Warum Hartmetall schwer zu schleifen ist
Hartmetall wird gerade deshalb verwendet, weil es besonders hart und verschleißfest ist. Diese Eigenschaften sorgen für lange Standzeiten und machen das Material für stark beanspruchte Werkzeuge und Bauteile geeignet. Gleichzeitig erschweren sie jedoch die Bearbeitung von Hartmetall. Das Schleifen erfordert daher geeignete Schleifscheiben, präzise Maschinen und einen kontrollierten Prozess. Auch Temperatur, Materialabtrag und Messungen spielen eine wichtige Rolle. Gerade bei engen Toleranzen kann bereits eine geringfügige Abweichung darüber entscheiden, ob ein Bauteil den Kundenspezifikationen entspricht oder nicht.
Was macht Hartmetall als Werkstoff so besonders?
Hartmetall vereint eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit mit Eigenschaften, die auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden können. Daher wird das Material unter anderem häufig für Bohrer, Fräser, Schneidwerkzeuge und Bauteile verwendet, die während des Einsatzes Verschleiß ausgesetzt sind. Diese Eigenschaften ergeben sich aus der Zusammensetzung des Materials. Hartmetall besteht nicht aus einer einzigen Metallart, sondern aus harten Karbidkörnern, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden. Möchten Sie mehr erfahren? Lesen Sie hier alles über Hartmetall.
Wolframkarbid und Kobalt: die Grundlage von Hartmetall
Hartmetall wird aus Wolframkarbid und einem Bindemittel, meist Kobalt, hergestellt. Das Verhältnis dieser Bestandteile sowie die Korngröße des Wolframkarbids beeinflussen Eigenschaften wie Härte, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. GSE Carbide hat standardmäßig Hartmetallsorten mit 6 %, 10 % und 12 % Kobalt auf Lager. Andere Zusammensetzungen sind auf Anfrage erhältlich. Welche Hartmetallsorte geeignet ist, hängt von der Anwendung und den Anforderungen an die Materialeigenschaften ab.
Extreme Härte und Verschleißfestigkeit
Aufgrund seiner hohen Härte und Verschleißfestigkeit eignet sich Hartmetall für Anwendungen, bei denen andere Werkstoffe relativ schnell verschleißen. Der Nachteil ist, dass diese Eigenschaften auch Anforderungen an die Bearbeitung des Materials stellen. Hartmetall kann mit Diamant geschliffen werden. Diamant ist härter als Hartmetall und wird daher in den Schleifscheiben verwendet, mit denen GSE Carbide das Material bearbeitet. Auf diese Weise kann Material kontrolliert abgetragen werden, um die gewünschten Abmessungen und Formen zu erzielen.
Die technischen Herausforderungen beim Bearbeiten von Hartmetall
Beim Schleifen von Hartmetall muss Material abgetragen werden, ohne dass sich die Eigenschaften oder die Maße des Werkstücks unerwünscht verändern. Dabei spielen unter anderem die Wahl der Schleifscheibe, die Temperaturregelung und die Maschinenparameter eine wichtige Rolle. Diese Faktoren stehen zudem in Wechselbeziehung zueinander. Der Schleifprozess muss daher als Ganzes gesteuert werden, um innerhalb der vorgegebenen Toleranzen produzieren zu können.
Überhitzung und Risiko von Mikrorissen
Beim Schleifen entsteht Wärme. Wenn sich die Temperatur des Werkstücks zu stark ändert, dehnt sich das Material beim Erwärmen aus und schrumpft beim Abkühlen wieder. Auf Mikroniveau können dadurch Formveränderungen und Spannungen im Material entstehen. Im ungünstigsten Fall können diese Spannungen zur Rissbildung führen. Daher ist die Temperaturregelung ein wichtiger Bestandteil des Schleifprozesses. Indem die Wärmeentwicklung während der Bearbeitung unter Kontrolle gehalten wird, bleibt der Prozess stabil und die Maßhaltigkeit lässt sich besser kontrollieren.
Geeignete Werkzeuge
Die Härte von Hartmetall schränkt die Auswahl an Materialien ein, mit denen es effektiv bearbeitet werden kann. GSE Carbide verwendet hierfür Diamantwerkzeuge. Diamant wird sowohl beim Schleifen als auch beim Trennen von Hartmetall eingesetzt. Beim Schleifen wird eine Diamantschleifscheibe verwendet, um Material kontrolliert abzutragen. Welche Bearbeitung erforderlich ist, hängt von der gewünschten Form, den Abmessungen und den Toleranzen des Produkts ab.
