Werkstoff von Wägezellen aus legiertem Stahl

2026-05-19

---

In den vergangenen drei Monaten haben wir mit drei Kunden Gespräche über Haltbarkeitsprobleme von Wägezellen aus legiertem Stahl (nicht von uns geliefert) geführt, die in Bodenwaagen und Fahrzeugwaagen eingesetzt werden. Obwohl wir in der Vergangenheit eine beachtliche Menge an Wägezellen aus legiertem Stahl für ähnliche Anwendungen verkauft haben, haben wir uns vor einigen Jahren entschieden, uns auf andere Marktsegmente zu konzentrieren. Dennoch teilen wir gerne unsere Überlegungen zum Werkstoff von Wägezellen aus legiertem Stahl.

 

Hintergrundinformationen

Für die elastischen Elemente von Wägezellen werden verschiedene legierte Stähle verwendet. Der Einfachheit halber konzentrieren wir uns auf die beiden am häufigsten diskutierten Optionen: 40CrNiMoA und 40Cr.

 

40CrNiMoA gilt allgemein als hochwertiger legierter Stahl für leistungsstarke Wägezellen. Er bietet insgesamt bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere bei Zähigkeit, Härtbarkeit, Ermüdungsfestigkeit, Schlagfestigkeit und Überlastsicherheitsspanne.

 

Im Vergleich dazu ist 40Cr ein wirtschaftlicherer legierter Stahl. Er eignet sich für allgemeine Anwendungen oder Anwendungen mit geringeren Anforderungen, sofern Konstruktion, Wärmebehandlung, Bearbeitung und Qualitätskontrolle gut beherrscht werden. Allerdings bietet er in der Regel eine geringere Sicherheitsspanne als 40CrNiMoA, insbesondere bei Schwerlastanwendungen oder solchen mit häufigen Stößen, Vibrationen oder Überlastungen.

 

Die Materialkosten für 40CrNiMoA liegen in der Regel etwa 30 bis 50 % höher als für 40Cr. Der tatsächliche Preisunterschied hängt von Marktbedingungen, Stahlherkunft, Zertifizierung, Bestellmenge und Anforderungen an die Wärmebehandlung ab.

 

Bitte beachten Sie, dass zwar der Bearbeitungsprozess für unterschiedliche legierte Stähle ähnlich ist, die letztendliche Leistung einer Wägezelle jedoch von weit mehr als nur dem Werkstoff abhängt. Weitere wichtige Faktoren sind das Strukturdesign der Wägezelle, die Qualität der Wärmebehandlung, die Bearbeitungsgenauigkeit, der Spannungsabbau, die Dehnungsmessstreifen-Verklebung, die Temperaturkompensation, die Abdichtung sowie die Endprüfung.

 

Warum 40CrNiMoA für hochwertige Wägezellen bevorzugt wird

Das elastische Element einer Wägezelle muss sich wiederholt innerhalb eines kleinen, kontrollierten Bereichs verformen und in seine ursprüngliche Form zurückkehren, während gute Wiederholbarkeit, geringes Kriechen, geringe Hysterese und langfristige Stabilität erhalten bleiben.

 

Ein höherwertiger legierter Stahl wie 40CrNiMoA bietet eine stärkere Grundlage für diese Anforderungen. Im Vergleich zu 40Cr bietet er typischerweise:

1. Bessere Zähigkeit – hilft der Wägezelle, Stoßbelastungen und versehentliche Überlastungen besser standzuhalten. 
2. Bessere Ermüdungsfestigkeit – wichtig für den langfristigen, häufigen Einsatz. 
3. Bessere Beständigkeit gegen bleibende Verformung – verringert das Risiko einer Nullpunktverschiebung nach Überlastung oder wiederholter Schwerlast. 
4. Bessere Härtbarkeit und Konsistenz der Wärmebehandlung – besonders vorteilhaft für Wägezellen mittlerer und großer Kapazität. 
5. Bessere langfristige mechanische Sicherheitsspanne – wertvoll bei anspruchsvollen Anwendungen wie Bodenwaagen, Plattformwaagen, Trichterwaagen und Systemen mit Vibration oder Stoßbelastung.

 

Mögliche Risiken bei der Verwendung von 40Cr

Eine aus 40Cr gefertigte Wägezelle ist nicht zwangsläufig minderwertig. Werden Werkstoff, Wärmebehandlung und Konstruktion jedoch nicht sorgfältig kontrolliert, können sich die Risiken erhöhen:

1. Geringere Überlastsicherheitsspanne 
2. Höhere Wahrscheinlichkeit für bleibende Verformung und Nullpunktverschiebung 
3. Verkürzte Ermüdungslebensdauer bei häufiger Belastung 
4. Größere Herausforderungen in rauen Umgebungen mit Stoß, Vibration oder Seitenkräften 
5. Mögliche Auswirkungen auf die langfristige Stabilität

 

Es ist wichtig, sich vor Augen zu halten, dass der Werkstoff nur ein Faktor ist. Eine gut konstruierte und gut gefertigte Wägezelle aus 40Cr kann in geeigneten Anwendungen weiterhin zufriedenstellend funktionieren. Ebenso kann selbst ein hochwertiger Werkstoff keine gute Leistung garantieren, wenn andere Fertigungsprozesse nicht ordnungsgemäß kontrolliert werden.

 

Anwendungsüberlegungen

Für leichten oder gelegentlichen Einsatz können bei sachgemäßer Fertigung Wägezellen aus 40Cr durchaus akzeptabel sein.

 

Für Anwendungen mit häufigem Be- und Entladen, Schwerlastbetrieb, Stoß oder Vibration, hoher Kapazität, industriellen Umgebungen oder Anforderungen an hohe Stabilität und Zuverlässigkeit – wie Bodenwaagen und Fahrzeugwaagen – empfehlen wir hingegen Wägezellen aus 40CrNiMoA in Kombination mit einer soliden Konstruktions- und Fertigungskontrolle.

 

Fazit

40CrNiMoA wird für hochwertige Wägezellen aus legiertem Stahl im Allgemeinen bevorzugt, da er bessere Zähigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Schlagfestigkeit und eine langfristige mechanische Sicherheitsspanne bietet.

 

Während 40Cr in kostensensiblen oder weniger anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden kann, bietet er in der Regel eine geringere Sicherheitsspanne. Für Kunden, die höhere Haltbarkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit benötigen, verdient die Materialwahl sorgfältige Überlegung.

 

Kurz gesagt: Der Werkstoff ist nicht der einzige Faktor, aber eine der wichtigen Grundlagen für die Qualität einer Wägezelle.

 

Alvin Wu

Geschäftsführer