Hartmetall
Gesintert für Ihren Erfolg
Mit unserem hochwertigen Hartmetall, das wir auch für unsere eigenen Werkzeuge verwenden, bieten wir Ihnen die Gewissheit, dass unsere Produkte das Ergebnis jahrzehntelanger Erfahrung sind. Als einer der größten Hartmetall-Hersteller weltweit stellt Gühring Carbide Hartmetall von höchster Qualität her – und das in Deutschland. In unseren Produktionsstätten in Deutschland erfolgt die Herstellung unseres Hartmetalls mit höchster Präzision und unter Verwendung modernster Technologien.
Grundlagen Hartmetall
Was ist Hartmetall?
Hartmetall ist ein Werkstoff mit einer extrem hohen Härte und Verschleißfestigkeit, der oft für Werkzeuge und Maschinenteile verwendet wird, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. So werden beispielsweise Bohrer und Fräser zur Bearbeitung von Metall aus Hartmetall hergestellt, um zu garantieren, dass sie auch bei hohen Geschwindigkeiten scharfe Schneidkanten behalten und eine lange Lebensdauer erreichen.
Hartmetall Bestandteile
Für die Herstellung von Hartmetall werden zwei Komponenten benötigt: Ein Hartstoff, meist Wolframcarbid (WC), und ein Bindemittel, meist Kobalt (Co). Wolframcarbid sorgt im Hartmetall für eine extrem hohe Härte und macht den Werkstoff widerstandsfähig gegen Verschleiß. Je höher der Anteil an Wolframcarbid, desto härter, aber auch spröder wird das Hartmetall. Das Bindemittel verbindet die Hartstoffpartikel miteinander, verleiht dem Material eine gewisse Zähigkeit und macht es weniger spröde. Die Zusammensetzung kann je nach Hartmetallsorte variiert werden, um unterschiedliche Eigenschaften zu erzielen. Zum Beispiel kann der Anteil des Bindemittels erhöht werden, um die Zähigkeit zu verbessern, oder der Anteil des Wolframcarbids wird erhöht, um die Härte und Verschleißfestigkeit der Produkte zu maximieren.
Eigenschaften von Hartmetall
Seine besonderen Eigenschaften machen Hartmetall zu einem beliebten Werkstoff, der speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Härte und Beständigkeit erfordern. Seine chemische Beständigkeit macht es widerstandsfähig gegenüber Korrosion und aggressiven Substanzen, was den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen ermöglicht. Durch seine hohe Dichte ist es zudem schwerer als viele andere Metalle, Stähle und Legierungen.
Härte von Hartmetall
Hartmetall zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Härte aus. Zusätzlich zeigt Hartmetall, im Gegensatz zu Stahl, eine beeindruckende Hitzebeständigkeit. Dies führt dazu, dass der Werkstoff seine Härte auch bei Bearbeitungen in heißen Umgebungen bewahrt.
Verschleißfestigkeit von Hartmetall
Aufgrund seines enthaltenen Wolframcarbids widersteht Hartmetall während der Bearbeitung selbst starker Abnutzung und bleibt auch bei wiederholter Beanspruchung stabil. Das macht diesen Werkstoff optimal für Werkzeuge in der Zerspanungstechnik, die starker mechanischer Beanspruchung und Materialabtrag standhalten müssen.
Schneidkanten von Hartmetall-Werkzeugen
Die Schneidkanten von Hartmetall-Werkzeugen zeichnen sich durch eine extreme Schärfe und Stabilität aus, was sie ideal für Präzisionsanwendungen und die Bearbeitung harter Materialien macht. Dank der hohen Härte und Verschleißfestigkeit von Hartmetall bleiben die Schneidkanten auch bei intensiver Beanspruchung scharf und widerstandsfähig. Das bedeutet, dass Werkzeuge aus Hartmetall länger im Einsatz bleiben können, ohne nachgeschärft oder ersetzt werden zu müssen, was die Effizienz und Produktivität im Arbeitsprozess steigert.
Beschichtung von Hartmetall
Die Beschichtung von Hartmetall ist ein entscheidender Faktor, um die ohnehin schon hohe Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Werkzeuge weiter zu verbessern. Beschichtungen tragen auch dazu bei, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück zu reduzieren, was den Prozess der Bearbeitung effizienter und gleichmäßiger macht. Die hohe Härte und Stabilität des Wolframcarbids bildet eine ideale Basis für die Verbindung mit extrem harten und hitzebeständigen Beschichtungen, wie Titannitrid (TiN) oder Titanaluminiumnitrid (TiAlN).
