Verschleißfeste Legierungen für Industriesiebe | Mit hohem Chrom- und Mangangehalt

Die Entscheidung zwischen hochchromhaltigem Weißguss und Manganstahl für ein Industriesieb hängt von einer Frage ab: Ist der Verschleiß, mit dem Sie zu kämpfen haben, eher durch Schlagbelastung oder durch Abrieb geprägt? Hochchromhaltiges Weißguss, typischerweise mit 25 bis 28 Prozent Chrom und einer harten Karbidmatrix, ist bei reinem Gleitverschleiß durch feine, harte Partikel wie Quarzsand oder zerkleinerten Kalksteinfeinanteil überlegen. Manganstahl, die klassische Hadfield-Legierung mit 12 bis 14 Prozent Chrom, ist überall dort überlegen, wo wiederholte Stoßbelastungen die Oberfläche schneller verfestigen, als sie sich abnutzt. Aus diesem Grund werden Backenauskleidungen für Brecher und stark stoßbelastete Siebdecks auch nach mehr als einem Jahrhundert Einsatz in der Bergbauindustrie standardmäßig noch immer aus Manganstahl gefertigt. Wer diesen Unterschied falsch einschätzt, wird entweder eine spröde, hochchromhaltige Platte unter Hammerschlägen zerbrechen sehen oder zusehen müssen, wie sich ein Mangan-Sieb innerhalb weniger Monate abnutzt, weil es nie genügend Schlagbeanspruchung erfahren hat, um seine eigene Verfestigungsreaktion auszulösen. Wir dimensionieren Verschleißplatten und Siebelemente genau unter Berücksichtigung dieses Kompromisses für Kunden, die alles von Kohlewaschanlagen bis hin zu Zuschlagstoffbrechern betreiben, und dieser Artikel erläutert die Metallurgie, die Auswahlkriterien und die praktischen Zahlen, die dahinter stehen.

Wir haben bereits so viele vorzeitig verschlissene Siebplatten ausgetauscht, dass wir wissen: Die Verkaufsunterlagen zu diesem Thema neigen dazu, die Sachlage zu stark zu vereinfachen, indem sie hochchromhaltige Legierungen als universelle Verbesserung gegenüber Manganlegierungen darstellen, ohne zu erklären, in welchen Bereichen Manganlegierungen nach wie vor berechtigte Vorteile bieten. Die Wahrheit liegt im Verschleißmechanismus, nicht darin, welche Legierung in einem Datenblatt den höheren Härtewert aufweist.

Was führt eigentlich zum Verschleiß eines Industriesiebs?

Der Verschleiß von Sieben entsteht durch eine Kombination aus drei unterschiedlichen Mechanismen, und bei den meisten Siebausfällen in der Praxis wirken mehrere davon gleichzeitig. Gleitabrieb tritt auf, wenn feine Partikel unter ihrem Eigengewicht und durch die Schwingungsbewegung des Siebdecks über die Sieboberfläche gleiten und dabei durch einen als „Mikroschneiden“ bezeichneten Prozess nach und nach die Oberfläche zerkratzen und Material abtragen. Schlagverschleiß tritt auf, wenn größere Steine oder Klumpen mit ausreichender kinetischer Energie auf die Sieboberfläche auftreffen, um diese lokal zu verformen oder abzubrechen; dies ist häufig am Einlaufende eines Siebs der Fall, wo das Material zuerst auftrifft. Rissabrieb, eine schwerwiegendere Kombination aus beiden, tritt auf, wenn großes, scharfkantiges Material sowohl auf die Oberfläche aufprallt als auch über diese schleift und dabei Material herausreißt – in einer Weise, die weder durch reines Gleiten noch durch reinen Aufprall allein hervorgerufen wird.

Die mineralische Härte des zu siebenden Materials spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Quarz und Quarzsand, die in der Zuschlagstoff- und Sandverarbeitung häufig vorkommen, erreichen auf der Mohs-Härteskala einen Wert von etwa 7 – sie sind hart genug, um selbst vergütete Stahlbleche relativ schnell abzuschleifen. Kohle und weichere Erze weisen deutlich niedrigere Werte auf, was mit ein Grund dafür ist, dass bei der Kohlesiebung manchmal weniger verschleißfeste Materialien ausreichen als in einem Hartgesteinssteinbruch mit demselben Durchsatz.

