Wenn es gratfrei sein soll

Bauteile aus Sintermetallen erfreuen sich aufgrund ihrer günstigen Herstellung und ihrer positiven Eigenschaften großer Beliebtheit in der industriellen Serienproduktion. Obwohl sie sich sehr nahe an der gewünschten Endkontur fertigen lassen, sind häufig noch Nacharbeiten erforderlich. Das ist ein typisches Aufgabenfeld für cBN Schneidstoffe. Neben seinem bereits am Markt etablierten Standardschneidstoff BX 480 hat der Werkzeughersteller Tungaloy nun für die gratfreie Bearbeitung von Sintermetallen den neuen Schneidstoff BX 470 eingeführt. Der stellt mit seiner hohen Verschleiß- festigkeit alle Wettbewerber in den Schatten.

Wo in der industriellen Produktion Bauteile in großer Stückzahl benötigt werden, fällt bei der Herstellung häufig die Wahl auf das Sintern. Dabei entstehen die Bauteile aus Pulvermischungen von elementarem Eisen, Fein-Erzen und Zuschlagsstoffen, die auf verschiedene Weise zu sogenannten Grünlingen gepresst werden. Längeres Glühen der Grünlinge – meist unter reduzierter Atmosphäre bei zirka 80 Prozent der Schmelztemperatur – führt dazu, dass sich an den Berührungsstellen der Pulverkörner neue Kristallite bilden, die für den Zusammenhalt der Pulvermischung sorgen. Anschließendes Kalibrieren verdichtet die Pulvermassen zu einem festen, zähen Gefüge und steigert sowohl Maßgenauigkeit als auch Oberfläche des Sinterguts. Abschließend kann die Oberfläche, etwa zum Korrosionsschutz, nachbehandelt werden. Vielfach ist auch zusätzliches Härten möglich. Andreas Köhler vom Marketing Engineering Europe der Tungaloy Europe GmbH: „Beim Sintern lassen sich durch Mischen verschiedener Pulver Werkstoffe realisieren, die schmelzmetallurgisch kaum oder gar nicht zu realisieren wären, etwa Eisen-Aluminium, Kupfer-Graphit, oder Kupfer-Zinn-Blei. Solche Materialien dienen zum Beispiel als Kontakt-, Reib- oder Gleitlagerwerkstoffe. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Metallsinterns ist, dass sich auch komplizierte und unsymmetrische Geometrien und Durchbrüche in hoher Qualität herstellen lassen.“ So gelangen Bauteile aus Sintermetall zu vielfältigem Einsatz in Maschinen und Geräten: Meist sind es mechanisch belastete Teile wie etwa Zahn- und Kettenräder, Kupplungs- und Sicherungselemente, Befestigungen und Lagerungen, die für verschiedenartige Antriebssysteme – vom Riemenantrieb bis hin zum Triebwerk – eingesetzt werden. Bauteile aus Sintermetall finden sich aber auch in Stoßdämpfern oder Fahrzeugaufbauten. Selbst Filter für Gase und Flüssigkeiten gibt es aus Sintermetall. Trotz der hohen Kosten für die Presswerkzeuge gilt das Sintern als günstiges, weil material- und energiesparendes Verfahren. Denn wegen der endformnahen Kontur, die sich durch das Sintern erreichen lässt, entsteht nur wenig Werkstückverlust bei der Bearbeitung. Jürgen Krause, Technische Beratung und Vertrieb von Tungaloy Europe: „Abschließende mechanische Bearbeitung ist häufig erforderlich, weil sich beispielsweise exakte Querbohrungen oder passgenaue Gewinde beim Metallsintern bisher nicht oder kaum herstellen lassen.