Hilfe bei Materialwahl für Messer einer Messermühle

Hallo,

ich komme aus einer völlig anderen Branche (Analytik von Umweltproben) udn habe derzeit ein Problem, bei dem ich Hilfe brauche. Uns steht ein Projekt vor, bei dem Bodenproben analysiert werden sollen. Dazu müssen die Bodenproben (nur die größten Steine werden entfernt) in solch einer Mühle bei bis zu 3000 U/min zerkleinert:

http://www.foodprocessing-technology.com/contractors/processing/sympak-stephan/sympak-stephan3.html

Das problem sind hierbei die Messer. Dir Original-Messer taugen nichts. Bisher haben wir Nachbauten aus 1.4307 (X2CrNi18-9) Stahl (ich hoffem die Bezeichnung ist so korrekt). Allerdings sind diese viel zu weich und verschleißen zu schnell, da die Proben teilweise noch Steine und ähnliches enthalten. Dazu kommt noch, dass der Boden mit Trockeneis auf -70°C abgekühlt wird - das macht vermutlich auch nicht jeder Stahl mit.
Nun wurde vorgeschlagen, die Messer aus Hardox 450 bis 550 fertigen zu lassen - der Produktbeschreibung nach scheint der Stahl dafür geeignet zu sein. Aber ist er das wirklcih?

Dazu kommt noch das Problem, dass die Messer entweder nach unten gekröpft sein müssen oder etwas angeschweißt werden muss, um den unteren Totraum im Kessel mit auf zu wirbeln.

Wie gesagt, ich bin eig. völlig fachfremd und entschuldige mich schon mal, wenn die Produktbezeichnungen unt Terminologien falsch sind. Falls etwas unklar sein sollte, fragt bitte. Über Hilfe würde ich mich sehr freuen!

Vielen Dank schonmal.

weio

Kurz Vorweg: Das die Messer der Maschine die Belastung nicht mitmachen ist logisch, da die Maschine von den Angaben her nicht dafür gemacht ist, Bodenproben zu zerkleinern, vor allem nicht bei 3000 Umdrehungen pro Minute.
Die Belastung die Tomaten und ähnliches der Maschine zumuten sind vermutlich 30 mal geringer als die einer Bodenprobe mit Steinen drin.


Also wenn wir von den Eigenschaften ausgehen, die der Stahl liefern soll:
1. Verschleißfestigkeit
2. Einsatzbereich bei Minus-Temperaturen des Schnitt/Brechguts
3. passende Standzeit

Dann lange Ich erstmal bei höherlegierten Stählen wie dem 1.2379 oder 1.2436 vielleicht auch ein 1.2990.Alle diese Stähle erreichen mit passender Wärmebehandlung eine höhere Härte als Hardox 550 oder Hardox Extreme.
Das große Problem; der Arbeitsbereich von der Temperatur geht von keinem dieser Stähle tief genug, bei -70° gekühltem Boden kann man geschätzt von -40° an der Schneide ausgehen.

Wäre es wohl möglich einige Maße zu dem original Messer zu bekommen?Oder eventuell eine Skizze?
Damit könnte man dann eher Abschätzen, wie fein die Schneide ist.

die von Dir genannte Maschine wird die Anforderungen für die Herstellung verwertbarer Bodenproben nicht erfüllen können, denn dafür ist sie nicht gemacht.
Meines Wissens werden Bodenproben in einer Kugelmühle gemahlen und nicht in einem Großmixer geschreddert. Außerdem würde deine Bodenprobe in dem von dir genannten Gerät unweigerlich mit dem Abrieb der Messer - egal welcher Stahl - verunreinigt.


Wieso sollen die Proben denn tiefgefroren werden? 
Ist das enthaltene Wasser irgendwie wichtig?   

Wieso bleiben Steine >2mm drin? 

@Blechbaron: Das ist leider wahr, die Maschine ist nicht dafür ausgelegt - allerdings gibt es eigentlich keine Alternativen. Vorraussetzung ist, dass die Bodenprobe (wir reden von mehrerer Kilo) auf einmal im unaufgetauten Zustand zerkleinert und homogenisiert wird. Damit fällt die Kugelmühle raus - sowohl wegen der Größe, der Vorderung nach der Kühlung und weil die Böden nicht vorgetrocknet werden dürfen.

Das sind Forderungen die uns das Leben schwer machen, aber vom Auftraggeber und auch der Behörde gestellt sind, leider.

Was die Verunreinigung angeht ist diese hier sekundär - analysiert werden soll auf ein zugesetzten Stoff, da stört das Metall nicht. Zumal auch bei einer Kügelmühle mit Abrieb zu rechnen ist.

@noobrider: Was die Belastung angeht siehe oben - dass die Messer keine große Halbwertszeit haben ist leider auch klar. Uns geht es eher darum, dass wir die Messer nciht nach jeder Nutzung tauschen müssen.
Bilder der Messer werde ich versuchen zu oragnisieren - ich kann aber jetzt schon sagen, dass die Schneide eher grob ist (wie auch das ganze Messer - so weit ich mich erinnere wa es ca 5 mm dick und 15-20 cm lang). Hinzu kommt noch, dass die eigentliche Schneide bei den bisherigen Edelstahlmessern eh sehr schnell schartig wirkt - eine zerkleinernde Wirkung bleibt dennoch vorhanden und das reicht aus :)
Vielen Dank für die Tipps hinsichtlich der Stahlsorten - ich werde mir die mal näher anschauen.

