Sandvik Coromants neue GC4325-Sorte bringt eine höhere Standzeit

Sicheres Hochleistungs-Drehen von Stahl

| Redakteur: Matthias Böhm

Die neue Sorte GC4325 erreicht eine höhere Standzeit durch die Erhaltung einer intakten Schneidkante – einer Schneidkante, die das Metall effektiv und ohne Einbussen bezüglich der Oberflächengüte zerspant.
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Die neue Sorte GC4325 erreicht eine höhere Standzeit durch die Erhaltung einer intakten Schneidkante – einer Schneidkante, die das Metall effektiv und ohne Einbussen bezüglich der Oberflächengüte zerspant. (Bild: Sandvik)

>> Jede Woche gibt es Fortschritte im Bereich der Bearbeitungstechnologien, doch sind die Veränderungen selten derart grundlegend, dass sie Fertigungsstätten bedeutende Wettbewerbsvorteile verschaffen. Das Drehen von Stahlwerkstoffen stellt weltweit die häufigste Bearbeitungsart dar. Entsprechend wichtig ist es, hier ein besonderes Augenmerk auf den Zerspanungsprozess zu legen.

Aufgrund der Notwendigkeit, Toleranzverluste und Nachbesserungen oder Ausschuss zu vermeiden, ist das Hauptbearbeitungskriterium eine sichere und vorhersagbare Werkzeugstandzeit.

Vor diesem Hintergrund zerspanen Fertigungsstätten mit Schnittgeschwindigkeiten, die unterhalb der Empfehlungen liegen, und bremsen somit ihre eigene Produktivität. Darüber hinaus hat das Risiko von ungleichmässigem Wendeschneidplattenverschleiss zu einer umfassenden Prozessüberwachung oder häufigen geplanten Maschinenstopps für Plattenwechsel geführt.

Viele Einflussfaktoren

Im breiten ISO P25-Anwendungsbereich werden sowohl weiche, kohlenstoffarme Stähle als auch hochlegierte, harte Stähle sowie Schmiede- und Gussteile bearbeitet.

Die Entwicklung von Zerspanwerkzeugen, optimiert für das Drehen eines derart umfassenden Stahlsorten-Spektrums, war bislang schwierig: Fortschritte in der Werkstoffwissenschaft und im Bereich der Fertigungsprozesse bei Sandvik Coromant haben nun zu einem neuen, umfassenderen Ansatz hinsichtlich der Entwicklung von Wendeschneidplattensorten geführt. Resultat dieser Entwicklung ist eine neue P25-Generation: die Drehsorte GC4325 mit Inveio-Technologie.

Die neue Sorte verbessert die Prozesssicherheit und die Leistung bei vielen Anwendungen, einschliesslich die Zerspanung von verschiedenen Stahlsorten sowie unterschiedlichen Drehoperationen und Bearbeitungsbedingungen. Dies umfasst Schrupp- und Schlichtprozesse, Bearbeitungen mit kontinuierlichem und unterbrochenem Schnitt sowie die Nass- und Trockenbearbeitung, sodass auch der Werkzeugbestand reduziert werden kann.

Die Funktionsweise

Sandvik Coromants neue GC4325-Sorte erreicht eine höhere Standzeit durch den Erhalt einer intakten Schneidkante – einer Schneidkante, die das Material effektiv und ohne Einbussen hinsichtlich der Oberflächengüte zerspant. Dank weniger Werkzeugwechsel erhöht sich die Maschinenauslastung. Ausserdem muss für eine erfolgreiche Drehbearbeitung im ISO P25-Anwendungsbereich kontinuierlicher und kontrollierbarer Verschleiss begrenzt und diskontinuierlicher, unkontrollierbarer Verschleiss vermieden werden. Denn wenn die Schneidkante infolge eines ungünstigen Werkzeugverschleisses bricht, kommt es zu Störungen, die die Prozesssicherheit und die Qualität der Bauteile erheblich beeinträchtigen können.

Beste Leistungen

Die neue GC4325 punktet auch mit Blick auf die unbemannte Drehbearbeitung, da sie unter allen P25-Sorten mit den höchsten empfohlenen Schnittdaten aufwartet und eine besondere Prozesssicherheit bietet.

Alle Schneiden unterliegen einem gewissen Verschleiss, ein höheres Mass an kontrollierbarem Verschleiss führt jedoch zu einer vorteilhafteren Bearbeitung. Beispielsweise ist der Freiflächenverschleiss, also der Abrasionsverschleiss an der Freifläche unterhalb der Schneidkante, akzeptabel, solange er sich gleichmässig und planbar entwickelt. Verschleisst die Freifläche jedoch zu schnell, müssen Parameter, wie beispielsweise die Bearbeitungsstrategie oder der Schneidstoff, verändert werden.

Druck- und Wärmebelastung bringt Kolkverschleiss

Kolkverschleiss, der bedingt durch hohe Druck- und Wärmebelastung bei der Stahlbearbeitung auf der Spanfläche der Wendeschneidplatte auftritt, ist eine weitere kontrollierbare Verschleissart. Hier kann ein übermässiger Verschleiss zu einer veränderten Wendeschneidplattengeometrie und einem minderwertigen Zerspanungsprozess führen.