Unterschiede Hartmetall und andere Materialien
Hartmetall unterscheidet sich von Stahl, Keramik und HSS (Hochleistungsschnellstahl) in mehreren Eigenschaften: Es kombiniert die Härte von Karbiden mit der Zähigkeit eines Bindemetalls, was es deutlich leistungsfähiger und wirtschaftlicher als andere Werkstoffe macht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stählen bleibt Hartmetall auch bei hohen Temperaturen stabil und verformt sich weniger unter Druck. Andere Materialien wie Schnellarbeitsstahl (HSS) sind zwar flexibler, nutzen sich aber schneller ab und verlieren bei intensiver Nutzung ihre Schärfe.
Anwendungen von Hartmetall
Hartmetall wird in zahlreichen Industrien und Bearbeitungen eingesetzt, in denen hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Präzision gefragt sind. In der Metallverarbeitung wird Hartmetall für Matrizen und Stempel bei Pressen und Stanzvorgängen eingesetzt, da es hohen mechanischen Belastungen standhält und eine lange Standzeit bietet. Hartmetall wird in Bohrmeißeln, Fräswerkzeugen für den Straßenbau und Gesteinsbohrern verwendet. Die hohe Verschleißfestigkeit ermöglicht die Bearbeitung von Fels, Beton und anderen harten Materialien, wodurch die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert wird. Außerdem wird Hartmetall wird für Produkte wie Lager, Düsen und Ventile eingesetzt, die ständigem Abrieb oder chemischen Angriffen ausgesetzt sind. In der Medizintechnik wird Hartmetall für Instrumente wie Skalpelle, Fräser und Bohrer verwendet, die hohe Präzision und Langlebigkeit benötigen und gleichzeitig eine hohe Schnittschärfe bieten.
Wie kann die Verschleißfestigkeit von Hartmetall gemessen und verbessert werden?
Wie wird Hartmetall in der Bohrtechnik eingesetzt und welche Vorteile bietet es gegenüber anderen Materialien?
Welche Rolle spielt Hartmetall in der modernen Fertigung und welche Entwicklungen sind in diesem Bereich zu erwarten?
Herstellung von Hartmetall
Vom Pulver zum Hartmetall-Rohling
Pulvermetallurgie
Pulvermetallurgie ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen und Produkten aus Metallpulvern und spielt eine zentrale Rolle in der Herstellung von Hartmetall. Dabei wird feines Metallpulver in einer Reihe von Schritten weiterverarbeitet, um das gewünschte Hartmetall zu erzeugen.
Mischen & Mahlen
Im ersten Schritt werden die verschiedenen Metalle wie zum Beispiel Wolframcarbid (WC) in Pulver gemahlen und zu einem gleichmäßigen pulverförmigen Gemisch kombiniert. Dabei wird ein Bindemittel wie Kobalt hinzugegeben. Diese Mischung beeinflusst die späteren mechanischen Eigenschaften des Hartmetalls.
Keramik als Bindemittel
Keramik als Bindemittel in der Herstellung von Hartmetall ist eine Alternative zu metallischen Bindemitteln wie Kobalt. Diese Art von Bindemittel kann vorteilhaft sein, wenn besonders hohe Härte, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit gefordert sind. Keramikgebundene Hartmetalle werden daher vor allem für Produkte in speziellen Hochleistungsanwendungen genutzt, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik oder in Hochgeschwindigkeits- und Hochtemperatur-Zerspanungen.
Kneten
Um eine gleichmäßige Verteilung der Metallpartikel zu erreichen, wird das Hartmetallpulver nach dem Mischen mechanisch geknetet. Dabei werden flüssige Binder oder Weichmacher hinzugegeben, sodass eine extrusionsfähige Masse entsteht. Durch das Kneten wird außerdem sichergestellt, dass das spätere Endprodukt eine gleichmäßige Mikrostruktur und gleichmäßige mechanische Eigenschaften aufweist.
