Sandvik Coromant GC4415: Neue Wendeschneidplatten bieten zuverlässige Leistung und hervorragende Verschleißfestigkeit

Die Bedeutung der Sortenauswahl beim Stahldrehen: Eine alte römische Kriegsstrategie und die neuen ISO P-Stahldrehsorten von Sandvik Coromant haben etwas gemeinsam, was die Zerspanungsleistung bei Stahldrehprozessen steigert. Produktmanager Rolf Olofsson erklärt, warum die Beschichtung und das Substrat von Hartmetallsorten den entscheidenden Unterschied bei Effizienz und Produktivität machen kann.

Sandvik Coromant hat mit GC4415 und GC4425 zwei neue Stahldrehsorten auf den Markt gebracht.

Sandvik Coromant hat mit GC4415 und GC4425 zwei neue Stahldrehsorten auf den Markt gebracht.

Ein weit verbreiteter Irrglaube in der metallverarbeitenden Industrie ist, dass die Bearbeitung von Stahl einfach ist. Denn erfahrene Zerspaner wissen ganz genau, dass die Drehbearbeitung von ISO P-Stahl eine echte Herausforderung darstellt. Die erste Schwierigkeit besteht darin, dass Werkstoffe mit ISO P-Klassifizierung sehr unterschiedlich sind – das Spektrum reicht von duktilen, kohlenstoffarmen bis hin zu hochlegierten Stählen. Des Weiteren variieren die Härte der ISO P-Stähle sowie die Anwendungsart und damit auch die Bearbeitungsbedingungen. Folglich ist die Wahl der richtigen Wendeschneidplattensorte, die dem breiten Anforderungsprofil gerecht wird, anspruchsvoll.

Alle Hartmetallsorten bestehen aus einem Hartmetallkern, der in der Regel über eine Beschichtung aus Titannitrid, Aluminiumoxid oder Titancarbonitrid verfügt.

Alle Hartmetallsorten bestehen aus einem Hartmetallkern, der in der Regel über eine Beschichtung aus Titannitrid, Aluminiumoxid oder Titancarbonitrid verfügt.

Eine Sorte für alle Fälle

Bei der Auswahl der richtigen Sorte ist sowohl die Bruchfestigkeit als auch die Härte der Schneidkante von größter Bedeutung – letztere muss zur Vermeidung von plastischer Deformation die extremen Temperaturen in der Schneidzone aushalten können. Darüber hinaus benötigt die Sorte eine Beschichtung, die Freiflächen- und Kolkverschleiß sowie Aufbauschneidenbildung verhindert. Und wichtig ist auch, dass die Beschichtung dem Substrat anhaftet, denn andernfalls kann das Substrat freigelegt werden, was schnell zum Werkzeugausfall führt.

Angesichts dieses Anforderungskatalogs ist es wichtig, den Aufbau einer Stahldrehsorte zu verstehen. Denn nur dann kann die Entscheidung bei der anwendungsspezifischen Auswahl der Sorte bestmöglich getroffen werden.

Konventionelle CVD-Aluminiumoxidbeschichtung mit zufälliger Kristallorientierung.

Konventionelle CVD-Aluminiumoxidbeschichtung mit zufälliger Kristallorientierung.

Aufbau einer Hartmetallwendeschneidplatte

Alle Hartmetallsorten besitzen einen Hartmetallkern, der auch als Substrat bezeichnet wird. Das Substrat bestimmt sowohl die Zähig- und Festigkeit der Sorte als auch die Widerstandsfähigkeit gegen plastische Deformation. Das Hartmetallsubstrat verfügt in der Regel über eine Beschichtung aus Titancarbonitrid (TiCN), Aluminiumoxid (Al2O3) oder Titannitrid (TiN), was der Wendeschneidplatte eine hohe Kanten-, Verschleiß- und Haftfestigkeit verleiht. Im Ergebnis führt das zu einer überlegenen Beständigkeit gegen Freiflächen- und Kolkverschleiß sowie Aufbauschneidenbildung. Eine optimale Haftung sowie eine verbesserte Werkzeugstandzeit basieren auf mikroskopischen Details, die bei der Entwicklung der Beschichtung unbedingt berücksichtigt werden müssen.

Bei Inveio® sind alle Kristalle in der Aluminiumoxidbeschichtung in die gleiche Richtung und zur Oberfläche hin ausgerichtet

Bei Inveio® sind alle Kristalle in der Aluminiumoxidbeschichtung in die gleiche Richtung und zur Oberfläche hin ausgerichtet

Vorbild römische Schildmauer

Bei herkömmlichen Aluminiumoxidbeschichtungen ist die Kristallorientierung zufällig. Wenn aber das Kristallwachstum innerhalb der Beschichtung derart gesteuert werden kann, dass alle Kristalle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, führt dies zu verbesserten Verschleißfestigkeitsmerkmalen.

