Fallbeispiel: Laufrad für Hydraulikpumpen bei AGI
Der Fall beschreibt das technologische Modernisierungsprojekt eines Laufrads aus Grauguss EN-GJL-200 durch Austenitisierungswärmebehandlung.
Das betreffende Laufrad ist Teil einer Entwässerungspumpe, die im Bauwesen, im Bergbau und in der Landwirtschaft eingesetzt wird.
Grauguss EN-GJL-200 gilt dank seiner hervorragenden Gießbarkeit und bemerkenswerten mechanischen Bearbeitbarkeit seit jeher als Maßstab. Diese Eigenschaften machen ihn besonders geeignet für die Herstellung von Bauteilen mit komplexer Geometrie, wie beispielsweise Gehäuse und Laufräder für Entwässerungspumpen. Hinsichtlich der Leistung erfüllt er die Anforderungen von Standardanwendungen vollumfänglich und gewährleistet zuverlässiges Pumpen von Klarwasser, leichtem Abwasser und nicht aggressiven Industrieflüssigkeiten.
Bei anspruchsvolleren Betriebsbedingungen stößt das Material jedoch an seine Grenzen. In Pumpensystemen für abrasive Flüssigkeiten bietet EN-GJL-200 keine ausreichende Verschleißfestigkeit: Die Laufradschaufeln verschleißen vorzeitig in Gegenwart von suspendierten Feststoffpartikeln, was die Effizienz und Betriebssicherheit langfristig beeinträchtigt. In solchen Fällen kann die Standardausführung keine zuverlässige und dauerhafte Leistung gewährleisten.
Wärmebehandlung als Lösung
Dies erfordert eine Materialverbesserung für anspruchsvolle Anwendungen, die in der Lage ist, eine höhere mechanische Widerstandsfähigkeit, Haltbarkeit und Leistungsstabilität auch in aggressiven und stark abrasiven Umgebungen zu vereinen.
In diesem Zusammenhang entschied sich der Kunde für die Bainitisierungs-Wärmebehandlung und wechselte von konventionellem Grauguss zu Bainitisiertem Grauguss (AGI) in den Güteklassen AGI 270 und AGI 350. Diese strategische Entscheidung erhöhte die Verschleiß- und Dauerfestigkeit deutlich, verlängerte die Lebensdauer der Bauteile und gewährleistete eine gleichbleibende Leistung auch unter hohen Belastungen.
Gewählte Lösung: Upgrade ohne Neugestaltung
Die entwickelte Lösung ermöglichte es uns, die Leistung der Standardkomponente GJL200 deutlich zu steigern und gleichzeitig die wirtschaftlichen Auswirkungen extrem gering zu halten.
Das Ergebnis wurde dadurch erzielt, dass der ursprüngliche Gusseisenguss GJL200 vollständig erhalten blieb und das bereits bearbeitete Laufrad vor der Montagephase einer Bainitisierungsbehandlung unterzogen wurde.
Das Projekt erforderte weder Modifikationen an den Gießereianlagen noch Anpassungen an der bestehenden mechanischen Bearbeitungslinie, wodurch eine vollständige Integration in den Produktionsprozess gewährleistet wurde.
Dieser Ansatz ermöglichte eine gezielte und effektive Leistungssteigerung, ohne dass eine vollständige Neugestaltung der Komponente erforderlich war und ohne dass neue Investitionen in Ausrüstung nötig waren, was klare Vorteile in Bezug auf Kosten, Zeit und Produktionskontinuität mit sich brachte.
Erhaltene Ergebnisse
Das Upgrade führte zu einer Leistungssteigerung mit konkreten Vorteilen in Bezug auf Leistung, Funktionalität, Produktivität und Wirtschaftlichkeit.
Mechanische Leistung
Erhöhte Härte: +45 % bei AGI270, +100 % bei AGI350), ohne Einbußen bei der Zähigkeit
Wirtschaftliche Vorteile
Alternativen wie Stahl hätten erhebliche Investitionen und kritische Produktionszyklen erfordert; AGI hingegen scheint die einfachste und wirtschaftlichste Wahl zu sein.
Zeit zur Markteinführung
- Schnelles Upgrade, da keine Neugestaltung erforderlich ist
- Einfachere Validierung: Geometrie und Schnittstellen unverändert
- Reduzierung der Industrialisierungs- und Freigabezeiten
Funktionale Vorteile am Laufrad
- Höhere Beständigkeit gegenüber abrasiven Flüssigkeiten
- Erhöhte Lebensdauer der Pumpe
- Reduzierung von Wartungseingriffen
Produktive Vorteile
- Keine Änderungen an Fusion und Modellen
- Keine Änderungen an den mechanischen Prozessen
- Keine wesentlichen Änderungen der Produktionszyklen
Schlussfolgerungen
Die Aufrüstung des Laufrads von GJL200 auf AGI 270 ist ein konkretes Beispiel dafür, wie die Bainitisierungsbehandlung von Grauguss folgende Auswirkungen haben kann:
- erhöhen die mechanischen Eigenschaften
- Kosten und Risiken für die Umstrukturierung eliminieren
- Verbesserung der Bauteilzuverlässigkeit und Lebensdauer
- den traditionellen Produktionsprozess intakt halten
Dieser Fall bestätigt das Potenzial von AGI als strategische Lösung für Anwendungen, die eine erhöhte Verschleißfestigkeit erfordern, ohne die Produktionseffizienz zu beeinträchtigen.
Ein weiteres Beispiel für ein Hydraulikpumpenlaufrad in AGI
Fallbeispiel
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