Strangguss: Werkstoff mit höherer Festigkeit

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Leistungsfähige Bearbeitung

In diesem Bereich hat man daher konsequent in modernste Fertigungstechnik investiert. Die Bearbeitung erfolgt auf zwei Hochleistungs-Bearbeitungszentren Typ Heller MCH 300, die über ein gekapseltes Material- und Palettenlager von Fastems vollautomatisch mit Bearbeitungsaufträgen beschickt werden.

Die erforderlichen NC-Datensätze werden direkt aus den CAD-Daten der Konstruktion generiert. Zusätzliche CAM-Funktionen erzeugen Spezifikationen und Einstelldaten für die jeweils erforderlichen Werkzeuge. Die beiden Bearbeitungszentren arbeiten mannlos rund um die Uhr und auch am Wochenende durch, was höchste Produktivität und damit optimale Kosten selbst bei kleinsten Serienlosgrössen sichert. Dies ermöglicht es der Firma wiederum, freie Kapazitäten durch Hereinnahme von Lohnaufträgen auszulasten.

Guss statt Schmiedestahl: interessante Alternative

«Da bei unseren Kunden mobile Anwendungen im Vordergrund stehen, spielen die Werkstoffeigenschaften eine besondere Rolle», verrät R. Schlagenhauf. In erster Linie geht es dabei um Gewichtsersparnis, weil dies hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken. Im Druckbereich bis 240 bar verwendet man daher meist Aluminium. Bei höheren Drücken kam früher bevorzugt Schmiedestahl zum Einsatz. Als technisch wie wirtschaftlich interessante Alternative hierzu setzt man jedoch im Druckbereich bis 350 bar bereits seit etwa zehn Jahren auf Gusseisen mit Kugelgraphit EN-GJS-400-15C mit speziellen Eigenschaften.

Besonderheit dieses von Gontermann-Peipers in Siegen gelieferten Materials ist zunächst seine Herstellung im Strang- bzw. Kokillengussverfahren. Im Unterschied zum marktüblichen Sandgiessen bewirkt die dadurch beschleunigte Abkühlung ein besonders feinkristallines und dichtes Gefüge.

Im Vergleich zum Stahl bedingt die geringere Dichte von lediglich 7,3 kg/dm3 zudem einen Gewichtsvorteil von rund 78?%. Durch gezielte Behandlung wird bei diesem Werkstoff zudem ein weitgehend ferritisches Gefüge eingestellt, weil dies die Bearbeitbarkeit ganz erheblich verbessert. Zudem steigen die Werkzeugstandzeiten an. Mit diesem Material hat Power-Hydraulik bereits seit langem beste Erfahrungen gemacht.

Durchbruch bei höheren Drücken

«Für höhere Drücke im Bereich 350 bis 420 bar war dieser Gusswerkstoff jedoch leider nicht mehr geeignet», bedauert R. Schlagenhauf. Hier habe man bisher keine wirkliche Alternative zum Schmiedestahl gehabt. Angesichts der dadurch bedingten Nachteile vor allem bezüglich des Bearbeitungsaufwandes von Stahl war man natürlich sofort interessiert, als Gontermann-Peipers im Jahr 2009 einen neuen Gusswerkstoff höherer Festigkeit mit der Bezeichnung GOPAG C 500 F vorstellte.

Auch hierbei handelt es sich um ein im Stranggiessverfahren erzeugtes Gusseisen mit Kugelgraphit höherer Festigkeit (siehe Kasten) mit besonders dichtem und feinkörnigem Gefüge. Durch spezielle metallurgische Massnahmen und eine angepasste Wärmebehandlung weist es ein weitgehend ferritisches Gefüge auf.

Pluspunkte Bearbeitbarkeit: günstiges Spanbruchverhalten

«Das hat erhebliche Auswirkungen auf Bearbeitungszeiten und Werkzeuglebensdauer», freut sich R. Schlagenhauf. Während man für Schmiedestahl eine komplett eigene Werkzeugfamilie vorhalten müsse, lasse sich der neue Gusswerkstoff teilweise ähnlich wie Aluminium bearbeiten. Dies gelte für wesentliche Parameter der Schneidengeometrie wie Span- und Freiwinkel ebenso wie für Spindeldrehzahlen und Vorschübe. Wesentliche Gründe hierfür sind die Selbstschmierung durch den im Gefüge enthaltenen Graphit, die Homogenität des Gefüges über den gesamten Block sowie das im Vergleich zum Schmiedestahl wesentlich günstigere Spanbruchverhalten.

Zudem werde das Bearbeitungszentrum durch die niedrigeren Schnittkräfte merklich geschont das höre man schon, wenn man sich neben die Maschine stellt, so R. Schlagenhauf. Im Endeffekt ergeben sich hieraus erhebliche Kostenvorteile sowohl bezüglich der reinen Bearbeitungszeiten als auch mit Blick auf Werkzeugstandmengen und Maschineninstandhaltung. Auch wenn er keine konkreten Zahlen nennen wolle, könne er dennoch aussagen, dass die sich unter dem Strich ergebenden Vorteile weitaus höher liegen als die Mehrkosten des Werkstoffs. Erwähnenswert sei zudem die gleichmässig hohe Qualität des gelieferten Materials: Bei rund 1000 mittlerweile gefertigten Hydraulikblöcken aus GOPAG C 500 F habe es noch keine einzige Beanstandung gegeben.

Optimale Eignung zur Weiterverarbeitung

«Weiterer Vorteil des neuen Gussmaterials ist die hervorragende Abstimmung auf unsere eigene Prozesskette», ergänzt R. Schlagenhauf. Beim Schmiedestahl gebe es am Markt nur Rohlinge mit grossen Aufmasstoleranzen, die zudem oft noch Schmiedehaut aufweisen. Dies bedinge erheblichen zusätzlichen Zerspanungsaufwand. Im Unterschied dazu liefere Gontermann-Peipers sein Material auf Wunsch vorbearbeitet mit minimalen Bearbeitungszugaben in rechteckigen Stangen mit einer Länge von rund 1500 mm. Von diesen brauche man nur die erforderlichen Abschnitte heruntersägen und habe damit einen schon fast auf Fertigmass bearbeiteten Block. Alternativ könne man sogar fertig vorbearbeitete Rohlinge beziehen. Diese liessen sich einfach und kompakt spannen, und für das Endmass brauche man dann lediglich noch einen Schlichtspan herunterzunehmen. Dabei erziele man eine hervorragende Oberflächengüte mit einer Rautiefe Rz von lediglich 0,4 ?m.

Ein zusätzlicher Pluspunkt des gegossenen Materials im Vergleich zum Schmiedestahl sei die deutlich geringere Gratbildung an den Kanten der ineinander verlaufenden Bohrungen. Diese Grate müssen entfernt werden, um spätere Störungen der Hydraulik zu vermeiden. Da sich dies nur schlecht automatisieren lässt, ist hier viel Handarbeit erforderlich. Durch das geringere Aufkommen und die leichtere Entfernbarkeit der Grate liegen die entsprechenden Arbeitskosten bei Guss deutlich günstiger.

Per Saldo, so R. Schlagenhauf, habe man mit dem neuen Gusswerkstoff jetzt auch bei höheren Drücken eine vollwertige Alternative zum Schmiedestahl, die zudem durch deutliche Kostenvorteile in der Gesamtprozesskette überzeuge.

Autor

Klaus Vollrath, 4912 Aarwangen

Information

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Hauptstrasse 20

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www.gontermann-peipers.de

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D-72172 Sulz am Neckar

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Fax +49 7454 9584 22

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