Im Allgemeinen begann die Verwendung von Hartmetall in Schneidwerkzeugen in 1995 mit der Entwicklung. Schnellarbeitsstahl (HSS) ist seit den dreißiger Jahren der Standard für Zerspanungswerkzeuge. Hartmetallmaterial kam später heraus und wird als gerader Ersatz für HSS angesehen. Es wird häufig als Referenz für den Vergleich verwendet, da es aufgrund seiner Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und ausreichenden Härte genau für das allgemeine Metallschneiden geeignet ist. Dies macht es zur Basis für den Vergleich mit zementiertem Material Hartmetall.

Was ist Wolframcarbid?

Zementcarbid ist ein Pulver aus feuerfestem hochhartem Metallcarbid in Mikrometergröße, das mit Kobalt, Molybdän, Nickel usw. angereichert und unter hoher Temperatur und hohem Druck gesintert ist. Der Hochtemperaturcarbidgehalt von Hartmetall übersteigt den von Schnellarbeitsstahl mit hoher Härte (HRC75–80) und guter Verschleißfestigkeit.
Es ist bemerkenswert, dass die Heißhärte von Hartmetall 800-1000 Grad erreichen kann. Die Eigenschaft fördert die Schnittgeschwindigkeit von Hartmetall und macht es vier- bis siebenmal schneller als die von Schnellarbeitsstahl und mit höherer Schneidleistung.
Die Mängel sind jedoch ähnlich wie bei HSS. Es besitzt eine geringe Biegefestigkeit, eine schlechte Schlagzähigkeit, eine hohe Sprödigkeit sowie eine geringe Schlag- und Vibrationsfestigkeit.
Wolframcarbidpartikel, die im Bereich von 0,2 bis 1 um liegen, werden mit einem Kobalt gesintert, um eine feste Masse zu erzeugen. Kobalt wirkt als Bindemittel, um die Partikel miteinander zu „zementieren“. Dieses Material revolutionierte die Zerspanungsindustrie, indem es schnellere Geschwindigkeiten und Vorschübe ermöglichte und in gewissem Maße eine längere Standzeit ermöglichte.

Was ist HSS?

Schnellarbeitsstahl (HSS) ist ein Werkzeugstahl mit hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit und hoher Wärmebeständigkeit. Es ist auch als scharfer Stahl bekannt, was bedeutet, dass er auch beim Abkühlen an der Luft während des Abschreckens aushärten und sich selbst scharf halten kann.
Tatsächlich ist Schnellarbeitsstahl eine Stahlsorte, die einen hohen Anteil an Kohlenstoff und anderem Metall enthält. In Anbetracht der Zusammensetzung, die das wichtigste Merkmal von Schnellarbeitsstahl ist, umfasst HSS Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Kobalt und andere karbidbildende Elemente, und die Gesamtmenge an Legierungselementen beträgt etwa 10 bis 251 TP1T. Diese Zusammensetzungen verleihen HSS klassische Schneid- und Maschineneigenschaften wie die Verschleißfestigkeit. Im abgeschreckten Zustand bilden Eisen, Chrom, ein Teil des Wolframs und ein hoher Gehalt an Kohlenstoffen im Schnellarbeitsstahl extrem harte Karbide, die die Verschleißfestigkeit des Stahls verbessern können (ein Rockwell-Härtebereich von HRC64–68).

