Verschleißteile smart gießen

Gießtechnik – Der Verschleißguss ist eine unterschätzte Wissenschaft. Deshalb investiert der Schweizer Spezialist Wolfensberger viel Know-how und Beratung in seine Produkte, damit der Kunde die optimale Lösung erhält.

19. März 2019
Verschleißteile smart gießen
Hoch verschleißbeständige Riffelsegmente aus dem Werkstoff G-X 300 CrMo 15 3 eignen sich sehr gut für die Verarbeitung von Lebensmitteln. (Bild: Klaus Vollrath)

Klaus Vollrath, freier Fachjournalist

Verschleiß und dadurch bedingte Ausfälle sind nicht nur ärgerlich, sondern auch ein erheblicher Kostenfaktor. Dies gilt vor allem dort, wo Güter zerkleinert, gemahlen, gefördert oder gepumpt werden müssen. Verschleißbedingte Bauteilabnutzung und die dadurch verursachten Kosten können nicht verhindert, aber durch die Wahl geeigneter Werkstoffe teils erheblich verringert werden.

»Bei Verschleißproblemen ist Erfahrung durch nichts zu ersetzen«, weiß Tobias Henne, Leiter Verkauf & Business Development der Gießerei Wolfensberger AG im schweizerischen Bauma. Ein Großteil der Produktion geht in die »klassischen« Bereiche des Maschinenbaus, wo Gussteile in der Regel das ganze Maschinenleben lang halten. Für Hersteller und Gießerei ist hier der Job in der Regel nach der Abnahmespezifikation erledigt.

Verschleißteile wie Laufräder oder Gehäuse werden aber je nach Einsatzbereich mehr oder weniger schnell abgenutzt und sind im Laufe der Nutzung teils mehrfach zu ersetzen. Die Frage, wie lange solche Gussteile halten, ist von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.

»Verständlicherweise glauben viele Anwender, dass die sogenannte Verschleißbeständigkeit eine triviale Werkstoffeigenschaft ist«, sagt Michael Sieger, Metallurge und Leiter der Qualitätsstelle bei Wolfensberger. Dies sei jedoch ein Irrtum. Tribologische Systeme hängen in oft sehr komplexer Weise nicht nur vom Werkstoff des Bauteils, sondern auch von den damit zu verarbeitenden Gütern, der Art der Beanspruchung sowie weiteren Faktoren wie Temperatur, ph-Wert und Korrosion ab. Eine »Verschleißfestigkeit« an sich könne es daher nicht geben.

Der Lieferant macht’s

Wegen der Komplexität der Vorgänge könne sich ein gegebener Werkstoff in einem Einsatzfall hervorragend bewähren und im nächsten kläglich versagen. Katalogwissen oder DIN-Normen helfen hier nur selten. Nur ein erfahrener Lieferant kann eine breite Palette unterschiedlicher Gusswerkstoffe herstellen. »Anderenfalls besteht für den Kunden das Risiko, eine nicht optimal abgestimmte Lösung zu bekommen«, ergänzt Sieger.

»Sowohl Maschinenhersteller als auch Anwender glauben oft, dass es ausreiche, auf den Bauteilen eine hohe Oberflächenhärte einzustellen«, verrät Tobias Henne. Zum Einsatz kommen in solchen Fällen meist preisgünstige Vergütungsstähle, deren Grundgefüge allerdings aufgrund seiner geringen Härte sowie fehlender Carbide einem Abrasionsangriff nur begrenzt widerstehen kann. Deshalb wird auf dem Grundwerkstoff durch Einsatzhärten oder Nitrieren eine harte Schicht erzeugt.

Bei vielen Verschleißteilen erfolgt die Abtragung aber über die nur wenige Millimeter dicke gehärtete Oberflächenschicht hinaus noch viel weiter ins Material hinein. Dann kann sich die Abtragsrate nach dem Durchstoßen der dünnen Hartschicht erheblich beschleunigen. Für die Gesamt-Haltbarkeit von Verschleißteilen spielen in diesen Fällen die Eigenschaften im Volumen eine viel wichtigere Rolle als die der gehärteten Außenschicht. »Das Auswechseln von Verschleißteilen ist oft zeitraubend und kann längere Ausfallzeiten teurer Anlagen bedingen«, sagt Michael Sieger. Deshalb seien Ersatzteile aus günstigeren Werkstoffen häufig die teurere Alternative, weil die Verfügbarkeit der Anlagen stark verringert wird. In solchen Fällen sei es trotz des Preisunterschieds oft wirtschaftlicher, Bauteile aus Werkstoffen zu wählen, welche dem Verschleißangriff wesentlich länger standhalten als Vergütungsstähle.

Besonders geeignet sind hoch karbidhaltige Gusseisen, da die im Gefüge eingelagerten Karbide aufgrund ihrer hohen Härte dem Verschleißangriff oft viel besser standhalten als der Grundwerkstoff. Es gibt auch Werkstoffe mit Sonderkarbiden, deren Härte ganz erheblich höher liegt. Welche Lösung bei gesamtwirtschaftlicher Betrachtung die beste ist, lässt sich oft nur nach intensiver fachlicher Beratung feststellen.

Der optimale Werkstoff

Dazu besitzt Wolfensberger umfassendes Wissen bei Metallurgie und Wärmebehandlung und weiß, was die für den jeweiligen Einsatzzweck optimale Zusammensetzung und Wärmebehandlung ist. Im eigenen Labor führt Wolfensberger Versuche zur einsatzbezogenen Optimierung von Legierungen und Wärmebehandlungen durch und arbeitet eng mit externen Laboren sowie wissenschaftlichen Forschungsstellen zusammen.

»In Sachen Verschleiß ist Erfahrung durch nichts zu ersetzen.«

— Tobias Henne, Wolfensberger AG, Bauma

»Ein weiterer wichtiger Service für unsere Kunden ist die Präzisionsbearbeitung selbst ultraharter Gussteile«, erläutert Tobias Henne. Dank eines eigenen Werks hat Wolfensberger genaue Kenntnis zum Umwandlungsverhalten der Werkstoffe. Nur so ist es möglich, die Teile durch eine genau auf den jeweiligen Werkstoff abgestimmte Wärmebehandlung so weichzuglühen, das für die Schruppbearbeitung ein optimaler Gefügezustand entsteht.

Dadurch kann Wolfensberger seinen Kunden die gesamte für die Herstellung von Premium-Verschleißgussteilen erforderliche Prozesskette vom Schmelzen und Gießen über die Wärmebehandlung bis zur einbaufertigen Bearbeitung aus einer Hand anbieten. Dank maßgeschneiderter Logistiklösungen kann der Maschinenhersteller die Teile per Abruf auch direkt an Verbrauchsstellen liefern lassen. So ist nur noch ein Transportvorgang erforderlich. mk

Erschienen in Ausgabe: 02/2019
Seite: 64 bis 65