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Wendeschneidplatte bewährt sich beim Bearbeiten von Hartschichten

05.03.2009
Aufgeschweißte Stellite lassen sich mit einer vor kurzem eingeführten Hartmetall-Wendeschneidplatte mit gutem Ergebnis bearbeiten. Der problematische Übergang zwischen harten und weichen Regionen bereitete keine Schwierigkeiten.

Die Wahl des richtigen Materials ist bei manchen Werkstücken fast so schwierig wie die berüchtigte Quadratur des Kreises. Ist der Werkstoff zum Beispiel durch eine Beschichtung besonders hitzebeständig, dann ist die Bearbeitung oft aufwändig und kompliziert.

Einfach zu bearbeitende Werkstoffe wiederum haben oft nicht die geforderten Eigenschaften, zum Beispiel in Bezug auf Verschleißbeständigkeit. Die Kunst besteht deshalb darin, die Balance zu finden und Werkstoff und Werkzeug so aufeinander abzustimmen, dass auch unter schwierigen Umständen eine wirtschaftliche Bearbeitung möglich ist.

Zerspanung von Stelliten eher problematisch

Dieser Herausforderung stellt sich auch die Metax GmbH aus dem hessischen Hungen-Obbornhofen jeden Tag wieder. Das Unternehmen produziert als Zulieferer Gleitringdichtungen, Drehdurchführungen, Kupplungen und Basisdichtungen vor allem für die chemische und petrochemische Industrie. Daneben werden auch Geräte für die Medizintechnik, speziell die Orthopädie, gefertigt. In der Produktion kommen außer NE-Metallen, Edelstählen und allgemeinen Stählen auch exotischere Materialien wie Hastelloy, Inconell und Stellite zum Einsatz.

Stellite sind Kobaltbasis-Legierungen, deren Vorteil gegenüber Stählen die höhere thermische und chemische Beständigkeit im Temperaturbereich bis 800 °C ist. Durch ihren variablen Hartstoffanteil kann zudem eine gezielte Verschleißbeständigkeit erreicht werden.

Stellite sind oxidationsbeständig bei erhöhter Temperatur

Die Oxidationsbeständigkeit bei erhöhter Temperatur und die verbesserte Resistenz in aggressiven Medien im Vergleich zu Stählen – bei gleichzeitig hoher Verschleißbeständigkeit – zeigen anspruchsvolle Einsatzmöglichkeiten auf. Überall dort, wo Verschleiß in Kombination mit erhöhter Temperatur oder aggressiven Medien auftritt, bieten Stellite im Vergleich zu anderen Werkstoffen deutliche Vorteile in der Anwendung.

Eine Zerspanung ist bei diesen Materialien allerdings eher problematisch. Stellite haben nicht selten, je nach Einsatz, eine Härte bis 55 HRC. Klassisch werden sie daher geschliffen oder mit kubischem Bornitrid (CBN) bearbeitet, dem zweithärtesten Werkstoff nach den Diamanten. Sein Vorteil: Im Gegensatz zu Diamanten gibt CBN unter Temperatureinwirkung keinen Kohlenstoff an Stahl ab.

Bei Metax kommen Stellite unter anderem bei der Herstellung von Lagerbuchsen zum Einsatz. Das Material, aus dem diese Buchsen gefertigt werden, ist der nichtrostende austenitische Stahl 1.4571, dessen erhöhte Beständigkeit gegen Korrosion und Lochfraß ihn für den Einsatz vor allem im chemischen Apparatebau prädestiniert. Die Lagerbuchsen werden bei Metax innen und an der Planfläche mit Stellite aufgepanzert, danach müssen sie fertig gedreht werden.

Beim Zerspanen aufgeschweißter Materialien taucht üblicherweise immer wieder das gleiche Problem auf: Aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheiten der einzelnen Werkstoffe hat man es im Grunde genommen mit zwei verschiedenen Materialien zu tun, die jeweils andere Spantiefen und Bearbeitungen erfordern.

Eine weitere Herausforderung ist die Übergangszone, in der beide Schichten aufeinandertreffen. Im Fall von Stelliten ist die Übergangszone im wahrsten Sinne des Wortes der Knackpunkt: Während im harten Stellit sehr gut mit CBN gearbeitet werden kann, gibt es im weicheren Grundmaterial Schwierigkeiten, da das CBN hier ausbricht. Daher wird in der Praxis in den meisten Fällen zuerst das weiche Grundmaterial bis an die Aufschweißung konventionell bearbeitet, danach erfolgt die Bearbeitung der harten Aufschweißung mit CBN.

Die Problemzone beim Übergang wird mehr oder weniger „beigearbeitet“ – insgesamt ein aufwändiger und kostenintensiver Prozess. Auch bei Metax lief die Zerspanung in dieser Form ab, mit dem Ergebnis, dass die bisher verwendete Wendeschneidplatte eine Standzeit von nur zwei Werkstücken hatte.

Wendeschneidplatte mit gepanzerter Lagerbuchse erprobt

Auf der Grundlage guter Erfahrungen mit der 2005 von Sandvik Coromant eingeführten Wendeschneidplatte GC 4225 wurde diese auch bei der Bearbeitung der mit Stellit gepanzerten Lagerbuchse erprobt — mit einem erstaunlichen Ergebnis. Die Schneidplatte ermöglicht es, in einem einzigen Arbeitsgang die gesamte Planfläche zu drehen, also nicht nur das weiche und das harte Material, sondern auch den problematischen Übergang.

Die Schneidplatte wird dabei mit einer Schnittgeschwindigkeit vc von 15 m/min und 0,1 mm Vorschub bei einer Schnitttiefe von 0,5 mm eingesetzt, gekühlt wird mit Emulsion. Obwohl allein schon die Tatsache, dass die Platte nicht mehr gewechselt werden muss, für einen erheblich effizienteren und wirtschaftlicheren Arbeitsablauf sorgt, konnte GC 4225 mit einem weiteren Pluspunkt auftrumpfen: Bei gleichen Schnittwerten hatte sich die Standzeit um 400% auf zehn Werkstücke erhöht. Alles in allem konnten Metax und Sandvik Coromant die Produktivität bei der Stellitbearbeitung so erheblich steigern — und das allein durch den Einsatz der richtigen Wendeschneidplatte.

Birgit Steinbock ist Manager Marketing bei der Sandvik Tooling Deutschland GmbH, Geschäftsbereich Coromant, in Düsseldorf. Rainer Lich ist technischer Außendienstmitarbeiter für die Kleinteilfertigung bei der R. Alfred Zimmermann KG in Dietzenbach

Birgit Steinbock und Rainer Lich | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/173350/

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