Bevor wir ein Material empfehlen, klären wir gemeinsam mit den Kunden, welcher Mechanismus in ihrem jeweiligen Siebbereich vorherrscht, da ein einzelnes Siebdeck häufig am Einlaufende andere Verschleißlösungen erfordert als am Auslaufende – ein Aspekt, der bei einem pauschalen Angebot völlig außer Acht gelassen wird.

Was ist chromreiches Weißguss und warum ist es so abriebfest?

Hochchromhaltiges Weißguss, das manchmal auch als hochchromhaltiges Gusseisen oder verschleißfestes Weißguss bezeichnet wird, verdankt seine Verschleißfestigkeit einer Mikrostruktur, die harte Chromkarbide enthält, die in eine zähere, stahlähnliche Matrix eingebettet sind. Der Chromgehalt, der je nach Sorte typischerweise zwischen 15 und 28 Prozent liegt, verbindet sich während der Erstarrung mit Kohlenstoff zu diesen Karbiden, die auf der Vickers-Härteskala einen Wert zwischen 1500 und 1800 erreichen und damit deutlich härter sind als die Quarzpartikel, gegen die sie Schutz bieten sollen.

Die wichtigste Erkenntnis, die wir Käufern vermitteln, die mit dieser Legierungsfamilie noch nicht vertraut sind, ist, dass die Karbide selbst für die Verschleißfestigkeit sorgen, während die umgebende Matrix genügend Zähigkeit bietet, um diese Karbide unter Belastung an Ort und Stelle zu halten. Wird der Karbidanteil im Verhältnis zur Matrix zu hoch, wird das Material so spröde, dass es unter Stoßbelastung bricht – genau aus diesem Grund schneidet hochchromhaltiges Eisen in Anwendungen, bei denen Stoßbelastungen im Vordergrund stehen, trotz seiner überlegenen Abriebwerte schlecht ab.

Für die Auslaufenden von Zuschlagstoffsieben zur Aufbereitung von feinem Schotter spezifizieren wir wärmebehandelte martensitische Hochchrom-Sorten, da hier der Verschleiß fast ausschließlich durch Gleitabrieb durch kleine, harte Partikel verursacht wird und die Stoßbelastung minimal ist. Die Wärmebehandlung ist hier von besonderer Bedeutung, da hochchromhaltiges Gusseisen in seiner Matrix einen gewissen Restausenit enthält und ein geeigneter Destabilisierungs- und Anlasszyklus diesen Austenit in härteren Martensit umwandelt, wodurch die Härte um mehrere Härtegrade erhöht wird, was sich direkt auf die Lebensdauer auswirkt.

Was ist Manganstahl und wie funktioniert die Kaltverfestigung eigentlich?

Manganstahl, der allgemein nach seinem Erfinder Sir Robert Hadfield aus dem Jahr 1882 als Hadfield-Stahl bezeichnet wird, enthält etwa 12 bis 14 Prozent Mangan sowie etwa 1 bis 1,4 Prozent Kohlenstoff; sein charakteristisches Merkmal ist ein Kaltverfestigungsverhalten, das keine andere gängige technische Legierung aufweist. Im gegossenen, wasserabgeschreckten Zustand ist Manganstahl tatsächlich relativ weich – typischerweise 200 Brinell – und damit weich genug, um vor dem Einsatz mit herkömmlichen Werkzeugen bearbeitet zu werden. Durch Schlagbeanspruchung im Einsatz verwandelt sich diese weiche Oberfläche dann in eine harte, verschleißfeste Schicht – durch einen Mechanismus, der als dehnungsinduzierte Martensitumwandlung bezeichnet wird und mit starker Kornverformung und Zwillingsbildung einhergeht.

Dies ist die Eigenschaft, die Manganstahl trotz seiner vergleichsweise geringen Ausgangshärte in Anwendungen mit starker Stoßbelastung nahezu unersetzlich macht. Jeder Hammerschlag, jeder Gesteinsaufprall erhöht die Oberflächenhärte, die nach ausreichender Betriebszeit an der unmittelbar betroffenen Verschleißfläche manchmal 500 bis 550 Brinell erreicht, während das Material direkt unter dieser Oberfläche zäh und duktil bleibt und die Aufprallenergie absorbiert, ohne zu reißen. Eine Brecherbackenauskleidung im Schwerlastbetrieb bildet im Laufe ihrer Lebensdauer im Wesentlichen ihre eigene einsatzgehärtete Oberflächenschicht auf – etwas, das ein Bauteil aus hochchromhaltigem Eisen strukturell nicht leisten kann, da dessen Härte auf der eingegossenen Karbidstruktur beruht und nicht auf einer durch Verformung induzierten Umwandlung.

