Verschleißminimierung in der Einzugszone von Nutbuchsenextrudern

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht verschiedene Kombinationen von Werkstoffen und Oberflächenmodifikationen auf ihre Eignung für den speziellen Anwendungsfall der Plastifizierextruder der Firma soplar s.a..<br />Diese Eignung bezieht sich auf die Schaffung eines verschleißoptimierten Werkstoffportfolios für Schnecke, Zylinder und Nutenbuchse. Es wurde ein Tribometer, das heißt eine Vorrichtung zur Simulation der tribologischen Beanspruchung in einer bestehenden Plastifiziereinheit, entwickelt und hergestellt. Bei der Entwicklung wurde speziell auf die Bedürfnisse der soplar s.a. Rücksicht genommen und auf die vergleichende Werkstoffbewertung hinsichtlich Abrasionsbeständigkeit Wert gelegt. Nach intensiver Entwicklung und Fertigstellung sowie sorgfältiger Inbetriebnahme, bei der noch Komponenten ergänzt und das gesamte System optimiert wurde, wurde eine spezielle Auswahl von Werkstoffen und Randschichtmodifikationen unter möglichst praxisnahen Bedingungen getestet. Die unter Modellbedingungen auf Verschleiß beanspruchten Proben wurden auf mehrere Arten ausgewertet, sowohl mittels konfokaler Lichtmikroskopie als auch gravimetrisch durch Wägen auf einer Laborwaage. Ebenso wurden Härteverläufe, Messungen der Oberflächenhärte (Messung der Härte normal auf die Probenoberfläche) sowie Querschliffe angefertigt, wobei Letztere lichtmikroskopisch untersucht wurden.<br />Es hat sich herausgestellt, dass es unter den getesteten Werkstoff-/ Oberflächenkombinationen deutliche Unterschiede im Verschleißverhalten gibt und mit konfokaler Mikroskopie quantitativ beschrieben werden können. Damit ist es möglich, unter den gegebenen Aspekten zulässigen Verschleißvolumens bzw. -abtrags, die für die vorliegende Anwendung aus verschleißoptimierter Sicht optimale Werkstoffkombination zu definieren.<br />Es konnten auch Zusammenhänge zwischen Oberflächenhärte und Verschleißwiderstand ermittelt werden, wobei solche Abhängigkeiten nicht universale Gültigkeit vorweisen. Weiters wurden nitrierte Proben untersucht, die vor der verschleißenden Beanspruchung definiert abgeschliffen wurden, um eine bereits verwendete Schnecke zu simulieren (Nitrieren ist derzeit die Standardbehandlung hinsichtlich Verschleißschutz bei soplar-Extrudern). Dadurch kann nun abgeschätzt werden, ob teilweise verschlissene Schnecken weiterverwendet oder ausgetauscht werden müssen. Es ist nun möglich, in Anbetracht einer (meist von den Prozessspezialisten vorgegebenen) zulässigen Verschleißhöhe diejenige Werkstoff-Randschicht-Kombination mit der höchsten erwarteten Standzeit zu bestimmen, und somit auf Kundenwünsche hinsichtlich Investitionsbereitschaft und gewünschter Verschleißbeständigkeit intensiv einzugehen.