Wiki der Zerspanung

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.

Diese fünf Schritte finden sich in allen Herstellungsprozessen: Mischen, Mahlen, Sieben, Pressen und Sintern.
Am Anfang jedes Hartmetallwerkzeugs steht das Mischen, Mahlen und Sieben des Rohstoffs in Pulverform. Zuerst werden Wolframkarbid, Kobalt und verschiedene Dotierkarbide nach speziellen Rezepturen vermischt. Die Korngröße des Hartstoffs Wolframkarbid und der Anteil des Bindemetalls Kobalt definieren die gewünschte Härte. Um Verunreinigungen zu vermeiden, hat Sauberkeit in diesen ersten Schritten oberste Priorität.
Nach dem Mischen und Mahlen kommt das zukünftige Hartmetall zur Trocknung in den Sprühturm und wird anschließend gesiebt. So lassen sich größere Bestandteile entfernen, die den Produktionsprozess stören könnten.
Nach dem Sieben ist das Granulat fertig für das Pressen. Beim Direktpressen wird das aufbereitete Granulat unter Druck in Formen, sogenannten Matrizen, verdichtet. In Sekundenschnelle pressen Stempel und Matrize Teile verschiedenster Geometrien. Vorteile des Direktpressens: Die leistungsfähigen Pressautomaten fertigen mehrere Teile gleichzeitig. Der automatische Transport beschleunigt den Prozess zusätzlich. Auf diese Weise lassen sich pro Stunde 1500 Werkteile herstellen.
Das Direktpressen eignet sich damit für kurze Produktionszeiten, hohe Stückzahlen und verschiedenste Geometrien.

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Seinen Ursprung hat Hartmetall zu Beginn des 20. Jahrhunderts, da zu dieser Zeit verschiedene deutsche Patente hinsichtlich der Erzeugung von Wolframkarbid und deren Verwendung im Bereich der Werkzeugtechnologie erteilt wurden. Der Fertigungsprozess zur Hartmetallherstellung wirkt sich in großem Maße auf die Qualität des Endprodukts aus. So konnten Hartmetalle durch kontinuierliche Entwicklungen seit ca. 1925 im großen Umfang wirtschaftlich eingesetzt werden. Die Firma Gühring stellt Hartmetalle für viele Bereiche und Industrien her. Pro Jahr sind es circa 2.500 Tonnen, das entspricht etwa 1.800 Autos. Das macht Gühring zu einem der größten Hartmetall-Hersteller der Welt.

Kennzeichnend für Hartmetall sind eine sehr hohe Härte, seine Verschleißfestigkeit und besonders die hohe Temperaturbeständigkeit. Sie finden daher eine ausgedehnte Anwendung in der Bestückung von Werkzeugen und Teilen für die Zerspanung, spanlose Formgebung und bei reibendem Verschleiß. So wundert es nicht, dass bei Gühring die Produktion von Werkzeug-Rohlingen aus Hartmetall den größten Einsatzbereich bilden: Sowohl für spanabhebende Werkzeuge als auch für spanlose Werkzeuge. Zur ersten Gruppe gehören beispielsweise Bohrer, Fräser und Reibahlen. Spanlose Werkzeuge sind etwa Stempel, Walzen und Messer.

Abschließend kann festgehalten werden, dass der Berg- und Tunnelbau mit seinen großen und schweren Geräten ebenfalls einen größeren Einsatzbereich bildet, in dem viel Hartmetall benötigt wird. Weitere Bereiche sind der Medizin- und Gesundheitssektor, der Transport und Mobilitätssektor, die Zerkleinerungsbranche, der allgemeine Maschinenbau, der Energiesektor und das Baugewerbe. Auch zur Genuss- und Nahrungsmittel-Herstellung ist Hartmetall notwendig – sowie in den vielen sonstigen Einsatzbereichen: von Präzisionsmessinstrumenten bis hin zu kunstvollen Schmuckstücken.

Vor ca. 35 Jahren entschloss sich Dr. Jörg Gühring für den Aufbau einer eigenen Hartmetallfertigung, obwohl das Unternehmen damals noch überwiegend Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl herstellte. Sehr früh hatte er erkannt, welche Bedeutung das Hartmetall haben würde. Der Geschäftsbereich Hartstoffe produziert seitdem verschiedene Hartmetallqualitäten unter anderem für die Anwendungsbereiche Luftfahrt, Automobil, Maschinenbau und Unterhaltungselektronik. Die Zerspanungswerkzeuge rücken dabei in den Fokus: Völlig gleichgültig, ob Rohlinge für rotierende Werkzeuge oder speziell auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnittene Geometrien: Dank unserer modernen, fortschrittlichen und teilautomatisierten Strang- und Trockenpressen in Verbindung mit der flexiblen Formgebung ermöglicht Gühring selbst anspruchsvollste Form- und Bauteile. Haben Sie Fragen? Unsere Spezialisten freuen sich auf einen kompetenten Dialog.