Die praktische Konsequenz für Siebanwendungen: Manganstahl zeigt seine beste Leistung dort, wo er tatsächlich hart und häufig genug getroffen wird, um diese Härtungsreaktion auszulösen. Eine Siebplatte aus Manganstahl in einer Zone mit geringer Aufprallkraft und reinen Gleitabriebzone entwickelt diese gehärtete Oberfläche niemals und nutzt sich einfach an seiner Grundhärte von 200 Brinell ab. Dies erklärt, warum Mangan in Anwendungen, von denen man annahm, dass sie ihm zugutekommen würden, manchmal schlechter abschneidet als hochchromhaltiges Eisen – schlichtweg, weil die vorhandene Aufprallenergie nicht ausreichte, um die tatsächliche Festigkeit der Legierung zu aktivieren.

Für den härtesten Schlagbetrieb empfehlen wir die mit Molybdän und Chrom legierten Varianten, da die zusätzlichen Legierungselemente im Vergleich zur unlegierten Standardgüte die Streckgrenze und die Rissbeständigkeit bei wiederholten starken Schlägen verbessern – eine Aufrüstung, die zwar pro Tonne mehr kostet, sich jedoch oft durch weniger Notauswechslungen der Auskleidung an einem stark belasteten Primärsieb auszahlt.

Hoher Chromgehalt oder Mangan – was passt eigentlich besser zu Ihrem Bildschirm?

Wir haben diesen Vergleich erstellt, weil dies die eine Frage ist, auf die es bei jedem Beschaffungsgespräch letztendlich immer wieder zurückkommt, und die ehrliche Antwort lautet, dass keine der beiden Legierungen in jeder Hinsicht überlegen ist.

Wir empfehlen Kunden, die einen zweistufigen Siebvorgang betreiben, einen gemischten Ansatz auf einem einzigen Siebbett in Betracht zu ziehen: hochchromhaltige Platten im Auslaufbereich, wo die Partikel feiner sind und die Aufprallkraft minimal ist, sowie Manganauskleidungen am Einlaufende, wo große Klumpen mit voller Wucht aufschlagen. Diese Hybridausführung verursacht zwar zunächst höhere Entwicklungs- und Konstruktionskosten, übertrifft jedoch in puncto Lebensdauer durchweg ein Deck aus einem einzigen Material, das an beiden Enden des Verschleißspektrums Kompromisse eingeht.

Welche anderen verschleißfesten Legierungen kommen in Siebanwendungen zum Einsatz?

Hochchrom- und Manganlegierungen stehen zwar im Mittelpunkt der Diskussion, doch sie sind nicht die einzigen Werkstoffe, die in Ausschreibungen genannt werden – insbesondere da Kunden nach Lösungen für spezifische Verschleißprobleme suchen, die sich mit diesen beiden klassischen Legierungen nicht gut beheben lassen.

Keramikverbund- und Polyurethanplatten verdienen besondere Erwähnung, da sie ein ganz anderes Problem lösen – nämlich Gewicht und Lärm statt reiner Verschleißfestigkeit –, und wir beobachten zunehmend, dass Kunden Polyurethan für Nasssiebanwendungen spezifizieren, bei denen das „Blinding“ – also das Verstopfen der Sieböffnungen durch klebrige Feinanteile – eine größere Rolle spielt als die reine Abriebfestigkeit. Auftragsplatten aus Chromkarbid haben sich in Rutschen und Übergangsbereichen neben Sieben eine starke Nische erobert, da sie den Großteil der Verschleißfestigkeit von massivem hochchromhaltigem Eisen bei einem Bruchteil des Gewichts und der Kosten bieten – und zwar als Schweißauftrag auf einer Standard-Trägerplatte aus Weichstahl und nicht als massives Verschleißbauteil gegossen.

Wie werden diese Verschleißlegierungen in den geltenden Normen definiert?

Einkäufer, die Leistungsbeschreibungen verfassen, müssen auf die richtige Norm verweisen, da ein Werkszeugnis, in dem lediglich "Manganstahl" ohne Angabe einer Güteklasse aufgeführt ist, so gut wie keine Aussage über die tatsächliche Zusammensetzung oder die zu erwartende Leistungsfähigkeit trifft.