“ Für die Bearbeitung von Sintermetallen hat Tungaloy seit Jahren erfolgreich den Schneidstoff BX 480 im Einsatz. Dabei handelt es sich um polykristallines kubisches Bornitrid (cBN), den nach Diamant zweithärtesten derzeit bekannten Schneidstoff. CBN selbst entsteht ebenfalls in einem Sinterprozess, allerdings unter sehr hohen Drücken und Temperaturen. Seine Härte ist zweifach größer als die von Hartmetallen, und es bietet vor allem bei hohen Zerspantemperaturen enorme Standfestigkeit. Das Wesentliche aber: cBN reagiert im Gegensatz zum Diamant nicht mit Eisen. Jochen Daumen, Leiter Vertrieb und Marketing von Tungaloy Europe: „Mit diesen Eigenschaften zielen unsere cBN Schneidstoffe nicht nur auf die HSC Zerspanung von Eisengusswerkstoffen, gehärtetem Stahl und Super-Legierungen, sondern gerade BX 480 auch auf die Bearbeitung von Sintermetallen und insbesondere Sinterstählen. Mit einer Härte von etwa 4.100 bis 4.300 HV und einer Biegebruchfestigkeit um die 2,00 GPa ist er ein idealer Protagonist für Bearbeitungen mit unterbrochenem Schnitt.“ Nicht überall kommt es indessen auf kräftige, schnelle Bearbeitung an. Vielfach steht auch „gratfrei“ an erster Stelle des Ergebnis-Wunschkatalogs, etwa bei besonders beanspruchten Konturen, zum Beispiel den Übergängen von Zahnrädern. Also haben sich die Entwickler von Tungaloy daran gemacht, den bewährten Schneidstoff zu modifizieren und auf diese Anforderung hin zu optimieren. Jürgen Krause: „Mit dem neuen BX 470 ist uns ein enormer Schritt nach vorne gelungen. Um noch mehr Korn auf gleichem Raum unterzubringen, haben wir die Körner noch weiter verkleinert. Das ergibt ein wesentlich homogeneres Korngefüge und dadurch einen gleichmäßig aufgebauten Binderanteil. Zusätzlich wurde die Binderphase optimiert.“ Ergebnis ist, dass in dem neuen Schneidstoff, bei unverändert hoher Härte und Zähigkeit, mehr cBN an der Schneide wirkt. Die kleineren Körner bilden eine ebene und scharfkantige Schneidenausführung. Bei verschleißbedingten Ausbrüchen geht so wenig Korn verloren, dass die Kontur der Schneide nur unmerklich beeinträchtigt wird und es beim Schnitt keine sichtbaren Spuren hinterlässt. Mit anderen Worten: Die Schneidkante neigt weniger zur Verrundung und bleibt länger scharf. Jochen Daumen: „Wir haben den neuen Schneidstoff in verschiedenen Anwendungen ausgiebig getestet. Unter der Prämisse geringster Gratbildung erreichte BX 470 zum Beispiel fast 600 bearbeitete Teile, während vergleichbare cBN Wettbewerbsprodukte bereits nach zirka 350 beziehungsweise 420 Teilen nicht mehr zu gebrauchen waren.“ Ein beeindruckendes Erfolgsbeispiel zeigte sich beim Schlichtdrehen eines Gleichlaufkörpers aus Sint D-39. Sint D-39 ist ein kupfer- und nickelhaltiger Sinterstahl mit Zugaben von Molybdän und Kohlenstoff, der sich insbesondere durch seine hohe Zugfestigkeit von Rm = 600 N/mm2, auszeichnet. Während bei den gleichen Einsatzbedingungen (Vc=250 m/min, f=0,12 mm/U, ap=0,15 mm) die cBN Wendeschneidplatte des Wettbewerbs schon zwischen 200 und 485 Teilen immer deutlicher werdende Grate hinterließ, schaffte die mit BX 470 ausgestattete Wendeschneidplatte von Tungaloy fast die fünffache Menge, nämlich 2.400 Teile. Jochen Daumen: „Dass der Preis pro Schneide bei cBN wesentlich höher ist als bei Hartmetall oder Cermets, stört die Anwender wenig, erhalten sie doch Werkzeuge, deren Standmengen sowie Produktivitätssteigerungen den höheren Preis mit Leichtigkeit wieder einspielen. Werkzeuge mit den beiden cBN Schneidstoffsorten BX 480 und BX 470 von Tungaloy sind in der Lage, diesen Vorteil noch einmal zu vervielfachen.“

www.tungaloy-eu.com