Werkstoff gut, alles gut

Nachhaltig investieren mit Verschleißschutz

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10.07.2017 Die Kosten sind immens: Jährlich müssen die Volkswirtschaften weltweit die Folgen von Verschleiß, Korrosion und mechanischer Belastung in Höhe von 2 bis 5 % des Bruttoinlandsprodukts tragen. Allein für Deutschland liegt der Verlust in einem hohen zweistelligen Milliardenbereich. In vielen Branchen führt deshalb an aktivem Verschleißschutz kein Weg mehr vorbei.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Ob mechanisch, thermisch oder chemisch: In der Prozesstechnik eingesetzte Werkstücke sind hohen Belastungen ausgesetzt – da macht der richtige Werkstoff den Unterschied zwischen Betriebssicherheit und Stillstand.
  • Hartmetalle haben sich in der Branche bewährt: Nicht nur sind sie, wie der Name bereits sagt, bruchsicher, sondern auch beständig gegen alle anderen negativen Einflüsse.

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In der chemischen Industrie kann ein einzelner Stillstand Millionen kosten – weshalb sich Verschleißschutz bezahlt macht. Bild: stockphoto mania – Fotolia

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Hartmetall ist gegen negative Einflüsse weitgehend resistent. Bild: Durit

Betreiber haben die Wahl: Wollen sie Bauteile gegen eine Hartmetall-Variante austauschen, oder alte Bauteile beschichten. Bild: Durit

Betreiber haben die Wahl: Wollen sie Bauteile gegen eine Hartmetall-Variante austauschen, oder alte Bauteile beschichten. Bild: Durit

Denn durch den Einsatz neuer Technik lässt sich eine Menge Geld einsparen. Angefangen beim Verbrauch von Material und Energie über die Produktionskosten bis hin zu den Aufwendungen für Wartung und Instandhaltung. Dabei gilt angesichts des globalen Wettbewerbs auch in der deutschen Industrie die olympische Maxime: schneller, höher, weiter. Allerdings: Verschärfte Prozessbedingungen oder die Forderung nach steigenden Stückzahlen sind Ursache dafür, dass die Abnutzung von Maschinen und Komponenten überproportional fortschreitet. Der Einsatz besonders abrasiver Stoffe verstärkt diese Entwicklung von Fall zu Fall noch einmal.

Hartmetall für jeden Anlass

Um maximale Effizienz, raschere Durchlaufzeiten und möglichst lange Standzeiten zu erzielen, müssen Betreiber ihre Fertigungssysteme und Anlagen optimieren und auf den aktuellen Stand des Fortschritts bringen. Gleichzeitig ist es erforderlich, die Belastbarkeit von Verschleißteilen im Dauereinsatz um ein Vielfaches zu erhöhen. Hier können Hartmetalle erfolgreich punkten: Die Sinterwerkstoffe aus Wolframcarbid in Verbindung mit einem passenden, auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Bindemittel besitzen Vorteile, die vor allem in der Hochleistungs-Produktion geschätzt werden. Dazu gehören eine hohe Verschleiß- und Druckfestigkeit, eine beispielhafte Widerstandskraft gegen Abrieb, elektrische Leitfähigkeit, eine geringe Bruchanfälligkeit sowie chemische und thermische Beständigkeit. Das bedeutet: Hartmetall hält deutlich länger – selbst unter den extremen Bedingungen in einem rauen Umfeld.

Als Systemanbieter von Hartmetallen und Beschichtungen verfügt Durit über eine maßgeschneiderte Auswahl an praxisbewährten Lösungen für die Prozessindustrie. Rund 60 verschiedene Hartmetallsorten aus dem Sortiment ermöglichen es, für jeden Bedarf die geeignete Materialmischung zusammenzustellen. In feinster bis zu grober Körnung, in vielfältigen Härtegraden, in komplexen Geometrien und Größen, angefangen bei einem Bohrungsdurchmesser von 0,5 mm bis hin zu einem Außendurchmesser von bis zu 500 mm. Um stets eine gleichbleibend hohe Qualität zu ermöglichen, bleibt der gesamte Herstellungsprozess vom Pulver über das Sintern bis zum hochpräzisen Endprodukt im eigenen Hause.

Was eine Umstellung ausmacht

Bei einem konkreten Anwendungsfall in einem Unternehmen aus der Petrochemie ging es um das Abscheiden von Feststoffen aus Quenchöl, das zur Produktion von Kunststoff-Vorprodukten zum Einsatz kommt. Um die Partikel aus dem Öl zu entfernen, kommen in der Branche häufig Hydrozyklone zum Einsatz. Denn diese Abscheider eignen sich zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus unterschiedlichen Suspensionen oder auch zum Trennen von Emulsionen wie Öl-Wasser-Gemische. Im betreffenden Unternehmen waren bislang Hydrozyklone im Gebrauch, deren Außenkörper ebenso wie der Abscheidekegel im Unterlauf am Gerät aus gehärtetem Edelstahl bestanden. Offensichtlich nicht das optimale Material für die Aufgabe, da der Betreiber die Komponenten alle zwei Monate aus Verschleißgründen austauschen musste. Eine genaue Analyse der Beschädigungen ergab: Bedingt durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten tritt der Hauptverschleiß durch Feststoffpartikel stets im unteren Teil des Hydrozyklons auf. Deshalb traf der Anwender die Entscheidung, das untere Drittel des Behälters mit einem auswechselbaren Vollhartmetall-Einsatz aus GD10 zu bestücken. Allerdings war die Umrüstung mit erheblichem Aufwand verbunden.