Was ist Hartmetall?

Der Begriff Hartmetall beschreibt allgemein eine Werkstoffgruppe, die durch hohe Härte und metallische Eigenschaften gekennzeichnet ist. Gegossenes Hartmetall wurde im Jahr 1914 von Lohman und Voigtländer zum Patent angemeldet, jedoch bewährte es sich aufgrund seiner Sprödheit nicht. Erst einige Jahre später konnte Hartmetall im Jahr 1923 von Karl Schröter und Heinrich Baumhauer zum Patent angemeldet werden. Hartmetall gehört zu den Verbundwerkstoffen, da Hartmetall meistens aus 90–94 % Wolframcarbid (Verstärkungsphase) und 6–10 % Kobalt (Matrix, Bindemittel, Zähigkeitskomponente) besteht. Die Wolframkarbidkörner sind durchschnittlich etwa 0,5–1 Mikrometer groß. Das Kobalt füllt die Zwischenräume, dient sozusagen als Bindemittel. Demnach werden Hartmetalle zumeist aus Wolframkarbid und Kobalt hergestellt (WC +CO), aber auch andere Additive, wie Titancarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid oder Vanadiumcarbid dienen als Bindemittel. Dennoch kann festgehalten werden, dass sich durch die Kombination von Wolframkarbid (WC) als harte Karbidphase und Kobalt (Co) als Metallbinder (Binderphase) die besten physikalischen und mechanischen Eigenschaften erzielen lassen.
Hierbei handelt es sich um Legierungen aus metallischen Hartstoffen (Karbide) und einem Bindemetall.

Hartmetall ist in seiner Verwendung außerordentlich flexibel einsetzbar und bietet zahlreiche Vorteile. Dazu zählen hauptsächlich:

• Verschleißfestigkeit
• Härte
• hohe Temperaturbeständigkeit
• Druckfestigkeit

 

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Hartmetall besteht aus Wolframkarbid (meistens aus 90-94%, Verstärkungsphase) und 6-10% Kobalt (Bindemittel, Matrix, Zähigkeitskomponente). Im Durchschnitt sind die Wolframkarbidkörner ca. 0,5-1 Mikrometer groß. Das Kobalt füllt die Zwischenräume. Wir bei Gühring machen uns sowohl der Härte von Wolframkarbid als auch der Zähigkeit von Kobalt zunutze. Dabei gilt die Faustregel: Je härter das Hartmetall umso verschleiß- und abriebfester, aber auch spröder und schlagempfindlicher ist es. Nimmt die Härte hingegen ab, steigt die Zähigkeit zu und das Hartmetall bekommt mehr Elastizität und Biegefestigkeit. Die Rohstoffe, welche für die Produktion von Hartmetall benötigt werden, werden häufig in Massenproduktion verarbeitet und hinsichtlich Qualität und Quantität standardisiert.

Bei Wolfram handelt es sich um ein chemisches Element mit dem Elementsymbol W und der Ordnungszahl 74. Damit zählt es zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der 6. Nebengruppe (Gruppe 6) oder Chromgruppe. Wolfram kommt in reinem Zustand als ist ein weißglänzendes, sprödes Schwermetall mit hoher Dichte und Festigkeit vor. Die größten Lagerstätten für Wolfram finden sich in China, Russland, USA, Kanada, Korea, Bolivien, Kasachstan, Österreich und Portugal. Die sicheren und wahrscheinlichen Weltvorkommen betragen derzeit 2,9 Mio. Tonnen reines Wolfram. Die wichtigsten mineralischen Wolframerze liegen in der Natur als Wolframit und Scheelit vor.

Bei Erzen handelt es sich um Mineralaggregate von wirtschaftlichem Interesse, aus denen durch Bearbeitung ein oder mehrere Wertbestandteile extrahiert werden können. Grundsätzlich können Erze bergmännisch abgebaut werden, um die darin enthaltenen Metalle zu gewinnen.

Kobalt ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Co und der Ordnungszahl 27. Damit zählt Kobalt zu den ferromagnetischen Übergangsmetallen aus der 9. Gruppe oder Kobaltgruppe des Periodensystems. Kobalt ist ein glänzendes, silbergraues Metall, das sich insbesondere durch Härte, Festigkeit und Zähigkeit auszeichnet. Aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften findet Kobalt in vielen unterschiedlichen Bereichen Anwendung. Als ferromagnetisches Schwermetall kommt Kobalt hauptsächlich in Afrika vor. Die demokratische Republik Kongo deckt mit ihren Bergwerken den größten Teil des Weltkobaltbedarfs ab.

