Abnutzung verstehen: Mechanismen und Einflussfaktoren
Verschleiß hat viele Gesichter – und diese sehen je nach Anwendung, Werkstoff und Umgebungsbedingungen individuell aus. In der Praxis wirken oft mehrere Belastungen gleichzeitig auf ein Bauteil ein. Um die passende Schutzmaßnahme zu wählen, ist es erforderlich, die Art des Verschleißes zu kennen.
Grundlegend ist es wichtig zu verstehen, dass (metallische) Oberflächen in der Realität nicht plan aufliegen. Es handelt sich immer um eine (mehr oder weniger) zerklüftete Oberfläche. In einem tribologischen System sind diese Oberflächen auch in Bewegung und in der Regel mit Druck/Kraft beaufschlagt.
Tribosystem in der Prinzip-Darstellung
Legende:
1 = Gegenkörper
2 = Grundkörper
3 = Zwischenmedium
Zu den fünf häufigsten Verschleißarten zählen Abrasion, Adhäsion, Oberflächenzerrüttung, Tribooxidation und Kavitation.
Abrasion beschreibt den Materialverlust durch harte Partikel oder raue Kontaktflächen. Der dadurch entstehende Abrieb kann stark variieren, je nach Abrasionsbeständigkeit des Werkstoffes und Schmierung.
Oberflächenzerrüttung ist die Folge zyklischer Belastungen, etwa durch Druckschwankungen oder Vibrationen. Sie führt zu Rissbildung im Inneren des Grundwerkstoffs und begünstigt Abplatzungen.
Adhäsion entsteht durch Reibung zwischen zwei Reibpartnern, etwa wenn sich Metallflächen unter Druck gegeneinander bewegen. Mikroskopische Materialübertragungen können zu Ausbrüchen, Mikroverschweißungen und irreparablen Schäden führen, insbesondere wenn ungeeignete Materialpaarungen verwendet wurden.
Tribooxidation tritt auf, wenn Reibung und Temperatur chemische Reaktionen anregen. Dabei bilden sich Oxidschichten, die zwar schützend wirken können, jedoch auch abgetragen werden. Für diese Wechselwirkung ist eine sorgfältige Materialauswahl, vor allem bei Hochtemperaturanwendungen, erforderlich.
Kavitation tritt auf, wenn in Flüssigkeiten lokale Druckabfälle entstehen und sich Dampfblasen bilden, die anschließend implodieren. Die dabei entstehenden Mikrostrahlen und Stoßwellen greifen die Oberfläche eines Bauteils punktuell an und verursachen Materialabtrag in Form von Erosion. Besonders gefährdet sind Komponenten in Pumpen, Turbinen oder Ventilen, die hohen Strömungsgeschwindigkeiten und wechselnden Druckverhältnissen ausgesetzt sind.
Kein Patentrezept: Verschleißschutz muss individuell gedacht werden
In der Praxis treten diese Verschleißarten selten einzeln auf. Oft wirken mehrere Faktoren gleichzeitig auf ein Bauteil ein. Genau hier liegt die Herausforderung bei der Entwicklung eines wirksamen Schutzes gegen Verschleiß: Die Eigenschaften des Werkstoffs müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass sie gegen mehrere Belastungen gleichzeitig wirken. Besonders beanspruchte Oberflächen in Pumpen, Turbinen oder Ventilen sind typischen Stressoren wie mechanischer Beanspruchung, Korrosion oder hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Wahl des Werkstoffs und der Fertigungsmethode hängt daher stets vom individuellen Einsatzfall ab.
Diagnose zuerst: Der richtige Verschleißschutz beginnt mit der Ursachenanalyse
Damit Anlagenteile lange halten und Ausfälle vermieden werden, muss klar sein, welche Art von Verschleiß überhaupt vorliegt. Erst wenn der Mechanismus verstanden ist, lässt sich die passende Schutzmaßnahme wählen – etwa eine Hartauftragung, eine Gusskomponente, geschmiedetes Material oder ein pulvermetallurgisch hergestelltes Bauteil.
Deloro Legierungen: Werkstoffe für anspruchsvolle Einsatzbedingungen
Wo Temperaturen steigen und Reibung zunimmt stoßen viele Werkstoffe schnell an ihre Belastungsgrenzen. In solchen Umgebungen entscheidet die richtige Legierung darüber, ob ein Bauteil standhält oder ausfällt. Deloro entwickelt Legierungen, die genau für diese Grenzbereiche gemacht sind: widerstandsfähig gegen Verschleiß, Hitze und Korrosion, zuverlässig im Dauerbetrieb und sicher in kritischen Anwendungen.