Pressen
Das Pulvergemisch wird unter hohem Druck in eine bestimmte Form gepresst. Dieser Schritt erzeugt ein kompaktes „Grünteil“, das noch eine relativ geringe Festigkeit besitzt. Beim Pressen wird zwischen zwei Verfahren unterschieden, die je nach Geometrie und Endanwendung des Hartmetalls ihre jeweiligen Eigenschaften optimal ausspielen.
Trockenpressen: Trockenpressen eignet sich für kleine, einfache und symmetrische Formen und ermöglicht schnelle Formgebung ohne zusätzliche Trockenzeiten. In Sekundenschnelle pressen Stempel und Matrize Teile verschiedenster Geometrien in Form.
Strangpressen: Das Strangpressen (auch Extrudieren genannt) ist ein Verfahren, bei dem das Hartmetallpulver zu einer knetfähigen Masse aufbereitet und dann durch eine formgebende Düse gepresst wird. Strangpressen ist besser für lange, gleichmäßige Profile und komplexe Querschnitte geeignet.
Trocknen
Nach dem Kneten wird ein Teil der zugegebenen Flüssigkeit unter streng kontrollierten Bedingungen in Klimakammern und speziellen Trocknungsöfen langsam aus den Produkten entfernt. Die Trocknungszeit variiert je nach Durchmesser der Grünteile.
Sintern
Das Grünteil wird in einem Ofen bei hohen Temperaturen (bis zu 1.600 °C) gesintert. Bei etwa 1380 °C schmilzt das Kobalt und fließt in die Zwischenräume der Wolframcarbid-Körner. Das Sintern verleiht dem Material die endgültige Festigkeit und Härte, weil sich dabei die Metallpartikel zu einem festen, dichten Werkstoff verdichten. Das Ergebnis sind porenfreie Formteile, wobei der Schwund bis zu 25 % betragen kann.
Feinbearbeitung
In einigen Fällen wird das Hartmetall nach dem Sintern weiter bearbeitet, etwa durch Schleifen oder Beschichten, um die endgültigen Maße und Oberflächeneigenschaften zu erreichen. Da Hartmetall nach dem Sintern extrem hart und verschleißfest ist, erfordert die Bearbeitung spezialisierte Verfahren und Werkzeuge. So werden beispielsweise Diamant- oder CBN-Schleifscheiben eingesetzt, um Material abzutragen.
AcademyPortfolio
Unsere Qualität, Ihr Vorteil
Hartmetall vom Marktführer
Unsere Produktpalette erstreckt sich über ein breites Spektrum von Hartmetalllösungen, die nahezu jeden Bedarf abdecken. Von hochpräzisen Stäben bis Durchmesser 40 mm über Verschleißteile bis hin zu kundenspezifischen Sonderteilen – wir haben das, was Sie suchen.
Für jeden die passende Hartmetallsorte
Egal ob es um Präzision, Haltbarkeit oder Vielseitigkeit geht – wir bieten eine umfangreiche Auswahl an hochwertigen Produkten, die Ihre Bedürfnisse perfekt abdecken. Diese enorme Bandbreite unseres Angebots ermöglicht es Ihnen, die ideale Lösung für Ihre spezifischen Bearbeitung zu finden.
Hartmetall ISO-Tabelle
Hartmetall ist nicht gleich Hartmetall, denn unsere Hartmetallsorten unterscheiden sich in ihren technischen Details. Eine schnelle Übersicht über die mechanischen Eigenschaften und Zusammensetzungen der Hartmetallsorten bietet Ihnen die nachfolgende ISO-Tabelle.