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Was ist ein Grünling?

Pulver oder Pulvermischungen werden meist unter Zusatz eines Bindemittels in Form gebracht. Demnach ist der Grünling, ein sich im Kreidezustand befindliche Pulverpressling. Schon in dieser Phase des Herstellungsprozesses weist der Grünling sämtliche geometrischen Eigenschaften des gewünschten Bauteils auf. Im nächsten Schritt, demnach während des Sintervorgangs, verringern sich Porosität und Volumen deutlich und der Grünling nimmt die endkonturnahe Form des Bauteils an.

Am Anfang jedes Zerspanungswerkzeugs aus Hartmetall steht das Mischen, Mahlen und Sieben des Rohstoffs in Pulverform, bevor sie gepresst und gesintert werden. Die Produktionsschritte des isostatischen Pressens gleichen denen des monostatischen Pressens. Lediglich der Pressvorgang unterscheidet sich. Genau wie das monostatische Pressen ermöglicht das isostatische Pressen die Realisierung sehr großer Geometrien – mit dem Unterschied, dass diese sich nicht auf Stabdimensionen beschränken. Das isostatische Pressen ermöglicht einen sehr großen Pressbereich mit Durchmessern bis zu 400 mm und einem Gewicht von 200 kg. Anwendungsbeispiele für das isostatische Pressverfahren sind die Herstellung von Erodierblöcken, Tabak- oder Hygienewalzen. Ähnlich wie beim monostatischen Pressen wird der Rohling bei 1.800 bar gleichmäßig gepresst, jedoch erfolgt der Druck hier von allen Seiten, auch den Stirnseiten.

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Zur Fertigung von Hartmetall wird das Material (nach dem Mischen, Mahlen und Sieben) mechanisch verdichtet, bevor es im Anschluss gesintert wird. Beim monostatischen Pressen werden die Werkteile demnach noch vor dem Sintern bearbeitet. Eine Finalisierung erfolgt nach dem Sintern durch das Schleifen, um eventuelle Maßabweichungen auszugleichen. Das monostatische Pressen eignet sich für die Herstellung von Stab-Dimensionen bis zu einem Durchmesser von 60mm und der Länge von 450mm. Das Granulat wird in eine flexible Stabform gefüllt, auf die der Pressautomat von außen einen kontinuierlichen Druck von 1.800 bar auf den Umfang ausübt. Dadurch erhält der Pressling eine sehr gleichmäßige Dichteverteilung.

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Grundsätzlich wird Hartmetall in einem Sinterprozess hergestellt. Dies impliziert, dass die feingemahlenen Pulver der Komponenten gemischt, gepresst und abschließend erhitzt werden. Im Produktionsprozess selbst wird der Druck hoch gehalten, sodass das Pulvergranulat sich zu einem homogenen Stück formt.