Unsere Legierungen basieren auf Nickel, Kobalt und Chrom und behalten ihre Stabilität auch bei Temperaturen bis 1000 °C. So bleiben entsprechende Komponenten funktionsfähig, selbst wenn die Bedingungen rau werden.
Ein kurzer Blick auf die zentralen Legierungsfamilien:
Die Klassiker für extreme Bedingungen: Stellite®-Legierungen verbinden hohe Verschleißfestigkeit mit zuverlässiger Korrosionsbeständigkeit – überall dort, wo Hitze und Belastung keine Pause kennen.
Für dauerhaft heiße und trockene Umgebungen: Tribaloy®-Legierungen halten Temperaturen bis 1000 °C stand und bauen dank Chrom und Molybdän eine dichte Oxidschicht auf. Sie kommen häufig in Turboladern, Luftfahrt-Dichtungen und Pumpen zum Einsatz.
Wenn Korrosion der entscheidende Feind ist, spielen Nistelle®-Legierungen ihre Stärken aus. Sie widerstehen Lochfraß, Spaltkorrosion und Spannungsrissen – auch in chloridhaltigen und sauren Medien, typischen Szenarien der Öl- und Gas- oder Chemieindustrie.
Deloro®-Legierungen aus dem NiCrBSi-System bieten verschleißfesten Schutz bis rund 315 °C. Ihre Härte entsteht durch Borid- und Silizidphasen. Von 20 bis 60 HRC stehen verschiedene Varianten bereit. Darunter eben auch die besonders widerstandsfähige Deloro 60.
Für Anwendungen, bei denen Abrieb das Hauptproblem ist, bieten Delcrome®-Legierungen auf Eisenbasis robuste Lösungen. In korrosionsintensiven Umgebungen – etwa im Marinebereich – kommen die korrosionsbeständigen Varianten zum Einsatz.
Für den biomedizinischen Dentalbereich fertigt Deloro nach ISO 13485 zertifizierte Co- und Ni-basierte Legierungen – eine Alternative zu Gold und Platin, optimiert für Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Anforderungen von Kronen und Brücken.
Deloro bietet ein breites Spektrum an metallischen Werkstoffen, das unterschiedlichste Anwendungen abdeckt. Dazu zählen die oben genannten kobaltbasierten Legierungen wie Stellite® und Tribaloy®, ebenso wie Nickel- und Eisenbasislegierungen. Darunter Speziallösungen für extreme Temperaturen und Drücke. Die Auswahl richtet sich immer nach der dominanten Verschleißart: Bei abrasiven Belastungen sind Legierungen mit hohem Karbidanteil besonders geeignet, bei adhäsivem Verschleiß kommen zähe Legierungssysteme zum Einsatz.
Nutzung von Vollmaterial
Vollmaterial kommt immer dann zum Einsatz, wenn das gesamte Bauteil über seinen vollständigen Querschnitt hinweg hohen Belastungen ausgesetzt ist. Die Eigenschaften der Legierung stehen dann überall im Bauteil zur Verfügung – eine robuste Lösung für extreme Abrieb-, Druck- oder Temperaturbeanspruchung. Deloro fertigt solche Vollmaterial‑Komponenten mittels Guss-, pulvermetallurgischer oder Schmiedeverfahren und passt sie gezielt an den jeweiligen Einsatzfall an.
Einsatz von Beschichtungsmaßnahmen
Beschichtungen bieten dagegen Vorteile, wenn nur definierte Bereiche eines Bauteils hohen Verschleißlasten ausgesetzt sind. Hier können kosteneffiziente Grundmaterialien mit hochverschleißfesten Oberflächen kombiniert werden. Das ist wirtschaftlich, materialeffizient und erhöht die Lebensdauer, ohne das gesamte Bauteil aus teurem Hochleistungswerkstoff herstellen zu müssen.
Beschichten, schützen, verstärken: Technologien für verschleißkritische Komponenten
Beschichtungen haben im industriellen Umfeld vor allem eine Aufgabe: gezielten Schutz schaffen. Vom stoffschlüssigen Auftragschweißen über präzise PTA-Verfahren bis hin zu thermischen Spritztechnologien wie HVOF oder Plasma-Spritzen. Jede Methode hat ihre Stärken und eröffnet Möglichkeiten, Komponenten länger haltbar, widerstandsfähiger und wirtschaftlicher zu machen. Dieses Kapitel gibt einen kompakten Überblick über die wichtigsten Verfahren und ihre Einsatzfelder.
