, ohne zu versagen
- Die hervorragende Härtbarkeit gewährleistet eine gleichmäßige Festigkeit auch bei komplexen Geometrien
- Hervorragende Kernfestigkeit und Verschleißfestigkeit dank der Zusammensetzung der Chrom-Molybdän-Vanadium-Legierung
- Ideal für das Nitrieren – erhöht die Oberflächenhärte und sorgt so für eine unübertroffene Ermüdungslebensdauer
Um mehr zu erfahren, laden Sie unseren OnePager herunter:
Bitte füllen Sie dieses Kontaktformular für weitere Informationen aus.
Felder mit * markiert sind Pflichtfelder: