Werkstoffe Granitbeißer

Grobbleche aus gequetteten Stählen für Maschinenteile unter Extrembelastung. Zu den klassischen Stahlprodukten in der modernen Industrielandschaft zählt zweifellos das Grobblech. Darunter versteht...

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Zu den klassischen Stahlprodukten in der modernen Industrielandschaft zählt zweifellos das Grobblech. Darunter versteht man Blech ab etwa 5 bis weit über 200 mm Dicke. Die unterschiedlichsten Verwendungszwecke spiegeln sich dabei in einer enormen Anzahl verschiedener chemischer Zusammensetzungen sowie mechanischer Eigenschaften wider. So bietet allein die Ilsenburger Grobblech GmbH – ein Unternehmen der Salzgitter-Gruppe – mehr als 350 verschiedene Stahlsorten an, die nach unterschiedlichen in- und ausländischen Regelwerken hergestellt werden und ihren weltweiten Einsatz finden.Zusätzlich zu den klassischen Stahlsorten, die zum Beispiel im Brücken-, Schiff- und Druckbehälterbau verarbeitet werden, gibt es eine Reihe von Sonderstählen, die eine optimale Werkstoffauswahl für unterschiedlichste Anwendungsbedingungen von Grobblechen ermöglichen. Eine wesentliche Triebkraft für die Entwicklung dieser Stahlsorten ist der Kundenwunsch nach Kostenreduzierung: zum Beispiel durch Ausnutzen der Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung, zur vereinfachten Weiterverarbeitung oder zur Verbesserung von Gebrauchseigenschaften.Quette steigert Festigkeit von Blechen ins ExtremeAußer der chemischen Zusammensetzung werden die Eigenschaften des Stahls durch die mit unterschiedlichsten Methoden einstellbaren Gefügestrukturen definiert. Die wichtigsten Verfahren sind dabei das Warmwalzen mit anschließendem Normalglühen. Ziel bei diesem klassischen Fertigungsverfahren für Grobbleche ist es, eine gleichmäßige, relativ feinkörnige Gefügestruktur einzustellen. Zur Fertigung von Grobblechen mit Streckgrenzen ab etwa 500 MPa reichen jedoch die klassischen Verfahren nicht mehr aus, die bei definierter Analyse im Wesentlichen das Normalisieren des Gefüges während des Walzens oder danach durch eine Ofennormalglühung erfordern. Streckgrenzen bis etwa 700 MPa sind durch besondere thermomechanische Walzverfahren möglich. Bei diesen Verfahren werden über Mikrolegierungselemente – zum Beispiel Niob, Vanadium und Titan – sowie Umformung in definierten Temperaturbereichen sehr feinkörnige und damit auch zähe Gefüge eingestellt. Sind Festigkeitseigenschaften darüber hinaus erforderlich, lassen sich die Eigenschaften durch Abschrecken der Bleche – vorwiegend mit Wasser und gegebenenfalls anschließendem Anlassen – einstellen. Für diesen Vorgang wird ein zusätzliches Aggregat benötigt, die so genannte Quette, bei der sich zwei Bauarten am Markt durchgesetzt haben: die Durchlauf- und die Standquette. Bei der Durchlaufquette wird das Blech über Rollen geführt und abgeschreckt. Dagegen ist das Blech in der Standquette arretiert. Nach dem Arretieren wird es mit Wasser schnell abgekühlt. Die Ilsenburger Grobblech GmbH hat sich für eine moderne Standquette entschieden. Die für den Einsatz erforderlichen Eigenschaften bei dieser Bauart werden erzielt, indem man das Blech auf rund 900 °C erwärmt und dann mittels gleichmäßiger Beaufschlagung von Wasser auf der Blechober- und -unterseite sehr schnell abkühlt. Bei diesem Kühlprozess ändert sich die Gefügezusammensetzung des Stahls, so dass ein Blech mit