Festigkeit oder Zähigkeit aufgrund von Hartmetall

Hartmetall wird seit fast einem Jahrhundert verwendet. In dieser Zeit sind sie zu gängigen Materialien für die Herstellung von Werkzeugen und für alle Anwendungen geworden, die eine hohe Härte und eine gewisse Zähigkeit erfordern. Da Belastbarkeit und Stärke häufig unter verschiedenen Namen geführt werden, verwechseln ihre Benutzer sie manchmal miteinander. Dies beweist, dass die Menschen im Allgemeinen keine ausreichenden Kenntnisse über Hartmetall haben.

TRS – Querbruchfestigkeit

Bestimmung der Querbruchfestigkeit von Hartmetall: ISO 3327

Die Festigkeit von Hartmetall wird mit TRS gemessen, einem einfachen Dreipunkt-Biegetest. Der TRS-Wert gibt die relative Stärke des Werkzeugs an. Der TRS-Test ist auch ein Indikator für das Produktqualitätsniveau. Hartmetall ist ein relativ sprödes Material, dessen Festigkeit stark von inhärenten Defekten und Defekten beeinflusst wird. Daher kann die Standardabweichung CA des TRS-Durchschnittswerts und des TRS-Werts auch als Qualitäts- und Leistungsindex von Hartmetall verwendet werden. Der TRS-Wert von Hartmetall kann durch Erhöhen des Bindemittelgehalts und Verwendung einer kleineren Korngröße erhöht werden

Erfahrungsgemäß beträgt die Zugfestigkeit von WC etwa die Hälfte der Querbruchfestigkeit.

Die in den Leistungstabellen verschiedener Lieferanten angegebenen Werte für die Querbruchfestigkeit der Hartmetallsorten basieren auf den oben genannten Standardtests, sodass nur die mechanische Festigkeit der Probengröße berücksichtigt wird. Viele Anwendungsingenieure verwenden normalerweise den TRS-Wert als Entwurfsfestigkeitswert einer bestimmten Ebene und verwenden ihn, um anzugeben, dass eine bestimmte Ebene in einer bestimmten Anwendung eine Rolle spielen soll, wobei erwartet wird, dass der Wert wahr ist. Tatsächlich nehmen diese Werte mit zunehmender Teilegröße ab, und der Bemessungsfestigkeitswert größerer Teile muss auf dem Größeneffekt basieren. Daher ist die Bruchzähigkeit ein guter Index zur Bewertung der Leistung von Schaftfräsern.

Bruchzähigkeitsfestigkeit

Die genaue Lösung des Aufprallproblems zu finden, kann sehr komplex sein. Die Stoßspannungsformel zeigt, dass sich die Spannung direkt mit dem Elastizitätsmodul ändert, so dass das Hartmetall mit hohem Elastizitätsmodul nicht für alle Schlaganwendungen geeignet ist. In Anbetracht der Härte von Hartmetall, insbesondere der höheren Bindungsqualität mit 25%-Kobaltbindemittel und gröberer Kornstruktur, zeigt es jedoch eine überraschend hohe Schlagfestigkeit.

Die Querbruchfestigkeit (TRS) wird normalerweise als Index zur Bewertung der Schlagzähigkeit von Hartmetall verwechselt. Tatsächlich ist die Bruchzähigkeit ein besserer Index zur Bewertung der Schlagzähigkeit von Hartmetall. Wie in der Figur gezeigt, variiert die Bruchzähigkeit mit der Korngröße und dem Bindemittelgehalt. Weitere Informationen finden Sie unten im Palmqvist-Einrückungstest.

Haftfestigkeit

Das Bindemittel der meisten Wolframcarbidmarken ist Kobalt. In einem rotierenden Werkzeug wird das Bindemittel als Gewichtsprozentsatz hinzugefügt, der von 3% bis 15% variiert. Die Menge an Bindemittel ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Leistung jeder Sorte. Erfahrungsgemäß ist das Material umso härter, je niedriger der Kobaltgehalt ist. Änderungen der Partikelgröße und der Additive können diese Regel jedoch untergraben.  

Der wichtigste Punkt ist, dass der Kobaltanteil „nach Gewicht“ angegeben wird. Wenn Sie einen Kobalt-Schaftfräser in der einen und einen Hartmetall-Schaftfräser in der anderen Hand haben, werden Sie den Gewichtsunterschied spüren. Wenn wir sagen, dass es sich um ein 10%- oder 12%-Gewicht von Kobalt handelt, ist es tatsächlich eine größere Menge an Volumen. Nach Gewicht können 121 TP2T Kobalt in mehr als 201 TP2T nach Volumen umgewandelt werden. Die Erhöhung des Kobaltgehalts erhöht normalerweise die Querbruchfestigkeit und „Zähigkeit“, die für Mikroschaftfräser erforderlich sind, aber Sie werden etwas „Härte“ opfern.

Bindemittelstärke

Die Eindrückung ist eine übliche Methode zur Bestimmung der Zähigkeit von Hartmetall. Die Bruchzähigkeit des Materials ist durch den kritischen Spannungsintensitätsfaktor K1C gekennzeichnet. Die Ergebnisse des Zähigkeitstests zeigen, dass die Bruchzähigkeit des Materials mit zunehmendem Kobaltgehalt und WC-Korngröße zunimmt.

Druckfestigkeit 

Diese Eigenschaft ist auch eine der wichtigsten Eigenschaften von Hartmetall. Das duktile Material dehnt sich unter Druckbelastung aus oder dehnt sich ohne Bruch aus, aber das spröde Material versagt, was hauptsächlich auf einen Scherbruch und nicht auf eine echte Kompression zurückzuführen ist. Im Vergleich zu den meisten anderen Materialien zeigt Hartmetall eine hohe Druckfestigkeit und der Wert steigt mit der Abnahme des Bindemittelgehalts und der Korngröße. Je nach Korngröße und Bindemittelgehalt liegt der Wert von Hartmetall üblicherweise zwischen 400 k-900 kpsi (7 kn / m2).

Biegefestigkeit

Die Biegefestigkeit des Materials bezieht sich auf seine Fähigkeit, Verformungen unter Last zu widerstehen. Für Materialien mit signifikanter Verformung, aber ohne Bruch wird die Streckgrenze (üblicherweise gemessen bei 5% Verformung / Dehnung der Außenfläche) entweder als Biegefestigkeit oder Biegefestigkeit angegeben.