Insbesondere die Norm ASTM A532 unterteilt hochchromhaltiges Weißguss in verschiedene Klassen, basierend auf dem Chromgehalt und dem Verwendungszweck: Klasse I umfasst Sorten mit geringerem Chromgehalt, die sich besser für mäßigen Verschleiß eignen, während die Klassen II und III Sorten mit höherem Chromgehalt abdecken, die für den Einsatz unter extremsten Gleitverschleißbedingungen vorgesehen sind. Wir bitten stets darum, in einer Bestellung die spezifische Klassenbezeichnung anzugeben, anstatt eine allgemeine Beschreibung wie "hochchromhaltiges Gusseisen" zu verwenden, da ein Gussteil der Klasse I, das anstelle eines spezifizierten Bauteils der Klasse III eingesetzt wird, eine unzureichende Leistung erbringt und einen Garantieanspruch gegenüber dem Lieferanten des Verschleißteils ungültig machen kann.

Wie sollten Sie eigentlich eine Legierung für Ihre spezifische Siebanwendung auswählen?

Wir gehen mit jedem Kunden eine praktische Checkliste durch, anstatt uns einfach für die Legierung zu entscheiden, die in diesem Quartal gerade am günstigsten ist.

An erster Stelle steht die Materialhärte des zu siebenden Materials, da eine Mohs-Härte über 6 – wie sie bei quarzhaltigen Erzen und Quarzsand üblich ist – die Entscheidung für hochchromhaltiges Eisen in den Gleitabschnitten begünstigt, unabhängig von Überlegungen hinsichtlich der Aufprallenergie. Als Nächstes spielen die Korngröße und die Fallhöhe in den einzelnen Siebzonen eine Rolle, denn große Klumpen, die aus großer Höhe auf ein Siebdeck fallen, erzeugen eine Aufprallenergie, die den Einsatz von Mangan begünstigt, während feines, bereits zerkleinertes Material, das über einen Auslaufbereich gleitet, den Einsatz von hochchromhaltigem Material begünstigt. Auch der Feuchtigkeitsgehalt beeinflusst die Berechnung, da nasses, klebriges Material eine harte, glatte Hochchrom-Oberfläche leichter verstopfen kann als eine etwas nachgiebigere Mangan- oder Polyurethan-Oberfläche, und Verstopfungen verringern die Siebleistung selbst dann, wenn die Verschleißrate an sich akzeptabel erscheint. Die Betriebstemperatur verdient ebenfalls Erwähnung, da hochchromhaltiges Eisen bei niedrigen Umgebungstemperaturen in kalten Klimazonen spröde werden kann – eine Erkenntnis, die Bergbaubetriebe in nördlichen Breitengraden nach Rissbildungen im Winter, die im Sommerbetrieb nie auftraten, auf die harte Tour gelernt haben. Die Gesamtmenge und die Ersatzlogistik fließen in die Gesamtbetriebskosten ein, da ein Bauteil, das pro Einheit zwar mehr kostet, aber dreimal länger hält, sowohl die Materialkosten als auch – was oft noch wichtiger ist – die Arbeits- und Ausfallkosten reduziert, die durch die Abschaltung eines Siebkreises zum Austausch verschlissener Siebplatten entstehen.

Wie lassen sich diese Verschleißlegierungen schweißen und bearbeiten, ohne dass sie Risse bilden?

Die Fertigungsverfahren der beiden Legierungsfamilien unterscheiden sich erheblich voneinander, und genau in diesem Bereich beobachten wir viele kostspielige Fehler bei Betrieben, die das Schweißen von Verschleißplatten wie das Schweißen von normalem Baustahl behandeln.

Manganstahl lässt sich mit dem richtigen Verfahren erfolgreich schweißen, wobei auf Mangan abgestimmte Schweißzusätze und eine strenge Kontrolle der Zwischenlagentemperatur erforderlich sind. Die Zwischenlagentemperatur sollte im Allgemeinen unter 260 °C gehalten werden, um eine Karbidausscheidung an den Korngrenzen zu vermeiden, die die Wärmeeinflusszone spröde machen würde. Wir heizen Manganstahl vor dem Schweißen niemals vor – entgegen der Intuition, die viele Schweißer aus der Arbeit mit Kohlenstoffstahl mitbringen –, da das Vorheizen von Manganstahl das Risiko dieser spröde machenden Karbidausscheidung tatsächlich erhöht, anstatt das Rissrisiko zu verringern. Das Abschrecken mit Wasser oder die Zwangsluftkühlung unmittelbar nach jedem Schweißgang – manchmal auch als Zwischenpass-Abschrecken bezeichnet – verhindert, dass sich die Wärmeeinflusszone zu lange in dem Temperaturbereich aufhält, in dem sich Karbide bilden.

