Starkes Mittel gegen Verschleiß. Hartmetall für Tablettierwerkzeuge - prozesstechnik online

Hartmetall für Tablettierwerkzeuge

Starkes Mittel gegen Verschleiß

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Bei der Pulverherstellung und -verarbeitung sind die eingesetzten Werkzeuge entlang der gesamten Prozesskette vom Mahlen über das Mischen bis zum Pressen häufig sehr hohem Verschleiß ausgesetzt. Ergo müssen sie zumeist schnell ausgetauscht werden. Es gibt jedoch probate Möglichkeiten, beanspruchte Komponenten vor Verschleiß zu schützen.
Durit entwickelt und fertigt seit 35 Jahren hochwertige Präzisionswerkzeuge und Bauteile aus Hartmetall, die in einer Vielzahl von Branchen zur Anwendung kommen, ob im Maschinen- und Anlagenbau, der Ventil- und Pumpentechnik oder in der Chemie-, Pharmazie und Medizintechnik. Rund 60 verschiedene Hartmetall-Sorten bieten eine breite Basis, um für jeden Bedarf individuell die perfekte Materialmischung zusammenzustellen. In feinster bis zu grober Körnung, in vielfältigen Härtegraden, in komplexen Geometrien und Größen, angefangen bei einem Bohrungsdurchmesser von 0,5 mm bis hin zu einem Außendurchmesser von bis zu 500 mm. Um stets eine gleichbleibend hohe Qualität zu gewährleisten, bleibt der gesamte Herstellungsprozess von der Pulververarbeitung über das Sintern bis zum hochpräzisen Endprodukt bei Durit im eigenen Hause.
Für die Anwendung in der pulververarbeitenden Industrie liefert Durit ein umfangreiches Produktprogramm. Dazu gehören Tablettierwerkzeuge, beispielsweise hartmetallbestückte Matrizen und Stempel, Mittelstifte, Dorne und Hülsen. Gerade bei der Verarbeitung von stark abrasiven Medien in der Großserienfertigung haben sich Hartmetall-Komponenten hervorragend bewährt. Hier entfalten ihre positiven Eigenschaften ihre volle Wirkung:
  • Hohe Härte bis zu 2000 HV30
  • Sehr gute Verschleißbeständigkeit und Druckfestigkeit
  • Außerordentliche Steifigkeit
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
Natürlich spielt die anwendungsgerechte, prozessoptimierte Auswahl der verschiedenen Sorten eine entscheidende Rolle, um Funktion und Standzeit der Werkzeuge in der Produktion zu verbessern. Das Gleiche gilt für die Werkzeugkonstruktion, die sich nach den oft unterschiedlichen Belastungsgraden in der Praxis richtet. Bei einem Zwei-Komponenten-Stempel zum Beispiel besteht der verschleißgefährdete Pressbereich aus Hartmetall – für den Stempelschaft und -kopf, der nicht so sehr dem Abrieb ausgesetzt ist, reicht gehärteter Werkzeugstahl in der Regel aus.
Bis zu 50 mal länger im Einsatz
Die Ergebnisse solch maßgeschneiderter Lösungen überzeugen voll und ganz. So können die Standzeiten durch den Einsatz von Werkzeugen mit einer Bestückung aus Hartmetall im Vergleich zu herkömmlichen Stahlwerkzeugen bis um das 50-fache erhöht werden. Damit steigt auch die Produktivität. Denn Werkzeugwechsel sind künftig wesentlich seltener erforderlich, so dass die Pressen deutlich länger in Betrieb bleiben können.
Ein Anwendungsbeispiel verdeutlicht die Spannbreite. Bei der Herstellung von Kapseln aus Hartgelatine mit einem äußerst abrasiven Material verwendete der Hersteller zum Pressen zunächst einen Matrizenstempel aus gehärtetem Edelstahl. Mit vier bis sechs Wochen war die Standzeit allerdings enttäuschend. Dies änderte sich radikal, als ein Werkzeug aus Hartmetall zum Einsatz kam. Die Standzeit erhöhte sich auf einen sagenhaften Wert. Die Presse konnte über ein Jahr volle Leistung erbringen – ohne Qualitätsverlust, ohne Ausfall und ohne dass das Werkzeug durch Verschleiß Schaden nahm.
Beschichtung als Alternative
Eine bewährte kostengünstige Alternative zur Hartmetallbestückung steht mit hochwertigen Oberflächenbeschichtungen, die Bauteile und Komponenten widerstandsfähiger für den harten Produktionsalltag machen, zur Verfügung. In modernen thermischen Spritzverfahren realisiert Durit eine Vielzahl von Beschichtungsvarianten, um Verschleißprobleme dauerhaft zu lösen. Durch die genaue Analyse der ursprünglichen Ausfallursachen werden zunächst die relevanten Parameter wie Temperatur, Druck, die Beschaffenheit des Mediums und auch der mögliche Kontakt zu benachbarten Bauteilen ermittelt. Aus der Summe dieser wichtigen Daten ergeben sich die Zusammensetzungen der Beschichtungsmaterialien, die von Fall zu Fall die besten Resultate erbringen. Das Spektrum, das die Ingenieure durch Flammspritzen optimieren können, ist weit. Im Ergebnis schützen die Beschichtungen effektiv vor Verschleiß, Abrasion, Erosion und Korrosion. Sie verbessern die elektrische und thermische Leitfähigkeit oder isolieren und können auch die Biokompatibilität sicherstellen.
Am Beispiel einer Al2O3-Innenbeschichtung zeigt sich, welche Verbesserungen zu erreichen sind. Konkret handelte es sich um einen Deckel für einen Mischbehälter aus Edelstahl, der durch das abrasive Füllgut (Magnesiumoxid, Calciumcarbonat) im Bereich des Einfüllstutzens und des Leitblechs stark in Mitleidenschaft gezogen wurde. Durch die partielle Beschichtung an den besonders beanspruchten Stellen, also dem Einfüllstutzen und dem Leitblech, gelang es, den Verschleiß deutlich zu reduzieren. Die Standzeit ließ sich auf das drei- bis vierfache erhöhen.
Vielseitiges APS-Verfahren
Aufgetragen wurde die beschriebene thermische Beschichtung im atmosphärischen Plasmaspritzverfahren APS. Diese höchst flexible Methode ist in der Lage, genügend Energie zu erzeugen, um jeden Werkstoff zum Schmelzen zu bringen. Zugleich lässt sich das Verfahren hervorragend kontrollieren, so dass optimale Schichtdicken und Oberflächeneigenschaften erzielt werden. APS-Werkstückoberflächen zeichnen sich durch eine Haftzugfestigkeit von 20 bis 50 MPa aus, verfügen über eine Porosität zwischen 4 und 8 % und erreichen Schichtdicken von 200 bis 1000 µm.
Weitere Vorteile kommen hinzu, etwa eine breite Auswahl an Werkstoffen auf verschiedensten Materialien, ein geringer Wärmeeintrag in das Bauteil sowie die Verbesserung der thermischen oder elektrischen Isolation.
www.prozesstechnik-online.de Suchwort: php0217durit

Heinz-Achim Kordt
Konstruktionsleiter, Durit
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