In der Folge kommt es zu einer Schwächung der Schneidkante. Sowohl Kolkverschleiss als auch Freiflächenverschleiss sind übliche Verschleissformen beim Drehen von Stahl, sodass der Bearbeitungsprozess das Potenzial für eine hohe Produktivität besitzt, solange nur diese – kontrollierbaren – Verschleisserscheinungen auftreten.

Betriebsgeheimnisse

Um eine maximale Sicherheit der Schneidkante über eine lange Standzeit und bei hohen Schnittdaten zu erreichen, ist oft ein Kompromiss nötig.

Dabei gilt es, das Verhältnis zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Verschleiss optimal auszubalancieren. Bei der Drehbearbeitung in Stahl sollten auch weitere Werkzeugmerkmale, die das Bearbeitungsergebnis beeinflussen, berücksichtigt werden: zum Beispiel die Mikro- und Makrogeometrie, der Eckenradius sowie die Grösse und Form der Schneidplatte. Diese Faktoren bestimmen zusammen mit der Wendeschneidplattensorte den Erfolg der jeweiligen Drehbearbeitung.

Praktiker nutzen nur 70%

Abhängig von der Anwendung sind mit dem neuen Schneidstoff GC4325 Schnittgeschwindigkeiten von vC > 400 m/min und höhere Zerspanraten problemlos möglich, sodass nun Schnittwertempfehlungen vorliegen, die höher sind als je zuvor. Eine Marktanalyse von Sandvik Coromant zeigt, dass in der Fertigungsindustrie die durchschnittlichen Schnittgeschwindigkeiten bei etwa 70 Prozent der empfohlenen Werte liegen.

Dies hängt natürlich von verschiedenen Faktoren ab, wie etwa von der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Maschinen, vom Werkstückabmessungen sowie den jeweiligen Sicherheitsreserven. Fertigungsstätten, die vorhandene Zerspanungstechnologien nutzen, können durch den Einsatz der neuen GC4325 eine zusätzliche Produktivitätssteigerung von 30 Prozent erreichen.

Bisherige Erfolgsgeschichten

Es gibt bereits erste Erfolgsgeschichten rund um die neue GC4325: beispielsweise die des Unternehmens Bajaj Motors Ltd aus Gurgaon, Indien, das anspruchsvolle Schmiedeteile für Automobilkunden wie Suzuki, Nissan und Renault fertigt. «Als Sandvik Coromant sagte, dass ihre neue GC4325 eine 20- bis 25-prozentige Verbesserung gegenüber der produktivsten, bei uns eingesetzten Sorte bietet, haben wir ihnen nicht geglaubt,» berichtet Tarun Bhargava, General Manager Engineering bei Bajaj Motors. «Deshalb wiederholten wir die Tests auf anderen Maschinen – und die Resultate waren die gleichen. Nun nutzen wir die GC4325, um unsere Kosten pro Bauteil zu reduzieren und unsere Gewinnspanne zu erhöhen.»

Auch Ron Oehmigen, Verfahrensingenieur bei der UKM Group, bestätigt das Potenzial der neuen Sorte: «Da unsere bisherigen Tests zeigen, dass die GC4325 sehr gut ist, wollen wir sie zur Optimierung unserer Drehbearbeitungen einsetzen – mithilfe einer Verbesserung der Komponentenqualität sowie einer Reduzierung der Nebenzeiten und Kosten», so Oehmigen. Die UKM Group betreibt zwei Werke in Deutschland und eins in Frankreich und liefert Automobilteile an Kunden wie VW, Audi, Scania und MAN.

Hohe Standzeit

Neben einer höheren Produktivität hat Sandvik Coromant bei der Entwicklung der neuen Sorte grosses Augenmerk auf die Prozesssicherheit mit vorhersagbaren Standzeiten gelegt. Das nahe Venedig ansässige Unternehmen Bifrangi SpA, das Stahlteile verschiedener Härtegrade für Kunden aus der Automobil-, Baumaschinen- und Agrarindustrie bearbeitet, bestätigt dies: «Die GC4325 bietet uns hervorragende Möglichkeiten, unsere Bearbeitungsprozesse zu verbessern», sagt Gründer und Präsident Francesco Biasion und führt fort: «Der Preis ist im Vergleich zur Standzeit nicht so wichtig, da vor allem die Langlebigkeit finanzielle Vorteile bietet. Letztlich wird uns die neue Wendeschneidplatte am Markt noch wettbewerbsfähiger machen und helfen, unser Geschäft erfolgreich weiterzuentwickeln.»

Intensive Forschung und Entwicklung

Die Verbesserung des Substrats und der Beschichtung wirken dem Diffusionsverschleiss bei hohen Temperaturen entgegen und reduzieren auch die Kolkentwicklung auf der Spanfläche. Auf diese Weise kann die GC4325 bei der Spanbildung eine ideale Fliesszone aufrechterhalten – perfekt für unbemannte Drehprozesse. Genau genommen sind die Auswirkungen für Fertigungsstätten im Bereich der Stahlbearbeitung nahezu unbegrenzt: nicht nur bezogen auf eine höhere Bauteilanzahl pro Schneidkante und reduzierten Nebenzeiten für Plattenwechsel, sondern auch beim kontinuierlichen Erreichen derselben Standzeit sowie der Minimierung von Nachbesserung und Ausschuss.<<

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