Stabilere Präzisionsteile dank Duplexstahl

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Duplexstahl bringt Werkzeuge an die Grenzen ihrer Belastbarkeit

Denn einen Nachteil müssen Teilehersteller wie Leipold bei der Duplexstahlzerspanung hinnehmen: Trotz der Prozessanpassung führt der Werkstoff die Werkzeuge an den Rand der Belastbarkeit. Der hohe Chromanteil wirkt extrem abnutzend auf ihre Hartbeschichtung. Während bei Chrom-Nickel-Stählen in der Regel Chrom in einem Anteil von 18 bis 19 % vorliegt, beinhalten Duplexstähle bis zu 27 % Chrom. Das führt im Vergleich zu bisher üblichen Werkstoffen zu einem erhöhten Verschleiß der Werkzeuge und somit zu längeren Maschinenstillständen. Im Vergleich zu herkömmlichen Stählen verringerte sich bei Leipold die Standzeit der Werkzeuge bei der Duplexstahlfertigung um durchschnittlich 40 %.

Trotz des hohen Materialverschleißes und der Personalkosten rechnet sich eine Fertigung auf Duplexstahl. Zum einen ist die Materialbeschaffung aufgrund des geringen Nickelgehaltes – Nickel ist bei Stählen der Kostentreiber schlechthin, sein Preis variiert bei schwankender Weltmarktnachfrage stark – und Molybdänanteils kostengünstiger. Zum anderen können Präzisionsteile aus Duplexstahl auch kleiner dimensioniert werden.

Aufgrund der Eigenschaften benötigen die Teile unter gleichbleibenden Bedingungen gegenüber gewöhnlichen Werkstoffen weniger Masse, um den Beanspruchungen standzuhalten. Das wirkt sich insgesamt auf die Einkaufsmenge und so am Ende auf den Preis aus. Materialeinsparungen bis 25 % sind keine Seltenheit. Darüber hinaus bringt die gute Schweißbarkeit der Bauteile Vorteile bei der Konstruktion. Beispielsweise kann auf die Bohrungen für Verschraubungen verzichtet werden.

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Die vier Unterscheidungen des Duplexstahls

Aktuell gibt es vier Arten von Duplexstahl am Markt: Lean-Duplex, Standard-Duplex, Super-Duplex und Hyper-Duplex. Ihr zweiphasiges Gefüge mit austenitischen und ferritischen Anteilen haben sie zwar gemein, sie unterscheiden sich aber bei der Zusammensetzung der Legierungselemente und so auch durch ihre Eigenschaften hinsichtlich Mechanik und Korrosion.

Ausschlaggebend für ihre Einordnung ist vor allem der Chromanteil. Während Lean-Duplex Chrom zu 21 bis 23 % beinhaltet, steigert sich der Anteil zum Hyper-Duplex auf bis zu 25 bis 30 %.

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Jährliche Losgrößen von einer halben Million Stück anvisiert

Für die Leipold-Gruppe zahlt sich die Erforschung der Zerspanung auf Duplexstahlbasis bereits jetzt aus. Neben dem Anschlussstutzen fertigt der Hersteller heute drei weitere Teile (zwei Außenstücke und ein Rohrmittelstück) aus dem Werkstoff. Auch dabei sind jährliche Losgrößen von einer halben Million Stück anvisiert.

Aus Sicht des Unternehmens wird der Bedarf weiter steigen: Nicht nur in der Automotive-Branche, sondern auch in Branchen wie der Luftfahrt, in denen eine hohe Widerstandsfähigkeit der Präzisionsteile elementar ist, wird Duplexstahl weiter an Relevanz bei den Präzisionsteilen gewinnen. MM

* Markus Pfotzer ist technischer Assistent der Geschäftsleitung der Carl Leipold GmbH in 77709 Wolfach, Tel. (0 78 34) 83 95-0, info@leipold.com

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