StaGuBau

Entwicklung hochverschleißfester Stahlgusslegierungen für Werkzeuganwendungen von Baumaschinen und Baustoffanlagen

Finanzierung:	Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderkennzeichen:	IGF-Vorhaben Nr. 01IF21664N
Forschungsvereinigung:	Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. Forschungsvereinigung Baumaschinen- und Baustoffanlagen e. V (FVB)
Partner:	TU Bergakademie Freiberg, Gießerei-Institut Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V.
Laufzeit:	03/2021 – 11/2024
Kontakt:	Frank Hänel

Werkzeuge der Baumaschinen und Baustoffanlagen müssen einem Einsatz mit komplexen, überlagerten Belastungen standhalten. Die durch die Werkzeuge zu bearbeitenden Materialien, von inhomogenem Erdstoff über Sand und Kies bis hin zu Festgestein, wirken zumeist extrem abrasiv und führen zu einem hohen Materialverlust am Bauteil. Beim Einsatz treten erhebliche statische und dynamische sowie stoßartige Lasten auf. Dies führt oft zu einem Zielkonflikt der Werkstoffauswahl zwischen einerseits benötigter Härte, Festigkeit sowie Verschleißbeständigkeit und andererseits erforderlicher Zähigkeit und Duktilität des Materials.
Ziel dieses Forschungsvorhaben ist eine grundlegende Methode für die systematische Werkzeugentwicklung mit anforderungsgerechtem Legierungsdesign am Beispiel einer FeCrMoVC-Stahlgusslegierung für Baumaschinen und Baustoffanlagen. Hierbei wird eine gezielte Modifikation der chemischen Zusammensetzung der Basislegierung in Abhängigkeit vom Anforderungsprofil der betreffenden Applikation sowie von den gießtechnologischen Eigenschaften und Prozessparametern als zielführend angesehen. Dieser ganzheitliche Ansatz eröffnet im Nachgang jedem potentiellen Anwender die Möglichkeit, die Legierung auf seine individuellen Anforderungen mittels Lastenheft abzustimmen.
Die Forschungsergebnisse bieten erhebliches wirtschaftliches Potential für KMU durch eine höhere Werkzeuglebensdauer, eine Reduzierung der Verschleißteilkosten und der personellen Kapazitäten für den Austausch verschlissener Komponenten. Weniger Verschleiß führt gleichzeitig zu geringerem Widerstand im Arbeitsprozess und somit zu einer maschinenseitigen Senkung des spezifischen Prozessenergieverbrauchs. Auf Herstellerseite liegt das Potential in der Reduzierung der Kosten für die  Werkzeugherstellung durch die Verwendung von Legierungen ohne seltene Metalle, in der
Einsparung von Aufpanzerungen sowie der Herstellung im Gussprozess ohne nachträgliche thermomechanische oder chemische Behandlung.