Waarom hardmetaal uitdagend te slijpen is
Hardmetaal wordt juist gebruikt omdat het bijzonder hard en slijtvast is. Die eigenschappen zorgen voor lange standtijden en maken het materiaal geschikt voor zwaar belaste gereedschappen en onderdelen. Maar ze maken hardmetaal tegelijkertijd lastig om te bewerken. Slijpen vraagt daarom om geschikte slijpschijven, nauwkeurige machines en een beheerst proces. Ook temperatuur, materiaalafname en metingen spelen een belangrijke rol. Zeker bij kleine toleranties kan een geringe afwijking al bepalen of een onderdeel wel of niet aan de klantspecificaties voldoet.
Wat maakt hardmetaal zo bijzonder als materiaal
Hardmetaal combineert een hoge hardheid en slijtvastheid met eigenschappen die kunnen worden afgestemd op de toepassing. Het materiaal wordt daardoor veel gebruikt voor onder andere boren, frezen, snijgereedschappen en onderdelen die tijdens het gebruik aan slijtage worden blootgesteld. Die eigenschappen komen voort uit de samenstelling van het materiaal. Hardmetaal bestaat niet uit één metaalsoort, maar uit harde carbidekorrels die met een bindmiddel bij elkaar worden gehouden. Meer weten? Lees hier alles over hardmetaal.
Wolfraamcarbide en kobalt: de basis van hardmetaal
Hardmetaal bestaat uit wolfraamcarbide en een bindmiddel, meestal kobalt. De verhouding tussen deze bestanddelen en de korrelgrootte van het wolfraamcarbide hebben invloed op eigenschappen zoals hardheid, slijtvastheid en taaiheid. GSE Carbide heeft standaard hardmetaalsoorten met 6%, 10% en 12% kobalt op voorraad. Andere samenstellingen zijn op aanvraag beschikbaar. Welke hardmetaalsoort geschikt is, hangt af van de toepassing en de eigenschappen die van het materiaal worden gevraagd.
Extreme hardheid en slijtvastheid
De hoge hardheid en slijtvastheid van hardmetaal maken het geschikt voor toepassingen waarin andere materialen relatief snel slijten. De keerzijde is dat deze eigenschappen ook eisen stellen aan de manier waarop het materiaal wordt bewerkt. Hardmetaal kan worden geslepen met diamant. Diamant is harder dan hardmetaal en wordt daarom gebruikt in de slijpschijven waarmee GSE Carbide het materiaal bewerkt. Hiermee kan gecontroleerd materiaal worden afgenomen om de gewenste afmetingen en vormen te realiseren.
De technische uitdagingen bij het bewerken van hardmetaal
Bij het slijpen van hardmetaal moet materiaal worden verwijderd zonder dat de eigenschappen of maatvoering van het werkstuk ongewenst veranderen. Daarbij zijn onder andere de keuze van de slijpschijf, temperatuurbeheersing en de parameters van de machine van belang. Deze factoren hangen bovendien met elkaar samen. Het slijpproces moet daarom als geheel worden beheerst om binnen de opgegeven toleranties te kunnen produceren.
Oververhitting en het risico op microbarsten
Tijdens het slijpen ontstaat warmte. Als de temperatuur van het werkstuk te sterk verandert, zet het materiaal bij verwarming uit en krimpt het tijdens het afkoelen weer. Op microniveau kunnen hierdoor vormveranderingen en spanningen in het materiaal ontstaan. In het ongunstigste geval kunnen deze spanningen tot scheurvorming leiden. Daarom is temperatuurbeheersing een belangrijk onderdeel van het slijpproces. Door de warmteontwikkeling tijdens de bewerking onder controle te houden, blijft het proces stabiel en kan de maatvoering beter worden beheerst.