völlig neuen Eigenschaften entsteht. Pro Abkühlvorgang sind bis zu 400 m3 Wasser erforderlich. Das Wasser wird schließlich aufgefangen und verbleibt im Kreislauf für den nächsten Abkühlvorgang. Weitaus schwieriger als das Einstellen der mechanischen Werte der angebotenen Stahlsorten ist es, die Bleche in den geforderten Ebenheiten herzustellen. Denn durch die Wasserbeaufschlagung kann es zu erheblichen Verwerfungen kommen. Für die Ebenheiten sorgt eine patentierte Wasserverteilung, mit der ohne weitere Kaltrichtvorgänge die Kundenanforderungen erfüllt werden.Die so hergestellten Stähle sind infolge der sehr hohen Härte überall dort geeignet, wo Verschleiß eine große Rolle spielt: zum Beispiel bei Schaufelbaggern und Muldenkippern für Steinbrüche, bei Zerkleinerungsanlagen für Bauschutt, Schrott oder Müll. Im Vergleich zu herkömmlichen Stählen haben sie Härtewerte von 400 HB (Brinar 400) bis 500 HB (Brinar 500) und damit eine wesentlich höhere Standzeit im Vergleich zu herkömmlichen Stählen.Werden gequettete Bleche nach dem Abkühlen auf Temperaturen von 600 bis 700 °C angelassen, sinken die Festigkeitseigenschaften etwas ab, die Bleche werden aber erheblich zäher. Ein Anwendungsbeispiel für solche angelassenen Stähle ist der Mobilkranbau. Mindeststreckgrenzen bis 1100 MPa ermöglichen eine Reduzierung des Eigengewichts und somit zum Beispiel eine Erhöhung der Nutzlast. Selbstverständlich stellen Stähle mit solchen Festigkeitseigenschaften vergleichsweise höhere Ansprüche an die Weiterverarbeitung. Dies gilt für das Zerspanen, Brennschneiden, Schweißen, aber auch für das Abkanten der Bleche. So ist beim Kaltumformen darauf zu achten, dass mit zunehmender Härte das Fließen des Werkstücks behindert wird und leicht Risse entstehen können. Hinzu kommt, dass die hohen Streckgrenzen einen höheren Kraftaufwand bei der Umformung erfordern und aufgrund des höheren Anteils der elastischen Dehnung an der Gesamtverformung mit verstärkter Rückfederung zu rechnen ist.Einhaltung von Mindestradien erleichtert die BearbeitbarkeitAußer allgemeinen Hinweisen - etwa dass vor dem Kaltumformen gegebenenfalls aufgehärtete oder kaltverfestigte Kanten zu beseitigen sind und die Bleche nicht unter Raumtemperatur verformt werden sollen - legen die Hersteller je nach Abmessung entsprechende Mindestbiegeradien fest, deren Berücksichtigung eine problemlose Verarbeitung ermöglicht. Das gilt selbstverständlich auch für das Brennen und Schweißen. Im Vordergrund steht dabei die Einhaltung von Vorwärmvorschriften, um die Kaltrissneigung derartiger Stähle zu verhindern. Kaltrisse entstehen dann, wenn infolge schneller Abkühlung der Wasserstoff nicht aus dem Nahtbereich entweichen kann und durch eine Volumenzunahme des molekularen Wasserstoffs das Gefüge des Stahles aufreißt. Zusätzlich zum Wasserstoffgehalt des Schweißguts, zum Eigenspannungslevel und Einbringen von Wärme ist die chemische Zusammensetzung des Stahls eine entscheidende Größe für die Beurteilung der Kaltrisssicherheit. Detaillierte Verarbeitungshinweise zu diesen Stählen stellen die Hersteller zur Verfügung.Auch im Grobblechbereich wird es zukünftig nicht nur auf eine kundenorientierte Produktentwicklung ankommen, sondern auch darauf, komplexe Dienstleistungen zu erbringen. Service heißt heutzutage, nicht nur qualitäts- und termingerecht zu liefern, sondern auch entsprechende Anwendungsberatung bereitzustellen.