| Sorten | GC100SX | GC060F | GC100S | GC120U | GC080S | GC070S | GC090S | GC060S | GC090U |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Klassifizierung | K20 – K40 | K15 – K20 | K20 – K40 | K20 – K30 | K20 – K30 | K10 | K10 | K05 – K10 | K05 – K10 |
| Co (%) | 10,0 | 6,0 | 10,0 | 12,0 | 8,0 | 7,0 | 9,0 | 6,0 | 9,0 |
| WC inkl. Dotierung (%) | 90,0 | 94,0 | 90,0 | 88,0 | 92,0 | 93,0 | 91,0 | 94,0 | 91,0 |
| Härte HV30 (±50) (kg/mm²) | 1560 | 1620 | 1620 | 1690 | 1720 | 1850 | 1850 | 1870 | 1920 |
| Bruchzähigkeit KIc (MPa·m1/2) | 11,5 | 9,9 | 10,6 | 10,0 | 9,5 | 9,6 | 9,4 | 9,3 | 9,3 |
| Biegebruchfestigkeit (N/mm²) | 3700 | 3200 | 4100 | 4000 | 3800 | 3500 | 3800 | 3900 | 3800 |
| Mittlere Korngröße (µm) | 0,5 – 0,8 | 0,8 – 1,3 | 0,5 – 0,8 | 0,2 – 0,5 | 0,5 – 0,8 | 0,5 – 0,8 | 0,5 – 0,8 | 0,5 – 0,8 | 0,2 – 0,5 |
A = KIc (MPa · m½)
B = HV30 (kg/mm²)
Bruchzähigkeit vs. Härte
Härte und Bruchzähigkeit bei Hartmetall stehen oft im Gegensatz zueinander: Härte macht das Material widerstandsfähig gegen Verschleiß, aber spröder und anfälliger für Risse. Bruchzähigkeit verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Brüche und Stöße, jedoch auf Kosten der Härte. Je nach Anwendung wird ein Kompromiss gewählt: hohe Härte für abriebfeste Anwendungen und höhere Bruchzähigkeit für stoßbeanspruchte Einsätze. Die Grafik hilft Ihnen bei der Entscheidung zwischen unseren unterschiedlichen Hartmetallsorten.
Hartmetall in der Anwendung
Bei hochwertigen Zerspanungswerkzeugen richtet sich die Zusammensetzung des Schneidstoffs danach, welche Werkstoffe damit später bearbeitet werden sollen. In dieser Tabelle erfahren Sie, welche Hartmetallsorte sich am besten für eine Bearbeitung Ihres Werkstoffs eignet.
| Sorten | GC100SX | GC060F | GC100S | GC120U | GC080S | GC070S | GC090S | GC060S | GC090U |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bohren | x | x | x | x | x | x | x | x | |
| Fräsen | x | x | x | x | x | x | |||
| Reiben | x | x | |||||||
| Gewindeschneiden | x | x | x | x | |||||
| Titanlegierungen | x | x | x | x | |||||
| Nickellegierungen | x | x | |||||||
| Aluminiumlegierungen | x | x | |||||||
| Hitzebeständige Legierungen | x | x | x | ||||||
| Hochlegierte Stähle | x | x | x | ||||||
| Edelstähle – austenitisch | x | x | x | ||||||
| Edelstähle – ferritisch | x | x | x | ||||||
| Grauguss | x | x | x | ||||||
| Temperguss | x | x | x | x | |||||
| Kupferlegierungen | x | x | x | ||||||
| Superlegierungen (auf Fe-/Ni-/Co-/Ti-Basis) | x | x | x | ||||||
| Gehärtete Stähle | x | x | x | x | |||||
| GFK/GRP | x | x | x | x | |||||
| Verbundwerkstoffe | x | x | x | x | x | ||||
| Kunststoffe | x | x | x | ||||||
| Nichteisenmetalle | x | x | |||||||
| Holz | x | x | |||||||
| Graphit | x | x |
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Unsere Hartmetall-Rundstäbe sind perfekt geeignet für die Herstellung von innengekühleten Zerspanungswerkzeugen wie Fräser oder Bohrer. Sie erhalten die Rundstäbe roh oder auf h6 Toleranz geschliffen und in der Standardlänge 330 Millimeter.
Ihre Vorteile
- Rundstäbe mit einem, zwei oder drei Kühlkanälen
- parallelverlaufende Kühlkanälen und Verdrallung mit 15, 30 oder 40 Grad Steigung
- auch Rundstäbe mit zwei kleinstverdrallten Kühlkanälen ab Lager lieferbar
Fräserrohlinge
Für Fräswerkzeuge in Spitzenqualität
Wir bieten hochwertige Halbzeuge, die unsere Kunden zu Fräswerkzeugen weiterverarbeiten. Die Fräserrohlinge sind in verschiedenen Längen verfügbar und mit Kühlkanälen zur radialen Innenkühlung ausgestattet.
Ihre Vorteile
- nach Werksnorm und h6 Toleranz geschliffen mit einseitiger Fase
- mit zentralem Kühlkanal und 3 bis 5 radialen Austritten
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- 2 Kühlkanäle, 30° verdrallt
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