mo Magazin für Oberflächentechnik • Ausgabe 12-2015

Mehr Anlagenverfügbarkeit, konstante Oberflächen und niedrigere Betriebskosten durch Longlife-Schleuderräder

Schleuderradstrahlen mit minimaler Wartung

Wurfschaufel, Schaufelrad und Panzerungen unterliegen einem konstanten Verschleiß – je weicher die Oberfläche oder je abrasiver das Strahlgut, desto schneller entsteht Verschleiß. Deshalb sind Longlife-Schleuderräder ein vielversprechender Ansatz, um die Betriebskosten zu minimieren.

Die Kosten durch zu stark verschlissene Schleuderräder werden oft unterschätzt. Denn mit zunehmendem Verschleißgrad wachsen die Strahlzeiten, um eine definierte Oberflächengüte zu erhalten. Ab einem gewissen Punkt kann es sogar sein, dass die geforderten Spezifikationen gar nicht mehr erreicht werden. „Oft werden Schaufeln erst dann ausgebaut, wenn sie tatsächlich verschlissen sind und somit kaum noch Strahlmittel an dem Strahlgut ankommt“, weiß Andreas Koal, Gründer und Geschäftsführer von IWM Strahltechnik GmbH, Dautphetal, aus Erfahrung. „Meistens wird eine Strahlanlage in Betrieb genommen – und dann schaut solange niemand mehr in die Anlage, bis offensichtlich wird, dass etwas nicht stimmt.“ Regelmäßige und vorbeugende Wartung oder Inspektionen von Strahlanlagen sind laut Koal für eine betriebssichere Funktion aber notwendig. Das Problem: Mit zunehmenden Auswaschungen auf den Schaufeln kommt es zu einer immer stärkeren Verwirbelung des Strahlgutes, während es über die Schaufel beschleunigt wird. Dadurch werden die Strahlkörner gebremst. Je unebener eine Schleuderradschaufel ist, desto mehr gehen Abwurfgeschwindigkeit und damit Strahlwirkung zurück. Die Lebensdauer von Strahlschaufeln hängt extrem vom Strahlgut und damit der Belastung ab. So können bei kantigem Hartguss als Strahlmittel Wurfschaufeln schon nach 85 Strahlstunden verschlissen sein. Läuft eine Strahlanlage pro Tag acht Stunden unter voller Belastung, wären die Schaufeln also nach etwas mehr als zehn Tagen reif zum Wechseln. Bei besser verträglichem runden Strahlkorn können 650 Stunden bei konventionellen Schaufelwerkstoffen eine Verschleißgrenze darstellen. Das wären im Vergleich zwar immerhin fast 80 Tage. Dennoch ist auch hier ein regelmäßiger Instandsetzungsbedarf notwendig. Insgesamt werden die erhöhten Betriebskosten durch regelmäßige Instandsetzung und Verluste bei der Produktivität durch steigende Strahlzeiten und Anlagenstillstand oft unterschätzt – oder als unabänderlich in Kauf genommen.

Gepanzerte Schleuderräder

Die Alternative zu einem regelmäßigen Wechsel von Strahlschaufeln liegt auf der Hand: härtere Schaufeloberflächen und insgesamt verschleißoptimierte Schleuderräder. Um eine Alternative zu Voll-Hartmetall anbieten zu können, begann Koal Anfang der 90er Jahre sich mit dem Thema gepanzerter Schleuderräder zu beschäftigen und gründete die Firma IWM. 1998 konnten die ersten drei Schleuderräder verkauft werden und inzwischen arbeiten 16 Mitarbeiter am Standort in Dauphetal an der Entwicklung und dem Bau von Schleuderrädern. Die Besonderheit an den IWM Schaufeln ist ein duktiler Grundkörper aus Werkzeugstahl, auf den eine 4-6 Millimeter dicke Hartmetallauflage geklebt wird. Dabei muss die Geometrie so gewählt werden, dass auch mit zunehmendem Verschleiß der Hartmetallauflage die Klebefuge niemals abgetragen oder geschwächt werden kann. Den Vorteil in diesem Konzept gegenüber einer Vollhartmetallschaufel sieht IWM insbesondere in einer höheren mechanischen Stabilität durch den strukturell tragenden, duktilen Werkzeugstahl. Auch sind die Materialkosten niedriger. Insbesondere Schläge im Betrieb oder Spannungen, die sich am Rad durch Verkeilen der Schaufeln mit Strahlgut ergeben, können in einer Kombination aus Werkzeugstahl und Hartmetall besser absorbiert werden. Hierdurch ist Schleuderradstrahlen mit Hartmetall- Verschleißteilen auch betriebssicher geworden. „Wir hatten bisher noch keinen Fall, wo Schaufeln gebrochen sind – bei Vollhartmetallschaufeln sind uns dagegen durchaus Fälle bekannt“, so Koal. „Die Schäden an der Anlage können in einem solchen Fall sehr groß sein.“ Das Unternehmen verfügt inzwischen über ein umfangreiches Sortiment an Schaufeltypen, die auf das IWM-Spezialmaterial umgestellt werden können. Interessenten können auch zunächst nur Schaufeln beauftragen und in einem vorhandenen Schleuderrad verwenden. Darüber hinaus bietet IWM auch ganze, auf Verschleiß optimierte Schleuderräder und Panzerungen für alle anderen verschleißträchtigen Bereiche der Strahlturbine an, so dass sich je nach Anforderungen ein optimierter Verschleißschutz realisieren lässt.

