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Interessant: 'weicheres' Hartmetall hält länger

Dass die Schweizer Werkzeughersteller im Weltmarkt eine führende Position einnehmen, liegt nicht nur am Know-how der Beschichter und Werkzeughersteller, sondern auch an deren Hartmetall-Zulieferer. Sie sind die technologische Basis aller Hartmetallwerkzeuge. Das Schweizer Unternehmen Extramet ist eine Top-Adresse in diesem Sektor. Heinz Westermann (Leiter F&E, Extramet AG) zeigte auf, dass die richtige Auswahl des Substrats entscheidend ist, um die Standzeit und Prozesssicherheit zu erhöhen.

Generell wird die enorme Härte (800–2000 HV) des HM-Substrats durch den Anteil des Wolframcarbids beeinflusst. Die Zähigkeit wird durch das Bindemetall Cobalt, Nickel oder Eisen generiert. Die Hartmetall-Entwicklung geht in Richtung höherer Härte bei höherer Zähigkeit. Das ist aber alles andere als leicht zu realisieren. Zwar gehen die Entwicklungen stetig in diese Richtung, doch Quantensprünge sind nicht zu erwarten.

Bruchzähigkeit entscheidend

Entscheidend für die Werkzeugstandzeit ist, neben der Härte, die Bruchzähigkeit. Sie beeinflusst die Stabilität an der Schneide massgeblich. Die Bruchzähigkeit ist beim Schruppfräsen entscheidender als die Härte. Beim Schruppfräsen anspruchsvoller Werkstoffe kann es sinnvoll sein, kein Feinstkorn (bringt hohe Härte) zu verwenden, weil dadurch die Bruchzähigkeit sinken würde. Anstelle von Feinstkorn (0,8 µm Korngrösse) sollte ein 1,2-Mikrometer-Substrat eingesetzt werden: Zwar verringert sich die Härte, aber die Verschleissfestigkeit wird erhöht, weil die Bruchzähigkeit der grobkörnigen Hartmetallsubstrate grösser ist. Bei der Verwendung der gröberen Sorte konnte die Standzeit in einem Anwendungsfall sogar verdoppelt werden, obwohl die Härte des grobkörnigeren Hartmetalls deutlich geringer ist.

«Weichere» Hartmetalle z. T. die bessere Wahl

Fazit: Grobkörnigere und damit weichere Hartmetallsorten bringen für spezifische Anwendungsfälle deutlich bessere Ergebnisse. Betrachtet man zusätzlich die Rolle der Beschichtungen, die Oberflächenhärten von 2200 HV bis 3500 HV haben, können zähe Hartmetallsorten mit entsprechenden Beschichtungen gerade für Schruppbearbeitung die optimale Wahl sein.

Werkzeug Kühlschmierstoff

Der Übergang von den Hartmetall-Substraten hin zu flüssigen «Werkzeugen» ist nahezu fliessend. Das machte Nikolaus Jochum von Blaser Swisslube deutlich. Fakt ist, der richtige Kühlschmierstoff ist für eine prozesssichere Zerspanung in vielen Fällen matchentscheidend, weil durch KSS der Zerspanungsprozess besser beherrschbar wird. Insbesondere bei den schwer zerspanbaren Materialien und kritischen Operationen.

Die Wahl des richtigen KSS kann entscheidend sein, wie an folgendem Beispiel deutlich wurde: 60 % mehr Spanvolumen konnten beim Taschenfräsen von Titan (TiAl6V4) erreicht werden allein durch Änderung des KSS. Abbruchkriterium des Fräsversuchs war der Werkzeugverschleiss von > 0,2 mm.

Signifikanter Einfluss auf die Werkzeugstandzeit

Ursache für solche Leistungssteigerungen ist u. a. die Schmierung. Hier stehen die Reduzierung der Reibung und der Klebeneigung zwischen Schneid- und Werkstoff sowie Minderung der erforderlichen Kräfte (Leistung) im Fokus. Der entstehende Schmierfilm und die Ausbildung einer Triboschicht haben einen signifikanten Einfluss auf die Werkzeugstandzeit.

Eine dritte wesentliche Aufgabe kommt dem KSS im Bereich der Spülung zu. Gerade in der Hochvolumenzerspanung ist die sichere Spanabfuhr einer der ganz entscheidenden Punkte, um die Prozesssicherheit hochzuhalten. Hier hat der KSS die Aufgabe, den Abtransport der Späne aus der Zerspanungszone und dem Maschinenraum effizient zu gewährleisten.

Weitere Vorteile von KSS

Auch wenn nach wie vor viele Zerspaner von der Trockenbearbeitung träumen, liegen die Vorteile von KSS klar auf der Hand. Der KSS sorgt für die Bindung von Spänen/Partikeln, erhöht durch Wärmehaushalt eine präzise Fertigung, sorgt für eine saubere Maschine, verlängert die Werkzeugstandzeiten und sorgt schliesslich für eine Reduzierung von Nachbearbeitungsschritten. Wenn die Anwender für ihre Bearbeitung noch dazu den richtigen KSS auswählen, kann auch die Produktivität erheblich gesteigert werden.

So weit der zweite Teil zum Swissmem Zerspanungsseminar. Im dritten Teil (SMM 5/2013) werden Roll-Prozesse, Pulsplasmanitrierung und Werkzeugspannmittel in den Fokus rücken. <<

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