Ein Beispiel aus der römischen Geschichte verdeutlicht die Bedeutung der Kristallorientierung: Die römischen Legionen setzen während einer Belagerung häufig eine Schildmauer ein. In der sogenannten Testudo- oder Schildkrötenformation waren alle Schilde so ausgerichtet und dicht gepackt, dass es keine verwundbaren Lücken mehr gab. Auf diese Weise half die Schildmauer dabei, beim römischen Vormarsch entgegenkommende Angriffe erfolgreich abzuwehren.

Ähnlich funktioniert die Kristallorientierung in einer Beschichtung: Die dicht gepackten, unidirektionalen Kristalle wirken wie ein Schild und bieten einen besseren Widerstand gegen schwierige Bedingungen in der Schneidzone.

Unidirektionale Kristallorientierung

Sandvik Coromant hat einen Weg gefunden, das Kristallwachstum in der Aluminiumoxidbeschichtung zu kontrollieren, sodass sich alle Kristalle in die gleiche Richtung und mit dem stärksten Teil zur Oberfläche hin ausrichten. Die patentierte Inveio®-Technologie stellt einen technologischen Durchbruch dar, durch den Wendeschneidplatten ein höheres Level an Verschleißfestigkeit und Werkzeugstandzeit erreichen.

Die dicht gepackten, unidirektionalen Kristalle bilden eine starke Barriere gegenüber Schneidzone und Span, weshalb Inveio-Sorten eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegen Freiflächen- und Kolkverschleiß aufweisen. Weil zudem die Wärme schneller aus der Schneidzone abgeleitet wird, ist die Schneidkante länger vor plastischer Deformation geschützt. Unterm Strich stehen ein berechenbares Werkzeugverhalten und eine lange Standzeit.

Mit der Einführung der zweiten Generation der Inveio-Technologie, unter anderem mit den neuen Stahldrehsorten GC4415 und GC4425, wurden die Vorteile der unidirektionalen Beschichtung weiter ausgebaut. Die nochmals optimierte Kristallorientierung sorgt für eine noch gleichmäßigere Leistung und eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit.

Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt

Neben dem Substrat und der Beschichtung spielt ein weiterer Aspekt eine wichtige Rolle bei der Auswahl der richtigen Wendeschneidplattensorte – gemeint ist die Leistung bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt, welche eine wichtige Anforderung darstellt, da sich hierdurch plötzliche Wendeschneidplattenbrüche vermeiden lassen.

Gefragt sind Wendeschneidplatten, die einer Nachbehandlung unterzogen wurden: ein Prozess, bei dem sehr feine, scharfe Keramikpartikel auf die Beschichtung der Wendeschneidplatte geschossen werden, um sie zu verstärken und zu festigen. Wendeschneidplatten, die eine effektive Nachbehandlung erfahren haben, überzeugen mit guten Leistungen bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt.

GC4415 und GC4425

Die zwei neuen Stahldrehsorten GC4415 und GC4425 sind ideal für Fertigungsunternehmen mit Massen- und Serienfertigung. Ausgestattet mit einem neuen Substrat, das durch die Inveio-Technologie verstärkt wird, bieten beide Sorten eine zuverlässige Leistung und eine überlegene Verschleißfestigkeit. Dank der neuen Nachbehandlung konnte die Leistungsfähigkeit bei Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt erhöht und plötzliche Werkzeugbrüche vermieden werden. Zudem punkten beide Sorten mit einer überdurchschnittlichen Leistungsfähigkeit in einem breiten Anwendungsbereich.

Kunden waren dank der neuen Sorten in der Lage, mit höheren Schnittgeschwindigkeiten (vc) und vielfach höheren Vorschüben (fn) zu zerspanen. In einem Fall unterzog ein Maschinenbauunternehmen ein Werkstück aus vorvergütetem 4140er-Stahl einer multidirektionalen Außenschruppbearbeitung mit der GC4425-Wendeschneidplatte. Im Vergleich zur ISO-Wendeschneidplatte eines Wettbewerbers konnte der Kunde eine Produktivitätssteigerung von 100 Prozent erzielen – bei einer um 50 Prozent reduzierten Taktzeit und einer Kostenreduzierung um 30 Prozent.

Die Bearbeitung von ISO P-Stahlwerkstoffen ist und bleibt eine knifflige Angelegenheit. Wer aber bei der Auswahl der Sorte die richtigen Überlegungen anstellt, unter anderem zu Substratzähigkeit oder zu technologischen Fortschritten in den Bereichen Materialwissenschaft und Werkzeugtechnologie, kann sowohl seine Bearbeitungseffizienz beim Stahldrehen als auch seine Gesamtproduktivität deutlich verbessern.

Filtern

Suchbegriff

Unterkategorie

Firmen

Inhaltstyp

Firmentyp

Land