Außerdem wissen wir alle, dass HSS für die heiße Härte bekannt ist. Dies liegt an dem in der Matrix gelösten Wolfram. Die Heißhärte von Schnellarbeitsstahl kann 650 Grad erreichen. Die in Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Kobalt und anderen Karbid enthaltenen Elemente können dazu beitragen, eine hohe Härte bei starkem Wärmeschneiden (ca. 500 ° C) aufrechtzuerhalten.
Beim Vergleich von HSS mit Kohlenstoff-Werkzeugstahl weist Kohlenstoff-Werkzeugstahl nach dem Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur eine hohe Härte bei Raumtemperatur auf. Wenn die Temperatur jedoch höher als 200 ° C ist, nimmt die Härte des Kohlenstoff-Werkzeugstahls stark ab. Darüber hinaus fällt die Härte von Kohlenstoffwerkzeugstahl bei 500 ° C auf ein ähnliches Niveau wie sein Glühzustand, was bedeutet, dass seine Fähigkeit zum Schneiden von Metall vollständig verloren geht. Dieses Phänomen begrenzt die Verwendung von Kohlenstoffwerkzeugstahl zum Schneiden von Werkzeugen. Während der Schnellarbeitsstahl die kritischen Mängel des Kohlenstoff-Werkzeugstahls aufgrund seiner guten Heißhärte ausgleicht.

Der Vergleich

Erstens behält es seine Härte bei höheren Temperaturen als HSS bei, sodass es besser geeignet ist, schneller zu schneiden. Obwohl es etwas teurer als HSS ist, kann es je nach Anwendung das 5- bis 10-fache aushalten, wodurch die Gesamtkosten geringer werden.
Unter dem Gesichtspunkt der Bearbeitungseigenschaften können Hartmetallwerkzeuge die Oberflächenbeschaffenheit effektiv verbessern und dann die Werkstückgröße weitaus besser steuern als HSS.
Obwohl Hartmetallprodukte relativ kostspielig sind, erfinden die Menschen immer noch Methoden, um die Materialkosten zu senken, dh nur Hartmetall an der Schneidspitze oder -kante zu verwenden. Der Körper und der Schaft bestehen aus kostengünstigem, hartem, gehärtetem Werkzeugstahl. Dann sind die Gesamtkosten wesentlich geringer.
Die Popularität von Hartmetallwerkzeugen hat in den letzten Jahren allmählich zugenommen, aber objektiv gesehen war es immer noch nicht möglich, HSS in Bereichen mit allgemeinem Arbeitszweck zu ersetzen. Hauptsächlich aufgrund von HSS sind Tools leicht verfügbar und kostengünstig und auch in der Lage, mit den meisten Arbeitsumgebungen zurechtzukommen.
Darüber hinaus ist Hartmetall schwer zu schärfen. Daher werden sie normalerweise als Einsätze gekauft und ersetzt, wenn sie abplatzen oder abgenutzt sind. Obwohl es einer Druckkraft sehr gut standhalten kann, ist seine Zugfestigkeit sehr gering. Hartmetallspitzen müssen immer an der richtigen Stelle des Drehmeißels sein. Wenn Sie den Schnittpunkt unter die Mittellinie verschieben, können höhere Kräfte entstehen, die ihn voneinander trennen.

HSS-Werkzeuge halten zwar nicht annähernd so lange wie Hartmetallwerkzeuge, sind jedoch tendenziell widerstandsfähiger und weniger spröde und die beste Wahl für tiefe Schnitte mit kleinen Spitzengrößen in härteren Materialien. Außerdem sind sie für den durchschnittlichen Benutzer viel einfacher zu schärfen. Sie lassen sich leicht mit Aluminiumoxid-Schleifscheiben schärfen.

Ein nützlicher Tipp bei der Auswahl des zu verwendenden Typs ist daher, ob Sie den Schärfvorgang selbst durchführen können. Hartmetallwerkzeuge halten lange, bevor sie stumpf werden, sind jedoch beim Nachschärfen ziemlich knotig, was die Verwendung einer Diamantschleifscheibe erfordert, um dies zu erreichen. Wenn Sie mit dem Schärfen einverstanden sind, sind Hartmetallwerkzeuge die beste Wahl für die meisten typischen Anwendungen der Metallbearbeitung. Schließlich ist Carbid in den meisten Fällen HSS überlegen. Beim Schneiden weicherer Materialien wie Aluminium und Kunststoff kann ein HSS-Schaftfräser vollständig qualifiziert werden.

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