1. Mischen
   Zuerst werden Wolframkarbid, Kobalt und verschiedene Dotierkarbide nach speziellen Rezepturen vermischt. Die Korngröße des Hartstoffs Wolframkarbid und der Anteil des Bindemetalls Kobalt definieren die gewünschte Härte. Um Verunreinigungen zu vermeiden, hat Sauberkeit in diesen ersten Schritten oberste Priorität. Wolframkarbid (WC), das für die Härte in Hartmetallen sorgt, macht je nach Sorte 73-94 % aus. Kobalt ist dementsprechend mit 6-27 % enthalten und sorgt für Zähigkeit. Das ist wichtig, um einen Bruch des Materials unter Biegebelastung zu vermeiden. Kobalt (Co) bezeichnet man in diesem Kontext deswegen auch als „Binder“ oder das „Bindemetall“.
2. Mahlen
   In diesem Produktionsprozess werden Hartstoff und Binder geprüft. Erste Priorität hat in diesem Schritt die Sauberkeit, um die Materialien nicht zu verunreinigen. Durch die Korngröße des Wolframkarbids und den Anteil des Kobalts wird die gewünschte Härte definiert. Das Mischen und Mahlen erfolgt über mehrere Stunden in Kugelmischern, sogenannten Attritoren.
3. Sieben
   Das zukünftige Hartmetall kommt nach der Trocknung im Sprühturm in spezielle Behälter zum Trocknen und wird anschließend gesiebt. Größere Bestandteile, die den Produktionsprozess stören könnten, werden so ausgeschlossen.
4. Pressen
   Anschließend erfolgt die Formgebung des pulvrigen Werkstoffs durch eine Verdichtung mit verschiedenen Pressverfahren. Je nach Anforderung an das Material und das spätere Produkt stehen vier Pressverfahren zur Auswahl: direktes Pressen, Strangpressen, monostatisches oder isostatisches Pressen. Diese haben auch eine Auswirkung auf die Produktionsschritte im Detail.
5. Bearbeiten
   Nach dem Pressen kann eine erste Bearbeitung erfolgen. Beim direkten Pressen ist das zum Beispiel nicht erforderlich, da der Werkstoff direkt in seine gewünschte Endform gepresst wird.
6. Sintern
   Die Werkteile sind nun in ihrer gewünschten Form und fertig für den letzten Produktionsschritt: Das Sintern. Das Sintern ist das Herzstück jeder Produktion und verbindet die Stoffe miteinander. Zu diesem Zweck werden die Werkteile in speziellen Sinteröfen unter Druck stark erhitzt. Dieser Vorgang nennt sich Heißisostatisches Pressen. Dabei schmilzt das Kobalt und verbindet sich fest und ohne Zwischenräume mit dem Wolframkarbid. Deswegen gilt Hartmetall auch als „Verbundwerkstoff“. Das Sintern dauert insgesamt über 36 Stunden und läuft in drei Phasen ab. Dabei erreichen die Öfen Temperaturen über 1300°C. Der Pressling verändert sich durch das Sintern deutlich. Klicken Sie auf die Abbildung, um sich das Werkteil nach dem Sintern anzusehen.
   Die größte Herausforderung beim Sintern ist die Schrumpfung des Rohlings: Durch das Sintern wird der Hartmetallrohling erheblich kleiner. Der Längen- und Durchmesserschwund liegt bei 15-25% und bezieht sich auf die geometrischen Werte. Der Volumenschwund beträgt etwa 50%, wodurch sich die Dichte des Rohlings etwa verdoppelt. Der Pressling muss demnach um einiges größer als die gewünschte finale Form hergestellt werden, um nach dem Sintern die richtige Größe zu erzielen.
7. Schleifen (optional)
   Abschließendes Schleifen des fertigen Hartmetallprodukts stellt einen optionalen letzten Arbeitsschritt im Produktionsprozess dar. Wie bereits erwähnt, verändert sich der Rohling durch das Sintern. Dadurch können minimale Abweichungen vom Zielzustand entstehen. Um diese auszugleichen, stehen automatisierte Schleifmaschinen zur Verfügung. Damit lassen sich die Werkstücke sowohl flach- als auch rundschleifen. Für große Serien gleicher Teile bietet sich das Spitzenlos-Schleifen an.

Was ist Sintern?

Hartmetall besteht immer aus der Verbindung eines Hartstoffs (Karbid), mit einem Bindemetall. Als Hartstoff verwendet man meistens Wolframkarbid (WC). Weitere Hartstoffe können aber auch z.B. Titan (TiC), Tantal (TaC) oder Chrom (CrC) sein. Das häufigste Bindematerial ist Kobalt (Co). Unter dem Begriff „Sintern“ versteht man eine Temperaturbehandlung, demnach einen thermischen Prozess unter Sauerstoffausschluss, der die Wolframkarbide in einer Bindermatrix einbindet. Hierbei wird der Binder im Grünling in einer Sinteranlage bis zur Flüssigphase erhitzt. Sinteranlagen für Hartmetalle sind doppelwandige, wassergekühlte Kesselöfen aus Stahl. Je nach Hartmetallsorte liegt die Sintertemperatur bei 1300 bis 1500°C. Die Bindermetallanteile des Hartmetalls gehen dabei in die schmelzflüssige Phase über, wodurch Poren bzw. Zwischenräume ausgefüllt werden. Der Sintervorgang erfolgt aufgrund der temperaturabhängigen Reaktionsfreudigkeit der Hartmetallrohstoffe mit dem Luftsauerstoff unter Vakuum. Man unterscheidet zwischen einem „normalen“ Sinterprozess und einem Sinter-HIP Verfahren. Beim Sinter-HIP Verfahren wird nach dem Erreichen der Flüssigphase unter hohem Druck Argon eingepresst. Dadurch wird das Hartmetall nochmals verdichtet und garantiert eine homogene, porenfreie Struktur.

