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Neue Schneidstofflösungen aus Hartmetall für das Drehen und Fräsen von Gusswerkstoffen

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Im Zuge der Globalisierung hat sich das LMT-Schneidstoffzentrum Böhlerit im steirischen Kapfenberg die Entwicklungsaufgabe gestellt, Hartmetallsorten für das Drehen und Fräsen von Gusswerkstoffen zu entwickeln, welche in der Zerspanung lange (wirtschaftlich) und sicher halten. Zur EMO in Mailand wurden jetzt erstmals die neuen Casttec-Dreh- und Frässorten vorgestellt.

Die Gussbearbeitung in Mitteleuropa wurde in den 90-iger Jahren durch Auslagerung in Länder wie Mexiko, Brasilien oder Polen und von Substitution durch Aluminium geprägt. In Mexiko liegt der Gussanteil trotz der Produktionseinstellung des alten Beetle bei 50 % der zu zerspanenden Werkstoffe. Es ist auch keine Seltenheit, wenn Mexikaner sagen: „You Europeans keep your sky clean“, und wir Mexikaner zerspanen den „Schmutz“.

So extrem ist die Situation nicht – in Europa werden ca. 5 % der zu zerspanenden Werkstoffe aus Gusswerkstoffen (GG, GGG) zerspant. Im Gegenteil: es könnte sich durch den neuen Vermicularguss (GGV) wieder ein Trend in Richtung Gussbearbeitung auftun. Auch im Schneidstoffsektor hat es in den 90-iger Jahren einen Trend zu Keramik und CBN gegeben. Diese Schneidstoffe haben extrem hohe Härten und Warmfestigkeiten, jedoch eine geringe Zähigkeit und damit eine geringe Prozesssicherheit während der Bearbeitung.
Gusseisenwerkstoffe weisen auf Grund von unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen, Abkühlgeschwindigkeiten und Gießverfahren mit schwankenden Festigkeitseigenschaften auf. Diese unterschiedlichen Eigenschaften lassen sich am sichersten mit Hartmetall in den Griff bekommen. Weiters stellen an den Schneidstoff die unterschiedlichen Werkstoffgruppen, wie:
  • Grauguss (GG),
  • Kugelgraphitguss (Sphäroguss GGG)
  • Temperguss (GTS schwarzer Temperguss)
  • Vermicular- Graphitguss (GGV)
  • Legierter Guss
eine große Herausforderung sowie der Einfluss durch die Gefügearten:
  • ferritisch
  • perlitisch
  • ferritisch/perlitisch
Während die ferritische Matrix eine niedrige Härte von unter 150 HB aufweist, ist sie leicht zu bearbeiten. Auf Grund der Weichheit und hohen Verformbarkeit von Ferrit, neigen Gusseisen zum Kleben, mit Aufbauschneidenbildung bei geringen Schnittgeschwindigkeiten. Ferritisch / perlitische oder perlitische Matrizen reichen von Guss mit relativ niedriger Festigkeit von ca. 150 HB bis zum Hartguss mit hoher Härte von 280 – 300 HB, wo die perlitische Matrix dominiert.
In diesem Bereich liegt auch der wichtigste und schwierigste Werkstoff für die Zerspanung: GGG60 mit mindestens 70 % Perlit.
Karbide, als extrem harte Bestandteile, ob nun in Form von reinem oder mit Legierungszusätzen versehenem Zementit lassen die Werkzeugschneide verschleißen. In dünnen Lagen- wie beim perlitischen Guss – bereitet die Bearbeitung von Zementit kaum Probleme, jedoch wird die Bearbeitbarkeit stark reduziert, wenn größere Partikel Zementit zwischen die Gefügebestandteile treten.
Wesentliche Legierungszusätze sind:
  • Karbidbildende Elemente: Chrom (Cr), Kobalt (Co), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Vanadium (V)
  • Graphitbildende Elemente: Silizium (Si), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Titan (Ti)
Ein wesentlicher Gradmesser für die Bearbeitbarkeit ist die Härte. Mit zunehmender Brinell-Härte verschlechtert sich die Bearbeitbarkeit.
Gusseisen ist ein Werkstoff mit vielen Tücken. Eine davon ist die Härtemessung. Die Härteangaben erweisen sich als unzuverlässiges Mittel, wenn zwei Umstände gegeben sind: Bei den meisten Bearbeitungen sind es die Karbide an den Kanten und Ecken eines Werkstückes, die Schwierigkeiten verursachen. Der Brinell-Test kann an diesen Stellen nicht durchgeführt werden, d.h. die dort auftretende hohe Härte wird vor Beginn der Bearbeitung nicht erkannt. Weiters sagt der Brinell-Test nichts über die Abrassivhärte der Gusseisen aus. Die Abrassivhärte ist der Unterschied zwischen der Härte des Grundgefüges und der Härte des härtesten Bestandteils, z. B. eines Karbidpartikels. Abrassivhärte, resultierend aus Sandeinschlüssen und freien Karbiden, wirkt sich sehr negativ auf die Bearbeitbarkeit aus. Ein Gusseisen von 200 HB mit einer Anzahl von freien Karbiden ist schwieriger zu zerspanen, als ein Werkstoff von 230 HB mit 100 % perlitischem Gefüge.
Böhlerit hat sich intensiv mit den Besonderheiten der Gusswerkstoffe auseinandergesetzt und dieses Wissen in die richtige Schneidstofflösung aus Hartmetall für das Drehen und Fräsen umgesetzt.
Neue Drehsorten
Die neuen Casttec-Drehsorten LC610B für Graugusswerkstoffe und LC620B für Sphärogusswerkstoffe wurden mit einer speziellen Keramikschicht mit hoher Beständigkeit gegen Kolkverschleiß ausgelegt. Spanbruch ist in der Gussbearbeitung zwar prinzipiell kein Problem. Besondere Bedeutung kommt allerdings der Wärmeentwicklung an der Schneide zu, so dass Böhlerit eigens für Gusswerkstoffe Spanleitstufen (BMC – Böhlerit Medium Castiron) entwickelt hat, die die Reibung so reduzieren, dass so wenig Wärme entsteht, dass auch die Trockenbearbeitung wirtschaftlich möglich ist. Weiters ist die verschleißfeste Casttec®-Drehsorte LC 610B auch die ideale Ergänzung für die Drehbearbeitung von vergüteten Stählen mit höherer Festigkeit.
Neue Frässorte
Bei der Entwicklung der Frässorte wurde auf ein bruchsicheres Hartmetallsubstrat Wert gelegt, welches mit einer feinen, aber extrem verschleißfesten MT-CVD-Schicht versehen wird. Die Casttec-Frässorte LC615E ist eine universelle Sorte für Gusswerkstoffe, welche nass und trocken läuft und läuft und läuft.
Die neue Casttec Dreh- (LC610B und LC620B) und Frässorte (LC615E) wurden dem Markt erstmals auf der EMO 2003 in Mailand vorgestellt und sind in einem breiten ISO-Wendeschneidplattenprogramm ab Januar 2004 verfügbar.
Böhlerit GmbH Tel. +433862/3000, Fax +433862/300793 www.boehlerit.com
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