Geschikte gereedschappen
De hardheid van hardmetaal beperkt de keuze aan materialen waarmee het effectief kan worden bewerkt. GSE Carbide gebruikt hiervoor diamanten gereedschappen. Diamant wordt zowel bij het slijpen als bij het zagen van hardmetaal toegepast. Bij het slijpen wordt een diamanten slijpschijf gebruikt om gecontroleerd materiaal af te nemen. Welke bewerking nodig is, hangt af van de gewenste vorm, afmetingen en toleranties van het product.
Precisie tot op de micrometer: de eisen aan machines en vakmanschap
Bij het slijpen van hardmetaal kunnen zeer kleine toleranties worden gevraagd. Dat stelt eisen aan de machines, de procesbeheersing en de manier waarop het resultaat wordt gecontroleerd. GSE Carbide kan hardmetaal slijpen tot een tolerantie van 1 µm. Bij toleranties kleiner dan 3 µm is instelmateriaal nodig om eerst te testen of het ingestelde programma de vereiste tolerantie haalt. Daarmee wordt vooraf gecontroleerd of het proces geschikt is voor de gevraagde maatvoering.
Wat slijpen mogelijk maakt
GSE Carbide slijpt hardmetaal op basis van de gewenste afmetingen en toleranties. Daarbij kunnen staven worden voorbewerkt voordat de klant zelf de verdere geometrie aanbrengt. De maximale diameter die GSE Carbide kan bewerken is 40 mm. De maximale bewerkbare lengte is 600 mm, maar is afhankelijk van de diameter van het werkstuk. Voor zeer nauwkeurige toepassingen kan tot een tolerantie van 1 µm worden geslepen. Welke mogelijkheden geschikt zijn, wordt bepaald aan de hand van de technische tekening en de specificaties van het product. De specialisten van GSE Carbide ondersteunen u daarom graag van tekening tot eindresultaat.
De rol van koeling bij het slijpen
Bij het slijpen ontstaat warmte door het contact tussen de slijpschijf en het hardmetaal. Temperatuurbeheersing is noodzakelijk om het slijpproces stabiel te houden. Als de temperatuur te sterk varieert, kan ook de maatvoering van het werkstuk veranderen. Door tijdens het slijpen voldoende te koelen, worden deze temperatuurverschillen beperkt. Dat helpt om binnen de opgegeven toleranties te blijven en draagt bij aan een consistente kwaliteit van de geslepen producten.
Meten en toleranties borgen
Nauwkeurig slijpen vraagt ook om nauwkeurig meten. Tijdens en na het productieproces wordt daarom gecontroleerd of de afmetingen overeenkomen met de technische tekening. GSE Carbide beschikt hiervoor over verschillende meetmiddelen, waaronder een visionsysteem, micrometers, passameters, schuifmaten, een lasermeter en een hoogtemeter. Welk meetmiddel wordt gebruikt, hangt af van de afmeting en tolerantie die gecontroleerd moet worden. Door slijpen en meten met elkaar te combineren, kan worden gecontroleerd of het product binnen de opgegeven toleranties valt voordat het wordt geleverd.
Conclusie: het slijpen van hardmetaal vraagt om de juiste partner
De eigenschappen die hardmetaal zo geschikt maken voor slijtagegevoelige toepassingen, maken het materiaal tegelijkertijd uitdagend om te bewerken. De hoge hardheid vraagt om diamanten slijpgereedschappen, terwijl temperatuur, machine-instellingen en metingen nauwkeurig moeten worden beheerst. GSE Carbide combineert hiervoor de benodigde slijpmogelijkheden met kennis van verschillende hardmetaalkwaliteiten en meetmiddelen. Daarbij zijn onder meer de volgende mogelijkheden beschikbaar:
- slijpen tot een tolerantie van 1 µm;
- bewerken van diameters tot 40 mm;
- slijpen en zagen met diamant;
- markeren van technische onderdelen door middel van lasergraveren;
- temperatuurbeheersing tijdens het slijpproces;
- controle met verschillende meetmiddelen; en
- slijpbewerkingen op basis van uw technische tekening.
Zo kan hardmetaal nauwkeurig worden voorbewerkt tot een product dat voldoet aan de opgegeven maten en toleranties.