Hochchromhaltiges Weißguss stellt eine wesentlich größere Herausforderung bei der Fertigung dar, da seine harte Karbid-Mikrostruktur von Natur aus spröde ist und unter den thermischen Belastungen beim Schweißen leicht Risse bildet. Wir vermeiden grundsätzlich jegliches direktes Schmelzschweißen an Verschleißteilen aus hochchromhaltigem Weißguss und befestigen stattdessen verschleißfeste Gussplatten mechanisch mithilfe von Schraub- oder Klemmbefestigungssystemen, die bereits in der Gussphase in die Platte integriert werden. Ist das Schweißen an hochchromhaltigem Material unvermeidbar – typischerweise bei kleineren Reparaturen und nicht bei der Erstfertigung –, erfordert dies eine kontrollierte Vorwärmung, nickelbasiertes Schweißzusatzmaterial für die Duktilität an der Verbindungsstelle sowie eine langsame, kontrollierte Abkühlung, um den Thermoschock zu vermeiden, der andernfalls das umgebende spröde Grundmaterial zum Reißen bringen würde.

Wie sehen die Gesamtbetriebskosten bei diesen Materialien tatsächlich aus?

Der Kaufpreis pro Kilogramm vermittelt nur ein unvollständiges Bild, und wir weisen dies zurück, wenn ein Kunde uns bittet, ihm einfach die günstigste verfügbare Verschleißplatte anzubieten.

Die Lebensdauer variiert je nach den tatsächlichen Betriebsbedingungen enorm, und jeder Anbieter, der einen einzigen festen Wert nennt, ohne nach Ihrem Material, der Durchsatzmenge und der Siebposition zu fragen, kann nur raten. Wir berechnen die Kosten pro Tonne verarbeiteten Materials anstelle der Kosten pro Kilogramm Verschleißplatte, sobald ein Kunde uns genügend Betriebsdaten zur Verfügung stellt, da diese Zahl tatsächlich das widerspiegelt, worauf es dem Betriebsleiter am Ende des Geschäftsjahres ankommt.

Häufig gestellte Fragen

Was ist härter: Weißguss mit hohem Chromgehalt oder Manganstahl?
Hochchromhaltiges Weißguss hat eine deutlich höhere Ausgangshärte – typischerweise 50 bis 65 HRC im Auslieferungszustand –, verglichen mit der anfänglichen Brinell-Härte von Manganstahl von 170 bis 230. Manganstahl wird jedoch durch Stöße im Betrieb kaltverfestigt und erreicht an der Verschleißfläche im tatsächlichen Einsatz 450 bis 550 Brinell; das bedeutet, dass der Vergleich vollständig davon abhängt, ob die Anwendung genügend Aufprallenergie erzeugt, um diese Verfestigungsreaktion auszulösen. Bei reinem Gleitverschleiß ohne nennenswerte Stöße setzt sich die konstant hohe Härte von hochchromhaltigem Weißguss eindeutig durch.

Kann man Weißguss mit hohem Chromgehalt in einem Backenbrecher einsetzen?
Im Allgemeinen nein: Backenbrecherauskleidungen sind starken Schlag- und Ritzbelastungen ausgesetzt, die die spröde Karbidstruktur von hochchromhaltigem Eisen nicht zuverlässig absorbieren kann, ohne zu reißen oder abzublättern. Manganstahl ist nach wie vor der Industriestandard für Backenbrecherauskleidungen, gerade weil er durch seine Kaltverfestigung und seine inhärente Zähigkeit wiederholten starken Stößen weitaus besser standhält als jede Alternative aus Gusseisen. Hochchrom-Eisen eignet sich am besten für nachgelagerte Bereiche des Brechprozesses, also für Sieb- und Rutschenanwendungen mit geringerer Aufprallenergie.