So führte kein Weg daran vorbei, das vorhandene Gehäuse zunächst einmal umzukonstruieren, bevor es möglich war den vorgesehenen Hartmetall-Einsatz funktionstüchtig einzubauen. Damit nicht genug: Um mit der Optimierung des Verschleißschutzes ein optimales Ergebnis zu erreichen, entschlossen sich die beteiligten Experten, den Abscheidekegel im Unterlauf ebenfalls durch eine Hartmetallvariante aus GD10 auszutauschen. Dass die Wahl gerade auf diese Hartmetallsorte fiel, hat einen guten Grund: GD10 verfügt über eine hohe Härte, ist hoch abriebfest und zeichnet sich somit durch eine exzellente Formstabilität im Dichtbereich aus. Genau das, was in diesem speziellen Anwendungsfall nötig war. Die Umstellung von Edelstahl auf Hartmetall hat sich bei dem Betreiber bereits ausgezahlt – seit nunmehr eineinhalb Jahren läuft die Anlage störungsfrei. Die Mehrkosten, die durch den Einsatz des Hartmetalls entstanden, amortisierten sich innerhalb weniger Monate durch die höheren Standzeiten des Hydrozyklons. Damit tragen Hartmetalle maßgeblich dazu bei, die Produktivität zu steigern, die Kosten für Instandhaltung und Investition zu reduzieren und insgesamt wirtschaftlicher zu arbeiten.

Massiv oder beschichtet

Aufgrund der positiven Erfahrungen mit Hartmetallen im Produktionsablauf gehen immer mehr Anwender in nahezu allen Industriebereichen dazu über, verschleißgefährdete Werkzeuge und Elemente durch robuste Hartmetallteile zu ersetzen. Mit solch einem Komplettaustausch sind die Investitionsmöglichkeiten in einen nachhaltigen Verschleißschutz aber noch nicht ausgeschöpft. So bietet das Wuppertaler Unternehmen nicht nur Konstruktionsbauteile und Präzisionswerkzeuge aus maßgeschneiderten Hartmetallvarianten an, sondern entwickelt auch Beschichtungen für Komponenten aus anderen, oft minderen Werkstoffen. Solche hochwertigen Verschleißschutz-Schichten auf Hartmetallbasis verbessern die Eigenschaften des Grundmaterials signifikant; Bauteile werden hierdurch insgesamt stabiler und langlebiger. Darüber hinaus sind partielle Beschichtungen gut geeignet, um besonders verschleißgefährdete Stellen eines Werkzeugs oder einer Komponente nachhaltig zu schützen.

Eine weitere interessante Alternative besteht darin, Hartmetallkomponenten mit beschichteten Werkstücken aus Stahl, Aluminium oder Hartguss sowie geeigneten Kunststoffen zu einem leistungsstarken Verschleißschutz zu kombinieren. Das funktioniert problemlos, denn Hartmetall haftet in jedem Fall fest und sicher auf dem Substrat – sei es durch Kleben, Löten, Schrumpfen und Gießen oder durch eine mechanische, kraftschlüssige Befestigung. Welche Art der Befestigung die beste ist, hängt dabei von dem Einsatzgebiet des Werkstücks ab. Schließlich ist es immer auch eine Überlegung wert, gebrauchte und abgenutzte Komponenten zu reparieren. Entsprechende Beschichtungen aus Hartmetall machen die Bauteile schnell wieder fit für den Langzeiteinsatz. Die Aufarbeitung lohnt sich dann, wenn die Instandsetzungskosten deutlich unter dem Preis liegen, den der Anwender für das Anschaffen neuer Ersatzteile zahlen müsste.

Die Gesamtkosten im Blick

Eines ist jedoch klar: Vor der Investition in einen wirksamen Verschleißschutz sollten Betreiber die Gesamtkosten betrachten. Wichtige Fragen lauten hier: Bei welcher Prozess-Stufe muss unbedingt ein besonders robuster Werkstoff zum Einsatz kommen? Wo sind andere Materialien besser als Hartmetall geeignet, um die Widerstandsfähigkeit von Komponenten oder Bauteilelementen zu steigern? Und wann ist das Beschichten der Teile die beste Wahl? Ohne eine genaue Untersuchung der individuellen Produktionsumstände vor Ort lassen sich diese Grundsatzfragen nicht zufriedenstellend beantworten. Ein Kriterium, die eine oder andere Investitionsentscheidung zu treffen, ist dabei immer ein wirtschaftlich akzeptables Verhältnis von Materialaufwand zu Materialkosten und Lebensdauer. Vor diesem Hintergrund spielt die Wahl des Werkstoffs eine bedeutende Rolle.

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Heftausgabe: Juli 2017

Über den Autor

Alexandra Hase, Marketing, Durit Hartmetall
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