Kosten – Nutzen

Wie teuer ist ein solches Schleuderrad? Bei IWM ist es für ein komplettes Schleuderradaggregat mit Antriebsmotor etwa vier bis sieben Mal teurer, als eine Standardvariante. Dafür kann die Lebensdauer bis zu 50 und in extremen Fällen sogar bis zu 100 Mal länger sein – je nach Anwendung und Strahlgut. Tendenziell amortisieren sich die Zusatzinvestitionen für ein solches verschleißoptimiertes Schleuderrad um so schneller, je abrasiver eine Strahlanwendung ist. Als Beispiel kann eine Anlage mit drei Schleuderrädern bei der Firma Hawle Armaturen GmbH, welche als Strahlmittel GH16 einsetzt, dienen. Die Kosten für die Anlage lagen bei etwa 105.000 Euro – für die vollgepanzerten Schleuderräder mussten nochmal rund 68.000 Euro investiert werden. Zuvor lagen die Standzeiten mit Standard-Schaufeln bei etwa 115 Stunden – mit den IWM-Schaufeln sind es nun 9.500 Stunden. Laut Koal ist Hawle einer der vielen Kunden, die eine Vollausstattung gewählt haben. „Inzwischen will der Meister dort nichts anderes mehr haben – denn Wartung ist kein Thema mehr und er muss nicht ständig die Schleuderräder inspizieren, die Schaufeln wechseln oder die Axial- und Radialpanzerung austauschen“, berichet Koal.

Bei Solida, einem Hersteller von Einsteckwerkzeugen in Remscheid, konnte auch die Standzeit von 160 Stunden auf 8.000 Stunden um das 50-fache gesteigert werden. Wie langlebig die Strahlräder sein können, zeigt ein Exemplar auf dem Bild Seite 44, das 14 Jahre ohne Wartung bei der Firma Siag Industrie GmbH, die Rohre und Ständerwerke für Windkraftanlagen herstellt, gelaufen ist. Laut Koal sind Longlife-Schleuderräder nicht nur für hochabrasive Anwendungen interessant: „Gießereien haben oft große Strahlanlagen mit vielen Schleuderrädern. Und weil sich die Betriebe selber ihre Strahlschaufeln gießen können, gehen sie oft davon aus, dass das die beste und billigste Lösung ist. Wir waren vor kurzem in einer Gießerei, deren Strahlanlage ist so hoch wie unser Firmengebäude – mit 24 Schleuderrädern“, erzählt Koal. „Das Beschaffen oder Herstellen der Schaufeln, die Arbeitszeit und der Anlagenstillstand – viele Betriebe rechnen hier nicht wirklich mit den tatsächlichen Gesamtkosten. Vor allem der Personalaufwand wird gerne unter den Tisch fallen gelassen – nach dem Motto: die sind ja sowieso da.“ Laut ROI-Rechnungen von IWM kann sich ein gepanzertes Schleuderrad innerhalb von zwei Jahren amortisieren. Selbst in ungünstigeren Fällen sollen die Investitionskosten innerhalb von drei Jahren eingespielt sein. „Berücksichtigt man alle Kostenfaktoren, lohnt sich ein Longlife-Schleuderrad wesentlich häufiger, als die meisten Anwender annehmen“, zieht Koal sein Fazit. „Wer unsicher ist, ob sich so ein Longlife-Schleuderrad für ihn lohnt, kann unsere Schleuderräder in einer Art Leasing-Konzept in seinem Betrieb testen.“

mo Magazin für Oberflächentechnik • Ausgabe 12-2015