Wie lange dauert es, bis Manganstahl im Einsatz vollständig kaltverfestigt ist?
Der Prozess der Kaltverfestigung beginnt bereits mit den allerersten Stößen und setzt sich über die gesamte Lebensdauer des Bauteils schrittweise fort, wobei je nach Stoßhäufigkeit und -energie in der Regel innerhalb der ersten Wochen bis zu einigen Monaten im aktiven Einsatz eine nahezu maximale Oberflächenhärte erreicht wird. Es gibt keinen festen, allgemeingültigen Zeitrahmen, da die Härtungsgeschwindigkeit vollständig davon abhängt, wie oft und wie stark das Material tatsächlich getroffen wird. Bauteile, die kontinuierlich starken Stößen ausgesetzt sind, härten schneller aus als solche, die nur gelegentlich leichteren Stößen ausgesetzt sind.

Warum nutzt sich meine Siebplatte aus Manganstahl schneller ab als erwartet?
Vorzeitiger Verschleiß bei Manganstahl deutet meist darauf hin, dass an dieser Stelle des Siebs die Aufprallenergie nicht ausreicht, um die Kaltverfestigung der Legierung auszulösen, sodass das Material während seiner gesamten Lebensdauer seine weichere Gusshärte beibehält. Dies bedeutet in der Regel, dass Manganstahl für einen Bereich vorgesehen war, in dem tatsächlich vorwiegend Gleitabrieb statt Schlagbeanspruchung auftritt, sodass hochchromhaltiges Eisen oder eine Hartauftragschicht als Material für diese spezifische Stelle besser geeignet wäre. Eine Überprüfung des tatsächlichen Verschleißmechanismus an dieser Siebposition deckt in der Regel diese Fehlanpassung auf.

Sind Aufpanzerungsplatten aus Chromkarbid ein guter Ersatz für massive Gussteile mit hohem Chromgehalt?
Ja, in vielen Anwendungsbereichen bieten Aufschweißplatten aus Chromkarbid eine mit massiven hochchromhaltigen Gussteilen vergleichbare Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit, sind dabei jedoch deutlich leichter, da lediglich eine dünne Aufschweißschicht auf einer Standard-Trägerplatte aus Weichstahl aufgebracht ist. Dies macht sie besonders attraktiv für Rutschenauskleidungen und Übergangsbereiche, in denen eine Gewichtsreduzierung die Montage und die Anforderungen an die strukturelle Abstützung vereinfacht. Massive Gussteile sind nach wie vor vorzuziehen für hochbeanspruchte Verschleißbauteile, bei denen die Trägerplatte selbst einen Teil der Traglast übernehmen muss.

Verbessert die Zugabe von Nickel oder Molybdän die Eigenschaften von Manganstahl?
Ja, Legierungszusätze aus Molybdän und Chrom zu Standard-Manganstahl, die unter ASTM A128, Güteklassen B bis D, fallen, verbessern die Streckgrenze und die Rissbeständigkeit unter höchsten Stoßbelastungen im Vergleich zur unlegierten Grundgüte. Diese legierten Varianten sind zwar teurer, verringern jedoch das Risiko vorzeitiger Rissbildung in den anspruchsvollsten Anwendungen der Primärzerkleinerung und der Schwerprall-Siebanlagen, wodurch sich die Mehrkosten oft durch eine geringere Häufigkeit ungeplanter Austausche rechtfertigen.

Kann hochchromhaltiges Weißguss bei Betrieb bei kalten Temperaturen Risse bilden?
Ja, die inhärente Sprödigkeit von hochchromhaltigem Weißguss nimmt bei niedrigen Temperaturen zu, und bei Einsätzen in kalten Klimazonen wurden in den Wintermonaten Rissbildungen dokumentiert, die bei identischen Belastungsbedingungen in wärmeren Betriebsperioden nicht auftraten. Dies ist ein wichtiger technischer Aspekt für Bergbau- und Gesteinsgewinnungsbetriebe in nördlichen Breitengraden, und einige Betreiber schreiben eine zähere, etwas chromärmere Güteklasse vor oder wechseln bei Bauteilen, die dauerhaft Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt sind, auf Manganstahl um.