Präzision zum Mikrometer: Anforderungen an Maschinen und Fachkompetenz
Beim Schleifen von Hartmetall können sehr enge Toleranzen gefordert werden. Dies stellt Anforderungen an die Maschinen, die Prozesssteuerung und die Weise, wie das Ergebnis überprüft wird. GSE Carbide kann Hartmetall mit einer Toleranz von bis zu 1 µm schleifen. Bei Toleranzen unter 3 µm ist Einstellmaterial erforderlich, um zunächst zu testen, ob das eingestellte Programm die geforderte Toleranz erreicht. Damit wird im Voraus überprüft, ob der Prozess für die geforderten Maße geeignet ist.
Was das Schleifen ermöglicht
GSE Carbide schleift Hartmetall entsprechend den gewünschten Abmessungen und Toleranzen. Dabei können Stäbe vorbearbeitet werden, bevor der Kunde selbst die weitere Geometrie anbringt. Der maximale Durchmesser, den GSE Carbide bearbeiten kann, beträgt 40 mm. Die maximal bearbeitbare Länge beträgt 600 mm, hängt jedoch vom Durchmesser des Werkstücks ab. Für hochpräzise Anwendungen kann bis zu einer Toleranz von 1 µm geschliffen werden. Welche Möglichkeiten in Frage kommen, wird anhand der technischen Zeichnung und der Produktspezifikationen festgelegt. Die Spezialisten von GSE Carbide unterstützen Sie daher gerne von der Zeichnung bis zum Endergebnis.
Die Rolle der Kühlung beim Schleifen
Beim Schleifen entsteht durch den Kontakt zwischen der Schleifscheibe und dem Hartmetall Wärme. Eine Temperaturregelung ist notwendig, um den Schleifprozess stabil zu halten. Wenn die Temperatur zu stark schwankt, können sich auch die Maße des Werkstücks verändern. Durch ausreichende Kühlung während des Schleifens werden diese Temperaturschwankungen begrenzt. Das hilft, die vorgegebenen Toleranzen einzuhalten, und trägt zu einer gleichbleibenden Qualität der geschliffenen Produkte bei.
Messen und Toleranzen sichern
Präzises Schleifen erfordert auch präzises Messen. Während und nach dem Produktionsprozess wird daher überprüft, ob die Maße mit der technischen Zeichnung übereinstimmen. GSE Carbide verfügt hierfür über verschiedene Messgeräte, darunter ein Bildverarbeitungssystem, Mikrometer, Passmeter, Messschieber, einen Lasermesser und einen Höhenmesser. Welches Messgerät zum Einsatz kommt, hängt von dem zu prüfenden Maß und der Toleranz ab. Durch die Kombination von Schleifen und Messen lässt sich vor der Auslieferung überprüfen, ob das Produkt innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.
Fazit: Das Schleifen von Hartmetall erfordert den richtigen Partner
Die Eigenschaften, die Hartmetall für verschleißanfällige Anwendungen so geeignet machen, stellen gleichzeitig eine Herausforderung bei der Bearbeitung dar. Die hohe Härte erfordert Diamantschleifwerkzeuge, während Temperatur, Maschineneinstellungen und Messungen präzise kontrolliert werden müssen. GSE Carbide kombiniert hierfür die erforderlichen Schleifmöglichkeiten mit dem Know-how über verschiedene Hartmetallqualitäten und Messmittel. Dabei stehen unter anderem folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
- Schleifen mit einer Toleranz von 1 µm;
- Bearbeitung von Durchmessern bis zu 40 mm;
- Schleifen und Trennen mit Diamant;
- Kennzeichnung technischer Bauteile mittels Lasergravur;
- Temperaturregelung während des Schleifprozesses;
- Prüfung mit verschiedenen Messgeräten;
- und Schleifbearbeitungen auf Basis Ihrer technischen Zeichnung.
Auf diese Weise kann Hartmetall präzise zu einem Produkt vorbearbeitet werden, das den vorgegebenen Maßen und Toleranzen entspricht.