Explosive Metallbearbeitung
Explosive Aushärtung von Metallen
Seit mehr als einem halben Jahrhundert werden einige technische Produkte mittels einer durch die Detonation eines Sprengstoffs ausgelösten Druckwelle gehärtet. Dies ist eine der wenigen Methoden, um die Konstruktionsauswirkungen des Sprengstoffs zu nutzen und Materialien mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere höherer Festigkeit und Härte, bis in eine beträchtliche Tiefe unter der Oberfläche zu erhalten. Diese Methode wurde vor allem bei der Verstärkung von Hadfield-Stahlgussstücken eingesetzt. Es handelt sich um einen manganlegierten austenitischen Stahl, der hoch gehärtet werden kann und für Teile verwendet wird, die starken Stößen und Verschleiß ausgesetzt sind. Einer der Vorteile der explosiven Aushärtung ist die Möglichkeit, komplexere Bauteile zu härten. Diese Methode konkurriert mit der herkömmlichen mechanischen Verfestigung, bei der es bereits während der Aushärtung zu volumetrischen Veränderungen und Verschleiß kommt. Ein klassisches Beispiel für diese Technologie ist die explosive Aushärtung von Eisenbahnschwellen, Brecherelementen oder Komponenten von Bergbauanlagen. Der Schwerpunkt liegt jedoch eindeutig auf der Aushärtung von Eisenbahninfrastrukturkomponenten, seien es ganze Herzstücke, Einlagen und Flansche oder andere Komponenten.
Aushärtungsmechanismus
Die Detonation eines hochexplosiven Sprengstoffs in engem Kontakt mit dem Metall erzeugt eine Hochdruckstoßwelle (etwa 20 GPa) von sehr kurzer Dauer. Die durchlaufende Stoßwelle und die reflektierten Wellen erzeugen mehr oder weniger Defekte im Kristallgitter des Metalls (Leerstellen, Versetzungen, Verzwillingung). Auf diese Weise erhöht sich die Festigkeit und Härte des von der durchlaufenden Stoßwelle bearbeiteten Metalls ohne nennenswerte Verformung. Darüber hinaus behält das Material trotz der erheblichen Verfestigung und Härtesteigerung eine relativ hohe Zähigkeit, die sogar höher ist als die von konventionell kaltverformtem Stahl bei gleichem Härtegrad. Bei Manganstahl (Hadfield) kann der Härtezuwachs bis zu einer durchschnittlichen Tiefe von 25 mm gemessen werden. An der Oberfläche des Metalls kann normalerweise eine Härte von 350 HB oder mehr erreicht werden, verglichen mit der Ausgangshärte, die nach der Homogenisierung etwa 180 bis 200 HB beträgt. Die Härte nimmt in der Tiefe kontinuierlich bis auf den ursprünglichen Härtegrad des Materials ab.
Der Prozess des Härtens von Eisenbahnherzstücken wird gemäß den Anforderungen der EN 15689 oder gemäß den Kundenanforderungen und entsprechenden ausländischen Normen durchgeführt.
Der Prozess des Härtens von Eisenbahnherzstücken wird gemäß den Anforderungen der EN 15689 oder gemäß den Kundenanforderungen und entsprechenden ausländischen Normen durchgeführt.
