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Duplexstahl

Stabilere Präzisionsteile dank Duplexstahl

| Autor/ Redakteur: Markus Pfotzer / Mag. Victoria Sonnenberg

Bisher in korrosiven Bereichen wie der Petrochemie oder Offshoreindustrie im Einsatz, setzt sich Duplexstahl zunehmend im Automotive-Bereich durch. Besonders beim Herstellen von Präzisionsteilen stellt der Werkstoff die Zerspanungstechnik vor Herausforderungen. Dabei lohnt sich der Duplexeinsatz nicht nur wegen der Werkstoffeigenschaften, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht.

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Nach einem Jahr Testphase auf dem CNC-Einspindler stieg Leipold auf den CNC-Mehrspindler um und erhöhte erste Losgrößen von unter 1000 Stück bis auf 50.000 Stück.
Nach einem Jahr Testphase auf dem CNC-Einspindler stieg Leipold auf den CNC-Mehrspindler um und erhöhte erste Losgrößen von unter 1000 Stück bis auf 50.000 Stück.
(Bild: Walter)

Die Kunst der Duplexstahlverarbeitung liegt in der Präzisionsarbeit. Während Duplexstähle bisher in der Masse bei größeren Werkstücken zum Einsatz kommen, wird der Werkstoff zunehmend in hochfiligranen Prozessketten verarbeitet. In den 1930er-Jahren entdeckt, entwickelte sich Duplexstahl spätestens seit den 1970er-Jahren dank seiner extrem widerstandsfähigen Eigenschaften besonders in der Chemieindustrie, der petrochemischen Industrie, bei Anlagen der Meerwasserentsalzung und in der Offshoretechnik zum Werkstoff schlechthin.

Bis heute kommt Duplexstahl vor allem bei Verbindungsleitungen und im Behälterbau zum Einsatz. Trennen, Walzen, Biegen oder Fügen sind bisher die gängigen Verarbeitungsverfahren. Neuerdings hält der Werkstoff verstärkt Einzug in die spanende Fertigungstechnik. Bei den hochpräzisen Zerspanungsverfahren stellt der Werkstoff aber erhöhte Herausforderungen an die Verarbeiter.

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Zugpferd dieser Entwicklung ist die Automobilindustrie. Diese verfolgt durch den Einsatz von Duplexstahl das Ziel, Effizienzsteigerungen zu erzielen – sowohl aus wirtschaftlicher als auch konstruktiver Sicht.Hintergrund sind gesteigerte Anforderungen an die Präzisionsteile und verschärfte Sicherheitsvorschriften. Solche Präzisionsteile, die vor allem an der Kraftstoffzufuhr zum Einsatz kommen, sind heute mehr denn je extremen Bedingungen ausgesetzt. Teilweise wirken in den Teilen Drücke bis zu 200 bar. Sichere Leitungen für die Kraftstoffe in den hochsensiblen Systemen sind daher unabdingbar.

Gute Einkaufskonditionen und geringerer Materialeinsatz versprechen mehr Effizienz

Konstrukteure wollen die Verschleißanfälligkeit von Beginn an reduzieren. Die Eigenschaften der Werkstoffe sind daher elementar. Durch den Einsatz solcher Sondermaterialien wollen Autobauer auch Haftungsrisiken ausgeschlossen wissen. Während bisher in der Breite herkömmliche Chrom-Nickel-Stähle verwendet werden, nehmen Konstrukteure Duplexstähle nicht nur aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften zunehmend in den Fokus. Auch bessere Einkaufskonditionen und ein geringerer Materialeinsatz versprechen Effizienzsteigerungen.

Duplexstähle vereinen die positiven Eigenschaften herkömmlicher nicht rostender Chromstähle mit jenen von hochfesten Baustählen: Sie zeichnen sich sowohl durch eine hohe Zähigkeit bei mechanischer Beanspruchung als auch durch eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit in extremen Umgebungen aus. Ein weiterer Vorteil des Duplexstahls liegt in der sehr guten Schweißbarkeit mit allen gängigen Verfahren. Ausschlaggebend für seine besonderen Eigenschaften ist seine spezielle Zusammensetzung. Sein zweiphasiges Gefüge besteht zu gleichen Teilen aus Ferrit und Austenit – bei hohem Chrom- und niedrigem Nickelgehalt. Durch diese Beschaffenheit ist eine Zerspanung aber umso schwieriger. Zudem enthält Duplexstahl gegenüber rein austenitischen Stählen nahezu keinen Schwefel. Dieser erhöht aber grundsätzlich die Spanbruchneigung des Werkstoffs und erleichtert damit die trennende Bearbeitung. Wer Duplexstahl fachgerecht zerspanen will, benötigt daher ein hohes Know-how.

Nach mehreren Anfragen zur Fertigung von Präzisionsteilen aus Duplexstahl setzte die Leipold-Gruppe Mitte 2013 eine Machbarkeitsprüfung einer Duplexzerspanung auf die Agenda. Bisher war die Branche bei der Fertigung auf Duplexstahlbasis eher zurückhaltend. Während die Produktion simplerer Werkstücke durchaus schon erprobt war, wollte Leipold vor allem die hochpräzisen Arbeitsschritte mit dem Werkstoff meistern.

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