Grundsätzlich lässt sich Hartmetall mit pulvermetallurgischen Verfahren herstellen. Hartmetall zeichnet sich durch extreme Härte und einen hohen Widerstand gegen abrasiven, mechanischen oder thermischen Verschleiß aus. Deshalb garantieren Werkzeuge und Verschleißteile aus Hartmetall eine längere Standzeit und steigern die Produktivität. Auch sind bei Hartmetallwerkzeugen die Geometriefreiheiten sehr groß, da hier ein Rohling vorliegt, aus dem komplexe Geometrien geschliffen werden können. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel spiralisierte oder geradegenutete Fräser, Raspelfräser oder Kompressionsfräser herstellen. Diese Werkzeuge können dann wiederum mit einer Beschichtung versehen werden, welche noch härter als das Hartmetall ist. Der Fertigungsprozess zur Hartmetallherstellung wirkt sich ganz erheblich auf die Qualität des Endprodukts aus. Eine hohe Qualität hat bei Gühring oberste Priorität. Deswegen begleiten geometrische Tests und metallurgische Analysen den Fertigungsprozess.

Metallurgische Analysen zur Qualitätssicherung geben Aufschluss über:

• Dichte
• Härte
• Sortenanalyse
• Geometrische Tests zur Qualitätssicherung im Rahmen von:
  • Ultraschall
  • Vermessungen
  • Steigungen
  • Visuelle Prüfung

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Wir helfen Ihnen gerne: Kontaktieren Sie uns einfach.

Das Strangpressen zählt zu den druckumformenden Fertigungsverfahren und dient der Herstellung metallischer Profile mit verschiedenen Geometrien. Dabei wird das Rohmaterial mit einem Stempel durch die genutzte Matrize gedrückt, damit das Material die gewünschte Form annimmt. Das Verfahren wird in der metallverarbeitenden Industrie und in der Bauindustrie unter anderem zur Herstellung von Hohlprofilen genutzt. Das Strangpressen eignet sich zur Herstellung von Stäben oder Leisten. Zu diesem Zweck presst ein Stempel den Werkstoff kontinuierlich durch eine formgebende Öffnung. Dieser Vorgang nennt sich auch Extrusion.
Durch dieses Pressverfahren lassen sich auch sehr kleine Durchmesser fertigen – bis zu 0,9 mmr sind möglich. Eine Besonderheit beim Strangpressen zur Herstellung von Werkzeug-Rohlingen ist die Möglichkeit, Kühlkanäle einzubringen. Realisierbar sind bis zu fünf verschiedene Kühlkanäle zentraler, paralleler oder verdrallter Anordnung.

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Zur Fertigung von Hartmetall wird das Material (nach dem Mischen, Mahlen und Sieben) mechanisch verdichtet, bevor es gesintert wird. Demnach erfolgt nach dem Pressvorgang die Sinterung. Jedoch muss der Grünling nach dem Pressvorgang trocknen, bevor er weiterbearbeitet werden kann. Nach dem Pressen kommen die Stäbe zunächst in eine Klimakammer und dann in einen Trockenofen.
Die Trockenzeit richtet sich nach dem Durchmesser des Grünlings. Als Faustregel gilt: Ein Tag / Millimeter Durchmesser. Demnach braucht ein Stab von 10 mm Durchmesser eine Trockenzeit von 10 Tagen.

Hartmetallwerkzeuge haben fast die doppelte Härte verglichen mit HSS-Werkzeugen. Deshalb lassen sich mit ihnen bis zu 30% höhere Vorschübe pro Umdrehung und mindestens dreimal höhere Standzeit realisieren. Durch die höhere Steifigkeit der Hartmetallwerkzeuge erreichen sie außerdem bessere Bohrungsqualitäten. Auch im Hinblick auf die Bohrungsgeradheit gibt es große Unterschiede zwischen Hartmetall und Schnellarbeitsstahl.

Hartmetallbohrer, bzw. Vollhartmetallbohrer (VHM-Bohrer) stehen für kurze Bearbeitungszeiten, höhere Schnittwerte und hervorragende Standzeiten.
Der Grund dafür liegt darin, dass Hartmetall über die doppelte Härte sowie eine höhere Warmhärte im Vergleich zu Schnellarbeitsstahl (HSS) verfügt.
Hartmetallbohrer kommen bei Bearbeitungsaufgaben zum Einsatz, welche hohe Verschleißfestigkeit und Effizienz fordern. Hartmetallbohrer werden vorwiegend in automatischen Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen) oder Bearbeitungszentren mit stabiler Aufspannung eingesetzt.