Wenn es um zuverlässigen maßgeschneiderten Oberflächenschutz geht, gehört das Auftragschweißen zu den wichtigsten Techniken. Dabei wird eine widerstandsfähige Schicht gezielt auf den Grundwerkstoff aufgebracht, die vor Abrieb, Reibung oder Korrosion schützt. Häufig kommt hierbei Fülldraht und Fülldrahtelektroden zum Einsatz, da er eine gleichmäßige Materialzufuhr ermöglicht und damit eine konstante Schichtqualität sicherstellt.
Besonders leistungsfähig ist das PTA-Schweißen, das eine präzise Steuerung der Schichtdicke ermöglicht. So lassen sich selbst stark beanspruchte Oberflächen von Turbinenkomponenten oder Ventilen dauerhaft schützen. Für jede Anwendung stehen passende Zusatzwerkstoffe zur Verfügung, die optimal auf die Belastung abgestimmt sind.
Nicht nur das Schweißen bietet zuverlässigen Schutz vor Abnutzung. Auch thermische Spritzverfahren wie HVOF (High Velocity Oxy Fuel) oder das Plasma-Spritzen haben sich in der Praxis bewährt. Sie ermöglichen das Auftragen besonders dichter und haftfester Schichten, die Abrieb und Korrosion effektiv standhalten. Ein weiteres Beschichtungsverfahren ist das Arc-Spraying. Hier werden entsprechende Zusatzwerkstoffe mithilfe eines Lichtbogens geschmolzen, fein zerstäubt und gleichmäßig auf die Oberfläche aufgetragen. Das Ergebnis sind homogene Beschichtungen mit hoher Haftfestigkeit. Solche Beschichtungen eignen sich ideal für Bauteile, die starken Druck- und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
Urformung und moderne Fertigung: Vom Guss bis zu additiven Verfahren
Von präzisen Gussprozessen über metallischen 3D Druck bis hin zu hochverdichteten HIP Bauteilen bietet Deloro unterschiedliche Wege, um Komponenten exakt auf ihre Belastung auszulegen. Jedes Vorgehen hat eigene Stärken – ob maximale Dichte, komplexe Geometrien oder robuste Vollmateriallösungen.
Guss ist immer dann die richtige Wahl, wenn ein Bauteil extreme Belastungen dauerhaft aushalten muss. Deloro setzt dafür auf präzise Gießverfahren wie Feinguss oder Vakuum-Feinguss, mit denen sich komplexe Geometrien und hochwertige Oberflächen realisieren lassen. Die fertigen Produkte bestehen dann vollständig aus verschleißbeständigen Kobalt‑, Nickel‑ oder Eisenbasislegierungen und behalten ihre Stabilität auch bei hohen Temperaturen oder starken Lastwechseln. Vollmaterialkomponenten sind weniger anfällig für Oberflächenschäden, lassen sich bei Bedarf nachbearbeiten und am Ende ihres Lebenszyklus recyceln – ein Vorteil sowohl für die Betriebssicherheit als auch für die Kreislaufwirtschaft.
Deloro bietet von Sandmasken-Guss bis hin zu Vakuum-Feinguss für jede Anwendung bzw. angestrebte Verschleißschutzlösung das richtige Guss-Verfahren.
Additive Fertigung eröffnet im Verschleißschutz nahezu unendliche Möglichkeiten in der Herstellung bestimmter Komponenten – besonders dann, wenn Bauteile komplexe Geometrien, individuelle Anpassungen oder Leichtbau erfordern. Deloro nutzt metallischen 3D Druck vor allem für kritische Komponenten, die sich konventionell nur schwer herstellen lassen oder in kleinen Stückzahlen benötigt werden. Cobalt Chrom basierte Pulver zeichnen sich durch hohe Verschleiß , Korrosions und Temperaturbeständigkeit aus und ermöglichen Bauteile, die direkt in hochbelasteten Anwendungen bestehen. Dank strenger Deloro Qualitätssicherung erreichen gedruckte Komponenten die gleiche Material- und Funktionsqualität wie klassisch gefertigte.
Beim heißisostatischen Pressen (HIP) werden metallische Komponenten unter hoher Temperatur und gleichmäßigem Gasdruck vollständig verdichtet. So entstehen extrem homogene und porenfreie Werkstoffe – ideal für sicherheitskritische Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, Energie, Medizintechnik oder Öl und Gas. HIP eignet sich sowohl zur Nachverdichtung gegossener, additiv gefertigter oder pulvermetallurgischer Teile als auch zur Herstellung bi-metallischer Komponenten über das sogenannte „HIP Cladding“, wenn Schweißen oder Gießen keine ausreichende Qualität liefern, die Geometrien zu komplex sind bzw. herkömmliche Fertigungsverfahren dadurch unwirtschaftlich werden. Deloro bietet dafür speziell entwickelte HIP Pulver, unter anderem für anspruchsvolle Anwendungen wie der Nukleartechnik.
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