Was ist der Unterschied zwischen AR-Platten und hochchromhaltigem Weißguss bei Verschleißteilen für Siebe?
AR-Platten, wie beispielsweise AR400 oder AR500, sind durchgehärtete martensitische Stähle mit mäßiger Härte und einer deutlich besseren Zähigkeit als hochchromhaltiges Weißguss, wodurch sie sich für strukturelle Verschleißanwendungen mit mäßigem Abrieb und einer gewissen Schlagfestigkeit eignen. Hochchromhaltiges Weißguss bietet zwar eine deutlich höhere Härte für reine Gleitverschleißfestigkeit, büßt jedoch die Zähigkeit ein, die AR-Platten bieten. Für Siebrahmen und Strukturbauteile wird in der Regel AR-Platte verwendet, während für die eigentlichen verschleißgeforderten Siebelemente je nach vorliegendem Verschleißmechanismus häufiger hochchromhaltiges Eisen oder Manganstahl zum Einsatz kommt.

Woran erkennen Sie, ob Ihr Problem mit dem Verschleiß des Siebs eher auf Stöße oder auf Abrieb zurückzuführen ist?
Die Untersuchung des Verschleißmusters an Ihren derzeit abgenutzten Siebplatten gibt Aufschluss über die meisten Zusammenhänge, da stoßbedingter Verschleiß lokale Verformungen, Dellen und manchmal Risse aufweist, die sich dort konzentrieren, wo großes Material auftrifft, während abriebbedingter Verschleiß eine gleichmäßigere, allmähliche Ausdünnung und Glättung über die gesamte Oberfläche hinweg zeigt. Die Beobachtung, an welcher Stelle des Siebbodens Defekte zuerst auftreten – am Einlauf- oder am Auslaufende –, gibt ebenfalls Aufschluss über den vorherrschenden Verschleißmechanismus, da in den Einlaufbereichen typischerweise stärkere Stöße auftreten, während in den Auslaufbereichen eher reiner Gleitverschleiß durch feineres Material vorherrscht.

Sind Verschleißplatten aus Keramik für Industriesiebe besser geeignet als Metalllegierungen?
Keramikverbundplatten bieten in bestimmten Anwendungsbereichen, insbesondere bei der Ultrafeinsiebung und der Schlammförderung, eine überragende Härte und Verschleißfestigkeit; aufgrund ihrer Sprödigkeit sind sie jedoch für Anwendungen mit nennenswerter Stoßbelastung ungeeignet, da sie in solchen Fällen eher reißen als sich verformen. Metalllegierungen, insbesondere Manganstahl und hochchromhaltiges Eisen, bleiben für die meisten industriellen Siebanwendungen die vielseitigere und schlagfestere Wahl, während Keramik für spezifische Nischenanwendungen mit Verschleißproblemen reserviert bleibt, die Metalllegierungen weniger effizient bewältigen können.

Überprüfbare Quellen

ASTM A128, Norm für Stahlgussteile, austenitischer Manganstahl, ASTM International.

ASTM A532, Norm für abriebfeste Gusseisen, ASTM International.

ISO 21988, Legierte Weißgusseisen für abriebfeste Anwendungen, Internationale Organisation für Normung.

ASM International, ASM-Handbuch Band 1, „Eigenschaften und Auswahl: Eisen, Stähle und Hochleistungslegierungen“, Abschnitte über austenitischen Manganstahl und Weißgusseisen.

Hadfield, R.A., Ursprüngliche metallurgische Abhandlungen über Manganstahl, auf die in den historischen Aufzeichnungen der ASM zur Legierungsentwicklung Bezug genommen wird.

Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie und Exploration (SME), „Mining Engineering Handbook“, Kapitel zur Auswahl von Verschleißmaterialien für Zerkleinerungs- und Siebanlagen.

Australische Norm AS 2074, Stahlguss, Standards Australia.

Sind Sie bereit, die richtige Verschleißlegierung für Ihren Siebbetrieb auszuwählen?

Wenn sich Ihr Siebdeck schneller abnutzt, als es Ihr Budget zulässt, oder wenn Sie einen neuen Siebkreis entwerfen und für jede Verschleißzone die richtige Legierung auswählen müssen, kostet das Rätselraten zwischen hochchromhaltigen und manganhaltigen Optionen echtes Geld in Form von Ausfallzeiten und vorzeitigem Austausch. Unser Team bei MWalloys prüft Ihre tatsächlichen Werkstoffeigenschaften, Partikelgröße und Aufprallbedingungen, bevor es eine Verschleißlösung empfiehlt – und nicht einfach ein Standardteil aus dem Katalog. Kontaktieren Sie noch heute unser Werkstofftechnik-Team, um eine auf Ihre spezifischen Betriebsbedingungen zugeschnittene Bewertung des Siebverschleißes zu erhalten.