Als Entwickler und Hersteller von hochwertigen Hartmetallsorten und hochperformanten Schneidstoffen bietet Gühring eine enorme Bandbreite an Hartmetallbohrern.
Das für den RT 100 XF von Gühring entwickelte Hartmetall schafft die optimale Gratwanderung zwischen Härte und Zähigkeit. Durch das spezielle Gefüge besitzt diese Gühring-eigene Hartmetallsorte einen Nachschärfeffekt. Ausbrüche, die den Verschleiß am Werkzeug beschleunigen, finden nicht mehr statt.
Darüber hinaus ermöglicht die kombinierte Optimierung aller Werkzeugparameter des RT 100 XF extreme Vorschübe und gewaltige Zeitspanvolumen. Das Inhouse-High-End-Finishing sorgt bei diesem Hartmetallbohrer für maximale Ausreizung der Performance und es kommt zu einer Taktzeitverkürzung bei schwer zerspanbaren Werkstoffen und speziellen Anwendungsfällen in der Serienfertigung.

Überzeugen Sie sich von unserem Vollhartmetallbohrer RT 100 XF.

Universalfräser oder Hochleistungsfräser aus Vollhartmetall kommen auf modernen CNC-Maschinen zum Einsatz. Sie eignen sich besonders für die Serienfertigung. Hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten machen sie sehr leistungsfähig. Zudem erreichen sie hohe Standzeiten sowie Schnitttiefen und Schnittbreiten.

Das Fräsen ist eines der häufigsten Fertigungsverfahren in der Zerspanung.

Steht dabei vor allem die Geschwindigkeit im Vordergrund, kommt das HPC-Fräsen (engl. „High Performance Cutting“) oder auf Deutsch die Hochleistungszerspanung zum Einsatz. Ziel dabei ist innerhalb von kürzester Zeit, so viel Material wie möglich zu entfernen. Im Werkzeug- und Formenbau wird dieses Verfahren deshalb vorrangig zum Schruppen angewendet.

Vergleich man einen Hochleistungsfräser, der beim HPC-Fräsen zum Einsatz kommt, mit einem herkömmlichen Fräser, so ist mit einem Hochleistungsfräser ein sehr viel größeres Zerspanvolumen pro Minute möglich. Im Rahmen eines Fräsprozesses bedeutet das, dass beim HPC-Fräsen mit anderen Schnittdaten gearbeitet wird: höhere Schnittgeschwindigkeiten, größere Vorschübe pro Zahn und größere Schnitttiefen.
Durch die Fertigung der Werkstücke mit einem maximalen Zeitspanvolumen je erfolgtem Schnitt, erlaubt das HPC-Fräsen die Bearbeitung von Werkstücken verschiedener Arten von hochfestem Stahl. Diese Materialien stellen erhöhte Anforderungen an die Werkzeuge.

Der Hochleistungsfräser RF 100 Speed von Gühring zählt zu den besonders leistungsstarken HPC-Fräsern auf dem Markt. Er zeichnet sich durch eine hohe Spirale von 48° und seine ungleiche Schneidenteilung für einen weichen, ruhigen Schnitt aus. Der RF 100 Speed verfügt über eine optimierte Eckfase und Stirnkorrektur. So wird die Schneidecke, als empfindlichster Teil des Werkzeugs von zwei Seiten geschützt. Auf diese Weise hält die Schneide auch schweren Schubbelastungen gut stand. Die Fräser sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Die lange Ausführung des HPC Fräser RF 100 Speed besitzt Spanteiler, um die Späne kurz zu brechen und gewährleistet so eine reibungslose Spanabfuhr bei der HPC-Bearbeitung. Überzeugen Sie sich von seinen Eigenschaften.

Zum Programm der Hochleistungsfräser von Gühring gehören im Bereich HPC-Fräsen außerdem verschiedene Bohrnutfräser. Diese Werkzeuge aus VHM (Vollhartmetall) unterscheiden sich von anderen Schaftfräsern durch tauchfähige Zentrumsschneiden auf der Stirnseite. Zum Kopierfräsen bietet Gühring zudem Torusfräser an.
Bohrnutenfräser, Torusfräser sowie unterschiedlichste Werkzeuge finden Sie in unserem Gühring-Onlineshop.

Was ist HPC Fräsen?

Das HPC Fräsen (engl. „High Performance Cutting“, dt. „Hochleistungszerspanung“) hat im Rahmen einer Fräsoperation zum Ziel innerhalb von kürzester Zeit, so viel Material wie möglich vom Werkstück zu entfernen.
Vergleich man ein Fräswerkzeug, das beim HPC Fräsen zum Einsatz kommt, mit einem herkömmlichen Fräser, so ist mit einem Hochleistungsfräser ein sehr viel größeres Zerspanvolumen pro Minute möglich. Damit gelingt beim HPC Fräsen der Einsatz anderer Schnittdaten, was höhere Schnittgeschwindigkeiten, größere Vorschübe pro Zahn und größere Schnitttiefen zur Folge hat.

