Die Bedeutung der Sortenauswahl beim Stahldrehen

Ein weit verbreiteter Irrglaube in der metallverarbeitenden Industrie ist, dass die Bearbeitung von Stahl einfach ist. Dabei wissen erfahrene Zerspaner ganz genau, dass die Drehbearbeitung von ISO P Werkstoffen eine echte Herausforderung darstellt. Um Zerspanungsleistung, Effizienz und Produktivität bei Stahldrehen dennoch zu steigern, ist die Wahl des Werkzeugs von entscheidender Bedeutung.

Für Fertigungsunternehmen ist das Abweichen von etablierten Verfahrensweisen häufig mit Risiken verbunden. Kein Wunder also, dass es verlockend ist, hier dem Sprichwort „Never change a running system“ zu folgen – schließlich könnten ein neues Werkzeug oder ein digitalisierter Prozess mehr Probleme als Vorteile mit sich bringen. Doch auch wenn es kurzfristig vorteilhafter scheint, alles beim Alten zu belassen, sind Fertigungsunternehmen heute mehr denn je gefordert, mit der Zeit zu gehen – ganz gleich, ob sie in Groß- oder in Kleinserie produzieren. Das gilt ganz besonders für die komplexe und herausfordernde Drehbearbeitung von ISO P Stahl.

Mit den innovativen Hartmetallsorten GC4415 und GC4425 bietet Sandvik Coromant echte Produktivitätsbooster, die sowohl im Vergleich zu Wettbewerbs- als auch zu den Vorgängerlösungen mit hohen Leistungen und verbesserten Standzeiten punkten.

Aufbau einer Hartmetallwendeschneidplatte

Alle Hartmetallsorten besitzen einen Hartmetallkern, der auch als Substrat bezeichnet wird. Das Substrat bestimmt sowohl die Zähig- und Festigkeit der Sorte als auch die Widerstandsfähigkeit gegen plastische Deformation.

Das Hartmetallsubstrat verfügt in der Regel über eine Beschichtung aus Titancarbonitrid (TiCN), Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Titannitrid (TiN), was der Wendeschneidplatte eine hohe Kanten-, Verschleiß- und Haftfestigkeit verleiht. Im Ergebnis führt das zu einer überlegenen Beständigkeit gegen Freiflächen- und Kolkverschleiß sowie Aufbauschneidenbildung. Eine optimale Haftung sowie eine verbesserte Werkzeugstandzeit basieren auf mikroskopischen Details, die bei der Entwicklung der Beschichtung unbedingt berücksichtigt werden müssen.

Unidirektionale Kristallorientierung

Bei herkömmlichen Aluminiumoxidbeschichtungen ist die Kristallorientierung zufällig. Wenn aber das Kristallwachstum innerhalb der Beschichtung derart gesteuert werden kann, dass alle Kristalle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, führt dies zu verbesserten Verschleißfestigkeitsmerkmalen.

Sandvik Coromant hat einen Weg gefunden, das Kristallwachstum in der Aluminiumoxidbeschichtung zu kontrollieren, sodass sich alle Kristalle in die gleiche Richtung und mit dem stärksten Teil zur Oberfläche hin ausrichten. Die patentierte Inveio^® Technologie stellt einen technologischen Durchbruch dar, durch den Wendeschneidplatten ein höheres Level an Verschleißfestigkeit und Werkzeugstandzeit erreichen.

Die dicht gepackten, unidirektionalen Kristalle bilden eine starke Barriere gegenüber Schneidzone und Span, weshalb Inveio Sorten eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegen Freiflächen- und Kolkverschleiß aufweisen. Weil zudem die Wärme schneller aus der Schneidzone abgeleitet wird, ist die Schneidkante länger vor plastischer Deformation geschützt. Unterm Strich stehen ein berechenbares Werkzeugverhalten und eine lange Standzeit.

Mit der Einführung der zweiten Generation der Inveio Technologie, unter anderem mit den neuen Stahldrehsorten GC4415 und GC4425, wurden die Vorteile der unidirektionalen Beschichtung weiter ausgebaut. Die nochmals optimierte Kristallorientierung sorgt für eine noch gleichmäßigere Leistung und eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit.

Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt

Neben dem Substrat und der Beschichtung spielt ein weiterer Aspekt eine wichtige Rolle bei der Auswahl der richtigen Wendeschneidplattensorte – gemeint ist die Leistung bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt, welche eine wichtige Anforderung darstellt, da sich hierdurch plötzliche Wendeschneidplattenbrüche vermeiden lassen.

Gefragt sind Wendeschneidplatten, die einer Nachbehandlung unterzogen wurden: ein Prozess, bei dem sehr feine, scharfe Keramikpartikel auf die Beschichtung der Wendeschneidplatte geschossen werden, um sie zu verstärken und zu festigen. Wendeschneidplatten, die eine effektive Nachbehandlung erfahren haben, überzeugen mit guten Leistungen bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt.

Positive Veränderung

Seit ihrer Markteinführung haben GC4415 und GC4425 ihre Vorteile bereits vielfach bewiesen: Ein Maschinenbauunternehmen, das bei der Bearbeitung eines Werkstücks aus CMC 02.1-Stahl mit einer Brinell-Härte von 220 HB GC4415 einsetzte, erzielte bei der axialen Außendreh- und leichten Schruppbearbeitung eine Schnittgeschwindigkeit (v_c) von 300 m/min und einen Vorschub (f_n) von 0,33 mm/U. Die Wettbewerbslösung erreichte lediglich eine Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min und einem Vorschub von 0,25 mm/U. Sie bearbeitete 200 Stück pro Schneidkante, bevor sie getauscht werden musste, während mit GC4415 256 Stück zerspant werden konnten und sie lediglich erste Verschleißmerkmale zeigte. Durch den Wechsel zur GC4415 und die Erhöhung der Schnittdaten konnte der Kunde seine Produktivität um 210 Prozent steigern und die Kosten um 53 Prozent senken.

Fazit

Die zwei neuen Stahldrehsorten GC4415 und GC4425 sind ideal für Fertigungsunternehmen mit Massen- und Serienfertigung. Ausgestattet mit einem neuen Substrat, das durch die Inveio Technologie verstärkt wird, bieten beide Sorten eine zuverlässige Leistung und eine überlegene Verschleißfestigkeit. Dank der neuen Nachbehandlung konnte die Leistungsfähigkeit bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt erhöht und plötzliche Werkzeugbrüche vermieden werden. Zudem punkten beide Sorten mit einer überdurchschnittlichen Leistungsfähigkeit in einem breiten Anwendungsbereich.

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