StaGuBau

Titel:

Entwicklung hochverschleißfester Stahlgusslegierungen für Werkzeuganwendungen von Baumaschinen und Baustoffanlagen

Medieninhalt:

Projektverantwortlicher:

Prof. Dr.-Ing. G. Wolf, Dr.-Ing. C. Dommaschk, M.Sc. J. Kolasa

Beschreibung:

Das Forschungsprojekt StaGuBau beschäftigt sich mit der Entwicklung hochverschleißfester Stahlgusslegierungen, welche Anwendung in Werkzeugen von Baumaschinen und Baustoff­anlagen finden. Diese Werkzeuge müssen im Einsatz statischen, dynamischen sowie stoßartigen Belastungen standhalten. Zusätzlich wirkt eine hoch abrasive Beanspruchung durch die zu verarbeitenden Materialien, wie z.B. Sand, Kies oder Festgestein, auf die Gussteile und führt zu erheblichem Materialverlust. Daraus resultiert ein Zielkonflikt in den Anforderungen, welcher durch eine Werkstoff­ent­wick­lung gelöst werden soll: Es muss ein Kompromiss aus Härte, Festigkeit und Verschleiß­beständigkeit bei gleichzeitig erforderlicher Zähigkeit und Duktilität gefunden werden.

Bei der Herstellung von herkömmlichen Verschleißelementen werden aktuell aufwendige und kostenintensive Arbeitsprozesse wie Wärmebehandlung, Randschichthärtung oder Aufpanzerung angewendet. Somit besteht ein Zwiespalt zwischen hochpreisigen Werkzeugen mit hohen Standzeiten und günstigeren Alternativen mit geringer Lebensdauer. Außerdem werden in Werkzeugstählen oft Legierungselemente (Co, Nb, W, …) eingesetzt, welche die Europäische Union im Jahr 2010 als kritisch eingestuft hat. Um die Einsatzpalette von Stahlguss zu vergrößern und dem Ziel der Erhöhung von Werkzeugstandzeiten nachzukommen gilt es, ein beanspruchungs­gerechtes Werkzeug- und Legierungsdesign in Kombination mit einem geeigneten Herstellungs­verfahren zu entwickeln.

Die Ausgangsbasis für das Forschungsvorhaben StaGuBau ist die Legierung: FeCrMoVC. Diese verfügt über ein ausgeprägtes Karbidnetzwerk, eingebettet in eine martensitische Grundmatrix mit Restaustenit, der bei Verwendung der Werkzeuge verformungsinduziert in harten Martensit umwandelt. Allerdings besteht diese Legierung zu großen Teilen aus teuren und seltenen Legierungs­elementen, die im Laufe des Projekts substituiert werden sollen. Zur Validierung der Vergießbarkeit der entwickelten Legierungskonzepte sowie des Herstellungsprozesses werden Prototypen vergossen und anschließend ausgiebig untersucht.

Medieninhalt:

Abbildung 1: Lichtmikroskopische Aufnahme FeCrMoVC, 500-fache Vergrößerung, Ätzung mit Beraha II

Abbildung 2: Vergleich verschlissener und neuer Schaufelzähne