Der Hochleistungsfräser RF 100 Speed von Gühring zählt zu den besonders leistungsstarken HPC Fräsern auf dem Markt. Er zeichnet sich durch eine hohe Spirale von 48° und seine ungleiche Schneidenteilung für einen weichen, ruhigen Schnitt aus. Der RF 100 Speed verfügt über eine optimierte Eckfase und Stirnkorrektur. So wird die Schneidecke, als empfindlichster Teil des Werkzeugs von zwei Seiten geschützt. Dadurch hält die Schneide auch schweren Schubbelastungen gut stand. Die Fräser sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Die lange Ausführung des RF 100 Speed besitzt Spanteiler, um die Späne kurz zu brechen und gewährleistet so eine reibungslose Spanabfuhr bei der HPC Bearbeitung. Überzeugen Sie sich von seinen Eigenschaften.

Im Bereich der Hochgeschwindigkeitszerspanung (HZG), bzw. beim High Speed Cutting Fräsen (HSC-Fräsen) existieren, wie die Bezeichnung schon verrät, wesentlich höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten. Um das Zeitspanvolumen maximal zu optimieren werden demnach extrem hohe Werkzeugdrehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten erreicht, welche um ein vielfaches höher sind als bei normalen Zerspanungen.

Das HSC-Fräsen unterscheidet sich vom HPC-Fräsen (engl. „High Performance Cutting“ ) durch die gewählten Schnittdaten: Beim HPC-Fräsen wird ein maximales Zeitspanvolumen pro Schnitt erzielt, während bei HSC-Fräsen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bei kleinen Zustellungen mit extremen Vorschüben gearbeitet wird.

Die VHM-Fräser GF 300 und GF 500 von Gühring werden beispielsweise beim HSC-Fräsen eingesetzt.

Die Vorteile:

• Absolut präzise Durchmesser-Toleranzen
• enge Radiustoleranzen
• der Radiusanschliff mit konstanter Helixkorrektur, Zylinder- und Radiusbereiche (die im One-pass-Verfahren geschliffen sind)
• und Schleifverfahren für höchste Oberflächenqualitäten.

Überzeugen Sie sich jetzt in unserem Gühring Online-Shop.

Was ist HSC Fräsen?

Das HSC Fräsen (engl. „High Speed Cutting Fräsen“, dt. HZG, „Hochgeschwindigkeitszerspanung“) bietet im Vergleich zu konventionellen Fräsbearbeitungen eine weitaus höhere Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit. Dadurch können schnell und effizient hochpräzise Werkstücke von hervorragender Oberflächengüte gefertigt werden. Das HSC Fräsen unterscheidet sich vom HPC Fräsen (engl. „High Performance Cutting“) durch die gewählten Schnittdaten: Beim HPC Fräsen wird ein maximales Zeitspanvolumen pro Schnitt erzielt, während bei HSC Fräsen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bei kleinen Zustellungen mit extremen Vorschüben gearbeitet wird. Wenn demnach im Rahmen einer Fräsoperation die Kombination aus hohem Zeitspanvolumen und die Bearbeitung von hoch komplexen Bauteilen gefordert sind, zählt das HSC Fräsen als unumgängliche Alternative. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren zu einer wichtigen Basistechnologie im Werkzeug- und Formenbau, in der Medizintechnik und in der Luft- und Raumfahrt geworden.

Was ist HSS Stahl?

Schnellarbeitsstahl, auf Englisch High Speed Steel (HSS), bezeichnet eine Gruppe hochlegierter Werkzeugstähle. Diese werden als Schneidstoff für spanende Werkzeuge genutzt. Die Härte erhält HSS durch sein Grundgefüge, das hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff besteht. Hinzu kommen Legierungszusätze von mehr als 5 Prozent. Dazu kommt die Wärmebehandlung des Stahls, der bei über 1.200 °C geglüht und danach abgeschreckt wird. All das führt dazu, dass mit HSS im Vergleich zu Kaltarbeitsstählen, drei- bis viermal höhere Schnittgeschwindigkeiten und damit hohe Anwendungstemperaturen erreichen werden.

 

Wie wird HSS hergestellt?

Zwei unterschiedliche Verfahren werden bei der Herstellung von HSS hauptsächlich angewandt:

Schmelzmetallurgische Herstellung von HSS

Hier wird Stahl bei 1550 Grad geschmolzen und Legierungselemente zugesetzt. Die flüssige Schmelze wird in Barrenform gegossen. Bei 900 Grad erfolgt eine Wärmebehandlung, das Blockglühen, um die Stoffe zu homogenisieren. Es folgt das Walzen und Schmieden bei 1200 Grad und schließlich das Weichglühen. Der fertige Schneidstoff ist nun bereit für die spanende Bearbeitung.

