Bei dem Begriff „Hartmetall“ handelt es sich um einen Verbundwerkstoff aus Hartstoffpartikeln mit einer metallischen Matrix. Dies impliziert, dass Hartmetall eine Legierung aus einem Hartstoff [wie zumeist Wolframkarbid (WC)] und einem Bindermetall, üblicherweise aus der Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel), darstellt. Gerade moderne Hartmetalle sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, da sie in all unseren Lebensbereichen zum Einsatz kommen und durch verschiedene Hartmetallqualitäten Enormes leisten.
Hartmetalle basieren auf verschiedenen Erzen in Pulverform, die mit speziellen Verfahrenstechniken in Form gepresst werden. Wir sprechen daher auch von „Pulvermetallurgie“, also der Herstellung von Metallen aus Pulver. Hartmetall verfügt über eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 900°C , weshalb es im Zerspanungsprozess höhere Schnittgeschwindigkeiten als beispielsweise HSS (Schnellarbeitsstahl) ermöglicht. Neben der Temperaturbeständigkeit führt auch seine immense Härte zu einem hohen abrasiven Verschleißwiderstand. Hartmetall ist nämlich härter als HSS und zäher als Werkstoffe aus PKD (polykristalliner Diamant).
Für den optimalen Zerspanungsprozess ist die Auswahl von Schneidstoff und Sorte einer der wichtigsten Faktoren, wonach ebenfalls der zu bearbeitende Werkstoff, das Werkstück und die Maschinenbedingungen in den Blick genommen werden müssen. Aufgrund der eigenen Hartmetall-Herstellung kann Gühring die Hartmetallsorten für seine Zerspanungswerkzeuge perfekt auf die Situationen abstimmen, in denen sie bei den Kunden zum Einsatz kommen.
Als Ihr Partner für Zerspanungslösungen der Premium-Leistungsklasse, der maximale Standzeiten und höchste Prozesssicherheit gewährleistet, helfen wir Ihnen gerne weiter. Kontaktieren Sie uns einfach!
Hartmetall Herstellung: Wie wird Hartmetall hergestellt?
Als Hersteller seines eigenen Hartmetalls ist Gühring in der Lage, für die VHM-Bohrwerkzeuge anwendungsspezifische Hartmetallsorten auszulegen. So produziert und vertreibt Gühring rund 1400 Tonnen Hartmetall pro Jahr.
Ausgangspunkt bei der Herstellung von Hartmetall sind zwei Pulver: Der Binder (CO) und der Härteträger (WC). Diese werden mit Additiven vermischt und in Mühlen feinstgemahlen. Das so entstandene Pulver wird getrocknet, gesiebt und zu Grünlingen gepresst. Dabei stehen drei verschiedene Pressverfahren zur Auswahl: Beim monostatischen Pressen wird die Pulvermischung in eine Matrize gefüllt und von oben und unten gepresst. Beim Strangpressen wird Pulver in eine gewünschte Form gepresst. Hier können auch Kühlkanäle eingebracht werden. Beim Isostatischen Verfahren erfolgt der Druck von mehreren Seiten. Dabei sind große Dimensionen und besonders regelmäßige Dichteverteilungen möglich.
Die Hartmetall-Rohlinge werden gesintert, das heißt unter der Schmelzgrenze der Carbide erhitzt und verbacken. Das Sintern beginnt mit der Entbinderungsphase, bei der der Bindstoff ausgedampft wird. Während der Heizphase wird mit Hilfe von Argon ein hoher Druck erzeugt. In der letzten Phase wird der Rohling von 1500 Grad auf Null Grad heruntergekühlt. Die HM-Produkte verlieren während des gesamten Sinterprozesses bis zu 25 Prozent an Volumen. Der entstandene Grünling ist nach dem Sintern brüchig und wird erst durch das Backen hart. Es folgt eine Trockenzeit von 3 bis 5 Wochen (Schwund von ca. 30%). Dann kann der Rohling zu Werkzeugen weiterverarbeitet werden.
Die Erforschung von Hartmetall reißt nie ab
Wie lässt sich aus den bergmännisch abgebauten Wolframerzen Wolframkarbid gewinnen – das Material, das für die Härte in Hartmetallen sorgt?
Für die Gewinnung von Wolframkarbid müssen die Erze zunächst einige chemische Prozesse durchlaufen. In einem ersten Schritt werden die Wolframerze von unerwünschten metallischen Verunreinigungen getrennt – bis Wolframit und Scheelit konzentriert und in Pulverform vorliegen.
Aus diesen Konzentraten kann man Ammoniumparawolframat gewinnen. Das ist ein farbloses kristallines Wolfram-Salz und die weltweit allgemein übliche Handelsform für wolframhaltige Rohstoffe.
Durch anschließendes Glühen bei ca. 500° bis 700° entstehen verschiedene Wolframoxide, die bei Raumtemperatur entweder braun oder intensiv gelb sind.
Im nächsten Schritt kommen noch höhere Temperaturen zum Einsatz. Bei bis zu 1.200° entsteht aus den Wolframoxiden reines Wolframpulver.
Das Wolframpulver wird im letzten Schritt mit Ruß oder Grafit gemischt. Temperaturen von 1.400° bis 2.000° sorgen unter anderem dafür, dass sich Wolfram mit Kohlenstoff zu Wolframkarbid (WC) verbindet.