Also wenn es darum geht dann einen "Keil" zu haben der mit der Geschwindigkeit der Maschine arbeitet und verschleißfest ist, würde Ich tatsächlich mal den 1.2436 und den 1.2990 in Betracht ziehen. Mit passender Wärmebehandlung dürften diese verschleißfester sein als Edelstahl-Blech und stehen Hardox 550 lediglich in der Kerbschlagzähigkeit bei Kälte nach.


Zur passenden Wärmebehandlung:
sowohl der 1.2436 als auch der 1.2990 sollten gehärtet werden, da sie im Auslieferungszustand "Butterweich" sind.
Lohnhärtereien gibt es zur genüge , im besten Fall lässt man den Erbauer des neuen Messers über die Härterei entscheiden (meist können die Erbauer es selbst oder haben passende Ansprechpartner).

Ich wiederhole: Wichtig ist, dass der Stahl gehärtet und angelassen wird! Diese beiden Schritte machen den Unterschied zum Edelstahl-Blech erst aus!

Auch hier die Empfehlung: Erklärt der Härterei und dem Erbauer des Messers was es ca können soll, die wissen dann welche Parameter das Messer dafür günstigerweise erhält. (aus dem Bauch heraus: Ansprunghärte liegt bei ~63 HRC und nach dem anlassen sollten ca 58-60 HRC übrig bleiben, das garantiert die nötige Festigkeit und Schnitthaltigkeit)

Hallo weio wie schon geschrieben.
Diese Maschine ist für diese Arbeit nicht geeignet.
Hardox ist laut Datenblatt bedingt kaltzäh, (Prüftemperatur -40°C )
hat aber wohl nicht die nötige Härte.
Was unterhalb von – 40°C passiert, ist aber auch nirgends nachzulesen.
Steine sind im Grunde nur mit einem Brecher zerkleinerbar.
Messer sind dafür nicht geeignet.

 

@noobrider : Die von Dir vorgeschlagenen Stähle sind alle nicht kaltzäh und deshalb nicht geeignet.
Schau mal hier:

http://werkstoffprüfer-blog.de/?p=230

da steckt ganz gut Fachwissen drin.

Ich habe mir vor vielen Jahren mal einen Gartenhäcksler gebaut.
Darin habe ich Messer aus 1.2550
Dieser Stahl gilt als sehr schlagzäh.
Durch den Häcksler schmeiße ich auch Wurzelstrünke, da bleibt es nicht aus, dass gelegentlich auch mal Steine dabei sind.
Bis heute haben sich die Messer sehr gut bewährt.

http://www.doerrenberg.de/uploads/tx_c1x1downloads/1.2550_de.pdf

Allerdings ist auch dieser Werkstoff nicht für Arbeiten bei niedrigen Temperaturen geeignet.

 

Gruß Heinz ,

(dem zu - 70°C und Steinen leider auch nichts einfällt)

@Heinz:

Danke für den Link! Wühl mich mal da durch.
Kaltzäh war auch das größte Problem bei der Werkstoffauswahl, deshalb habe Ich das kaltzäh mal nen Moment außen vor gelassen und die Stähle nach ihrem sonstigen Einsatzbereich ausgewählt. Zumal keiner gerade wirklich sagen kann, WIE kalt ist die Erde wirklich und wie sehr wird das Messer dabei abgekühlt... es könnte theoretisch sein, dass keiner Stähle tatsächlich unter den Gefrierpunkt geht.

1.2436
http://www.doerrenberg.de/uploads/tx_c1x1downloads/1.2436_de.pdf

1.2990
http://www.premium-stahl.de/stahl-produkte/produktuebersicht/3-premium-12990

Wobei der 1.2550 natürlich eine klare Alternative darstellt, den hatte Ich nicht auf dem Schirm. :)

Also soll ein Brocken Eis mit Erde und Steinen pulverisiert werden. Bei dem Mixer kommt vermutlich eher Granulat raus. Außerdem taut die Probe im mixer doch auch auf, oder soll der ganze Kram tiefgekühlt geschreddert werden?
Ich wage mal die Prognose, daß das nicht funktionieren wird, egal, welche Messer Du montierst.
Das ist keine geeignete Maschine, für die Aufgabe brauchst du einen Brecher.
http://www.fritsch.de/produkte/mahlen/backenbrecher/


Wohl wahr. Das Ding ist für Lebensmittel. Mit einem Küchenmixer rührt man auch keinen Beton an. M.E. führt diese Diskussion zu keinem Ziel. Selbst wenn die Messer halten sollten, wird die Motorwelle vermutlich nicht überleben.

Vielleicht wäre eine Hammermühle das Richtige?
Wobei die Temperaturfrage immer noch nicht geklärt ist.
Es wäre ja unschön, wenn so ein Gerät auseinander fliegt.
Sehr interessante Thematik ich werd mich mal da rein vertiefen.

@noobrider : Der 1.2550 ist bei "normalen Temperaturen" recht gut geeignet, als kaltzäh gilt er aber leider auch nicht.

Gruß Heinz

Wie verhält sich eigentlich Cronidur® 30 bei so tiefen Temperaturen?

Wird in der Raumfahrt als Lagermaterial bei Turbopumpen für flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff verwendet, wäre also einen Versuch wert.

Grüße Willy

und dann gibt es noch die richtigen Exoten wie z.B. Phynox