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Zur Vergleichbarkeit von Stahlwerkstoffen hinsichtlich Verschleißverhalten werden verschiedene Labortests verwendet, die unterschiedliche Verschleißmechanismen gut abbilden. Der Blick auf den Gleit- und Prallverschleiß von durostat® Stählen zeigt hier ein eindeutiges Ergebnis: Durch den Einsatz der verschleißbeständigen Stähle von voestalpine kann die Einsatzdauer und die damit verbundenen Serviceintervalle von Bauteilen wie Baggerschaufeln, Kipperflächen, Förderrutschen, Verschleißflächen in Güter- und Schüttgutwaggons, Containern oder Betonmischern deutlich verlängert werden.
Die gezeigten Ergebnisse wurden an den unabhängigen Prüfinstituten TU Clausthal (D) und Tampere Wear Center (FI) durchgeführt.
Zur Untersuchung des Gleitverschleißes der durostat® Stähle wurden Reibradtests in Anlehnung an ASTM G65 durchgeführt, bei denen zwischen einem Gummirad und der Probe trockener bzw. feuchter Quarzsand als Abrasiv eingebracht wird. Damit beschreibt der Versuch den klassischen Zwei-Körper-Verschleiß, wie er beim Abrutschen von Gestein an Kipperflächen, Förderrutschen oder Baggerschaufeln auftritt.
Versuchsanordnung Institut ISAF, TU Clausthal (Deutschland)
Die Ergebnisse zeigen, dass der wesentliche Einflussfaktor auf das gleitende Verschleißverhalten die Härte ist. Dementsprechend weisen die martensitischen Stähle – wie durostat® – von voestalpine einen deutlich höheren Widerstand gegen Gleitverschleiß als klassische Baustähle oder mikrolegierte Stähle auf.
Zur Charakterisierung des Prallverschleißes wurden Impeller-Tumbler-Versuche durchgeführt (Institut: Tampere University, Tampere Wear Center). Ein außen befindliches Schaufelrad (Tumbler) transportiert das Material (hier: Kuru Granit in 10 bis 12,5 mm Körnung) mit langsamer Geschwindigkeit (30 U/min) hoch; an dem sich schnell drehenden Flügelrad (Impeller mit 700 U/min) befindet sich das zu testende Material, das durch die Aufschlagenergie den Granit zerkleinert.
Dabei kommt es an den Proben einerseits zur Furchen- und Muldenbildung und andererseits zum Abtrag dieser stark verformten Bereiche durch nachfolgend auftreffende Abrasivteilchen. Praxisbeispiel: Erdbearbeitung (Agrar – Grubber, Scheibenegge, Beladevorgänge im Kipper oder Güter- und Schüttgutwaggons)
Wie beim Gleitverschleiß zeigt sich die sehr gute Performance der martensitischen durostat® Stähle auch beim Prallverschleiß.
Um extreme Belastungen des Materials beim Beladen von Kippermulden mit großen Gesteinsbrocken, Schrott oder Ähnlichem zu testen, wurden in einem Impact-Simulator Versuche durchgeführt. Dabei wird ein Schlitten mit einer kegelförmigen Prallspitze und mit definierter Energie auf die Probe geschossen. Die verbleibende Dellentiefe wird an der Versuchsplatte vermessen.
Mit zunehmender Härte der Werkstoffe sinkt die notwendige Materialdicke für gleiche Dellentiefe (rote Linie im Diagramm). Dies schafft Möglichkeiten für Leichtbauanwendungen. Bei zunehmender Härte der Werkstoffe sinkt bei gleicher Materialdicke die Dellentiefe (Kurven im Diagramm). Damit sind noch widerstandsfähigere Bauteile und Bauteilgruppen realisierbar.
Für eine Dellentiefe von 10 mm würde man bei einem S355MC 10 mm Materialdicke benötigen, während es beim durostat 450 nur 4 mm sind. Damit können bei gleichem Verformungswiderstand leichtere Bauteile/Bauteilgruppen erzeugt werden, die die Fertigung von nachhaltigen (verringerter Material- und Treibstoffverbrauch, CO2-Reduktion) und wirtschaftlichen (Erhöhung der Nutzlast) Endprodukten ermöglichen.
durostat® Stähle lassen sich aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung mit allen gängigen Schmelzschweißverfahren gut verschweißen. Die Wärmeeinflusszone von Schweißnähten ist einerseits durch das Auftreten einer Anlasserweichung und andererseits durch eine fehlende Aufhärtung, gegenüber dem während der Herstellung gehärteten Grundwerkstoff, geprägt.
Die Breite der Anlasserweichung ist direkt von der Abkühlzeit (t8/5-Zeit) abhängig. Die Auswirkungen der Anlasserweichung auf die Festigkeitseigenschaften quer zur Schweißverbindung sind sowohl von der relativen Breite der weichen Zone (Verhältnis Breite der weichen Zone zu Blechdicke) als auch von den Festigkeitseigenschaften des Schweißgutes abhängig.
Aufgrund des rein martensitischen Werkstoffkonzeptes, kann die maximale Härte in der Wärmeeinflusszone, die Härte des Grundwerkstoffes nicht übersteigen. Sie ist ausschließlich vom Kohlenstoffgehalt abhängig. Das Kohlenstoffäquivalent hat damit nur einen Einfluss auf das Umwandlungsverhalten und die Abnahme der maximalen Härte mit steigender t8/5-Zeit. Die Bestimmung der Härtewerte in der Schweißverbindung erfolgt mit Vickers (HV). Mithilfe der Umwertungstabelle nach EN ISO 18265, Tabelle A.1 können die Härtewerte in Brinell (HB) bzw. Zugfestigkeit (Rm) abgeschätzt werden.
Bis zu einer Blechdicke von 6 mm ist prinzipiell kein Vorwärmen notwendig.
In abweichenden Fällen wird eine Abschätzung der Vorwärmtemperatur nach EN 1011-2, C.3 – Methode B bzw. SEW 088 empfohlen. Je nach klimatischen Bedingungen (Unterschreitung des Taupunktes bzw. kondensierende Luftfeuchtigkeit) wird ein Trocknen der Schweißkanten bei mind. 80 °C unmittelbar vor dem Schweißen empfohlen.
Taupunkt und Vorwärmtemperatur lassen sich unter anderem auch mit dem voestalpine Welding Calculator errechnen. Nutzen Sie die Online-Version kostenlos auf Ihrem Desktop oder laden Sie sich die App auf Ihr Smartphone!
Die Festigkeitseigenschaften quer zur Schweißverbindung werden unter anderem durch das Festigkeitsniveau des gewählten Zusatzwerkstoffes beeinflusst.
Ist es konstruktiv erforderlich, dass Schweißnähte die gleiche Verschleißbeständigkeit wie der Grundwerkstoff aufweisen, kann die Decklage mit verschleißbeständigen Zusatzwerkstoffen ausgeführt werden.
Aufgrund des konzentrierteren Energieeintrags und der damit verbundenen rascheren Abkühlung ergeben sich, im Vergleich zum Lichtbogenhandschweißen und Metallschutzgasschweißen, eine reduzierte Anlasserweichung in der Wärmeeinflusszone und ein höheres Festigkeitsniveau im Schweißgut.
Alle wichtigen Informationen zu unseren verschleißfesten Stählen finden Sie in den Datenblättern. Wir stellen Ihnen alle Details bereit, um die ideale Produktauswahl zu treffen.
