EU-krav öppnar marknaden för kompaktgrafitjärn

EUs nya gränsvärden för utsläpp till luften håller på att göra det svenskutvecklade kompaktgrafitjärnet till en lönsam affär. Före år 2010 måste utsläppen av kväveoxider, svaveloxider, partiklar och lättflyktiga ämnen halveras. Detta kommer att slå ut en stor mängd gamla dieselmotorer som innehåller gråjärn.

- Avgasutsläppen måste minska, det uppnås genom bättre förbränning och det ställer hårdare krav på motorerna, krav som inte gråjärn klarar, säger Lennart Bäckerud, uppfinnare av tillverkningsmetoder för kompaktgrafitjärn.

För att förbränningen i en stor dieselmotor ska bli effektiv krävs höga tryck och temperaturer. Det påverkar belastningen på framförallt motorblocket som måste vara gjort av ett starkt material. Hittills har de flesta motorblock tillverkats i vanligt gjutjärn. Men sedan början av 1980-talet finns också en annan, bättre teknik.

Det så kallade kompaktgrafitjärnet, CGI, är hårt och segt på samma gång och klarar därför extremt höga påfrestningar. I och med att materialet är tåligare än gråjärn kan motordelarna också tillverkas i tunnare dimensioner. Det gör motorn lättare så att den drar mindre bränsle.

- Hela dieselindustrin är på väg ditåt nu, säger Lennart Bäckerud.

Hemligheten bakom det superstarka kompaktgrafitjärnet är en mycket noggrant avvägd tillverkningsprocess. För att järnet ska få de rätta egenskaperna krävs att det stelnar i rätt ögonblick. Det är också viktigt att vissa tillsatsämnen, framförallt magnesium, binds in i järnet i exakt rätt mängd.

- Precisionen ska vara mellan 10 och 12 tusendels procent - det är det som krävs för att man ska få ett bra material, säger Lennart Bäckerud.

Den patentsökta tillverkningsmetoden "PQ-CGI InMould" har nu rönt framgångar genom ett avtal med tyska gjuteriet Fritz Winter. En tillverkningslinje ska byggas om för att klara stora serier motorblock. Fritz Winter producerar bland annat motorblock för BMWs V8-motorer och DAFs lastbilar.

Även konkurrerande företaget SinterCast har under senare tid ingått en rad avtal som ska leda till större produktion av CGI.

Redan för ett år sedan fick Lennart Bäckerud och företaget NovaCast i Ronneby en stor order från Grede Foundries i England. Men den gången handlade det om att gjuta bottenplattor till Chryslers Jeep Cherokee. Att gjuta motorblock är mer komplicerat.

- För att motorblocken ska kunna gjutas i stora serier krävdes att vi utvecklade tillverkningsmetoden ytterligare, säger Lennart Bäckerud.

Det konventionella sättet att tillverka kompaktgrafitjärn innebär ett flertal olika förbehandlingssteg. En ferrolegering (med magnesium) ska blandas in i smältan som värms i en skänk. Då bildas slag som måste tas bort innan blandningen pytsas ner i gjutformen.

Med den nya metoden behövs bara ett enda förbehandlingssteg - precis vid inloppet till gjutformen. Fördelarna blir att processen går snabbare och blir billigare.

- Det var för mycket blaskande förut, säger Lennart Bäckerud.

Viktiga i sammanhanget är ett par avancerade datorprogram för termisk analys och flödessimulering, utvecklade av Rudolf Sillén på NovaCast.

Med hjälp av simuleringen kan man i detalj studera hur snabbt järnsmältan rör sig när den rinner in i gjutformen. Hastigheten är avgörande för vilken kvalitet det stelnade järnet sedan får. Den termiska analysen ser till att järnsmältan hela tiden innehåller rätt andelar av olika legeringar.

- Jag började intressera mig för kompaktgrafitjärn redan 1972, säger Lennart Bäckerud. Så det är förstås mycket tillfredsställande att det börjar hända något nu.