Pulvermetallurgische Herstellung von HSS

Auch hier wird der Stahl bei 1550 Grad geschmolzen und mit Legierungselementen versehen. Diese Schmelze wird zu einem Pulver verdüst und in Kapseln gefüllt. Beim Heißisotonischen Pressen (HIP) werden Pulver und Feststoffe, besonders Keramik und Metalle, gleichzeitig heiß gepresst und gesintert (gebacken). Dabei verbindet sich das lose Gefüge der einzelnen Stoffe, was die Dichte erhöht. Nachdem der entstandene Stoff geschmiedet und gewalzt wurde, kann die spanende Bearbeitung erfolgen.

 

Wie hart ist HSS Stahl?

Bei Raumtemperatur liegt die Härte von HSS zwischen 800 und 900 HV (Vickershärte), bzw. etwa 65 HRC (Rockwell). Somit ist HSS ähnlich hart wie gewöhnlicher gehärteter Stahl. Allerdings erreicht HSS eine Warmhärte von bis zu 600 Grad. Die Warmhärte gibt darüber Aufschluss, bei welcher Temperatur der Schneidstoff seine Härte verliert. Gewöhnlicher Werkzeugstahl verliert seine Härte bereits ab etwa 200 Grad.

 

HSS-Bohrer Bedeutung: Was bedeutet HSS beim Bohrer?

Der Verschleißwiderstand, die Druckfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit sind bei HSS-Bohrern hoch. Auch bei instabilen Aufspannungen oder Maschinenbedingungen gewährleisten HSS-Bohrer eine hohe Prozesssicherheit ohne Werkzeugbruch, was an der Zähigkeit des Werkstoffs liegt. Die Anschaffungskosten für den Kunden sind niedrig, aufgrund der deutlich geringeren Kosten bei der Herstellung. Daher bieten Spiralbohrer aus HSS bei einer Bearbeitung von kleinen oder mittleren Losgrößen oftmals das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.

 

Wie erkennt man HSS Bohrer?

Im direkten Vergleich zu VHM-Bohrer sind Spiralbohrer aus HSS deutlich leichter aufgrund der geringeren Dichte des Schneidstoffs.

 

Extra lange HSS Bohrer

Extra lange HSS Bohrer als Standard mit einer Spannutlänge von 850 mm und einer Gesamtlänge von 1000 mm bei einem Durchmesser von 10 mm werden beispielsweise im Formen-, Werkzeug- und Gesenkbau eingesetzt.

 

HSS Bohrer mit Innenkühlung

Diese Werkzeuge mit zylindrischen Schäften oder mit Morsekegelschäften werden zum Beispiel für die Bearbeitung von Stahlbauträgern eingesetzt.

 

HSS Bohrer mit Morsekegelschaft bis Ø 98,42 mm

gehören ebenfalls zu Gührings Standard-Produktpalette und sind im Großmotorenbau, vor allem im Schiffsbau, unverzichtbar.

Bei dem Begriff HSS handelt es sich um einen legierten Werkzeugstahl, der für „High Speed Steel“ (Schnellarbeitsstahl oder Hochleistungschnellarbeitsstahl) steht.
Das HSS-Fräsen umfasst die präzise und effiziente Bearbeitung der Oberflächen von Stahl, Kunststoff oder anderen weichen Werkstoffen. HSS-Fräser (oder nach neuer Normung HS-Fräser) haben gegenüber VHM-Fräsern (Vollhartmetall- oder Hartmetall-Fräsern) nicht nur einen preislichen Vorteil sondern auch eine höhere Zähigkeit und Kantenfestigkeit, weshalb sie in der Serienfertigung eingesetzt werden. ​

Beim HSS- Fräsen müssen aber auch (im Gegensatz zum VHM-Fräsen) die geringe Bearbeitungsgeschwindigkeit sowie die geringe Standzeit in den Fertigungsprozess einkalkuliert werden.
Mithilfe von HSS-Fräsern lassen sich besonders dünnwandige oder weiche Werkstücke bearbeiten. Aufgrund der enorm guten Formgebungsmöglichkeiten des HSS, besteht die Möglichkeit daraus nahezu alle erdenklichen Fräser anzufertigen.
Je nach Anwendungsfall können sie mit verschiedenen Hartstoffbeschichtungen versehen sein.

Sie haben Interesse am HSS-Fräsen? Eine umfangreiche Auswahl an verschiedenen und innovativen HSS-Fräsern erhalten Sie in unserem Gühring Online-Shop.