Wieder wie neu

Reparatur - Für das Maschinenbauunternehmen Schmidtke & Sohn hat der Oberflächenspezialist Pallas die Reparatur der Verschleißflächen von zwei Richtachsen für ein Knüppelwalzwerk durch Laserauftragschweißen übernommen.

11. September 2019
Wieder wie neu
Hochpräzise erfolgt die Regenerierung der vorgewärmten Richtachse mit einem drei Millimeter großen Brennfleck per Laser. (Quelle: Schmidtke & Sohn Maschinenbau)

Seit über 70 Jahren hat sich Schmidtke & Sohn auf Einzelteilfertigung in den Bereichen Zerspanungstechnik, Instandsetzung und Neuanfertigung für die Montan- und Kiesindustrie spezialisiert. Rund 80 Prozent des Umsatzes erwirtschaftet das Unternehmen mit Reparaturen und Neuanfertigung von Bauteilen für die großen stahlproduzierenden Unternehmen im Ruhrgebiet. Schnelligkeit, Zuverlässigkeit der Umsetzung sowie absolute Termintreue machen das Unternehmen zum gefragten Partner, wenn kritische Bauteile ausfallen. So wird hier bei einem Notfall in nur 20 Stunden ein neuer 1.200 Millimeter langer Bolzen mit 200 Millimetern Durchmesser für die Traverse eines Gießkrans gedreht oder der Lagerschaden im Fahrwerksgetriebe einer Stahlwerkskokille in nur vier Tagen behoben.

Seniorchef und Geschäftsführer Axel Schmidtke ist gelernter Drehermeister und im Vertrieb immer noch Ansprechpartner für langjährige Kunden. Das Tagesgeschäft und die Produktion verantwortet seit acht Jahren sein Sohn Marc, der nach der Ausbildung zum Dreher ein BWL-Studium anschloss.

»Teuer reparieren kann jeder«, lacht Axel Schmidtke. Sein Sohn Marc ergänzt: »Wir suchen stets die bestmögliche Lösung, die Kunden so kostengünstig und schnell wie möglich zufriedenzustellen.«

Verschlissene Richtachsen

So ein Spezialfall waren auch zwei Richtachsen, die im Knüppelwalzwerk der Arcelor-Mittal Hochfeld GmbH in Duisburg ihren harten Dienst leisten – jede drei Tonnen schwer, 3.500 Millimeter lang und an der dicksten Stelle mit einem Durchmesser von 580 Millimetern. Sie waren trotz des verwendeten hochvergüteten Werkstoffs 34CrNiMo6 stark verschlissen. Das Walzwerk beauftragte Schmidtke & Sohn zunächst nur mit der kompletten Instandsetzung einer Achse – inklusive De- und Remontage. So galt es, insgesamt zwölf Einzelkomponenten – Achse mit Antriebshülse, Ritzelwelle, komplette Lagerung und axiale Verschiebung – zu reparieren.

Eine besondere Herausforderung bedeutete dabei der starke Verschleiß der Achse an der Stelle, wo das Richtrad aufsitzt und die Kräfte folglich am stärksten wirken. Neuanfertigung war aus Kosten- und Zeitgründen keine Option.

Da die Achse stoßartig belastet wird, fiel auch thermisches Beschichten wegen des Abplatzrisikos aus. Durch den erhöhten Kohlenstoffgehalt ist der Werkstoff zudem schwierig zu schweißen, da er zu Rissbildung oder, wie in diesem Fall, zu unerwünschter Aufhärtung neigt.

Bei der Ultraschallprüfung der Achse durch Schmidtke & Sohn zeigten sich nach der Demontage bereits Risse, sodass Schmidtke & Sohn konventionelle Schweißmethoden als nicht prozesssicher ausschloss. Als Lösung wählte man deshalb Laserauftragschweißen und zog dafür den Oberflächenspezialisten Pallas hinzu.

Bei diesem Verfahren schmilzt Pallas per Laserstrahl ein schichtweise per Düse eingestrahltes Pulver und eine dünne Randschicht der Grundwerkstoffoberfläche eng fokussiert auf. Dabei verbinden sich die beiden Werkstoffe zu einer schmelzmetallurgisch angebundenen Schicht mit geringer Aufmischung. Sie haftet auch bei extremer Belastung dauerhaft.

Die auf eine kleine Fläche und wenige Sekunden begrenzte Energiezufuhr gewährleistet eine verzugsfreie Bearbeitung des Werkstücks. Anhand eines Probestücks machte Pallas zunächst verschiedene Schweißversuche mit einem Hochleistungslaser. Nach Freigabe der Schweißprobe durch das Walzwerk erfolgte die Umsetzung bei Schmidtke & Sohn im Werk. Nach entsprechenden Umbauten konnte der von Pallas mitgebrachte Laser nebst Optik an die UP-Schweißanlage angeschlossen werden.

Spezifisches Know-how

Angesichts der Größe der zu bearbeitenden Fläche von 370 Millimetern Durchmesser auf einer Länge von 330 Millimetern war sehr spezifisches Know-how gefordert. Deshalb betreute Pallas-Geschäftsführer Stephan Kalawrytinos diese Aufgabe selbst.

Der sehr genau zu führende Prozess musste in der für den Spezialisten unbekannten Umgebung so eingerichtet werden, dass die Schweißnaht erfolgreich appliziert werden konnte. Dazu galt es nicht nur, die Besonderheit des Werkstoffs genau zu kennen, sondern auch eine ausgeklügelte Temperaturführung zu gewährleisten. Mit der Flamme wurde der entsprechende Bereich jeweils vorgewärmt und, mit Temperaturfühler versehen, eingepackt. Auch während des Laserauftragschweißens wurde das Bauteil permanent weiter gewärmt.

Um auf Nummer sicher zu gehen, setzten die Spezialisten von Pallas zum Schweißen den gleichen Laser ein, der schon in den Vorversuchen genutzt wurde. Dabei arbeiteten sie mit einem drei Millimeter großen Brennfleck, um die zweilagige Beschichtung aufzuschweißen.

Das händische Auftragen der Schichten im Zehntelmillimeterbereich erforderte beim Schweißen mit der langsam verfahrenden Schweißvorrichtung höchste Präzision – und das zehn Stunden lang je Lage. Die anschließende Überprüfung durch Schmidtke & Sohn wies nach, dass keine Lunker bei der Bearbeitung entstanden waren und die Beschichtung auch bei Belastung nicht abplatzt.

Zwischenzeitlich hatte das Walzwerk einen zweiten Auftrag für eine weitere Richtachsenreparatur bei dem Dinslakener Reparaturbetrieb platziert und dieser die erforderlichen Arbeiten daran bis zur Schweißvorbereitung auch schon umgesetzt.

Dadurch konnte Pallas mit der Regenerierung dieser Achse per Laserauftragschweißen nahtlos an den ersten Auftrag anschließen, sodass entsprechende Rüstzeiten entfielen. Nach insgesamt nur zwei Monaten und einer Woche Bearbeitungszeit erhielt das Walzwerk beide Walzen voll funktionsfähig zurück.

Erschienen in Ausgabe: 02/2019
Seite: 30 bis 31

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