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Kombinierte Innovation vervielfacht Lebensdauer: Wirtschaftliches Drehen von Superlegierungen

: Sumitomo


Spürbare Leistungssteigerungen von Wendeschneidplatten erfordern konsequente und interdisziplinäre Forschung und Entwicklung. Die Einbeziehung der Konstruktion der Geometrien, der Materialforschung bei den verwendeten Hartmetallsubstraten sowie der Beschichtungen, bis hin zur Entwicklung innovativer Herstellungsverfahren zeigt Synergieeffekte und ermöglicht Leistungssteigerungen. Die neuen Wendeschneidplatten der Serien AC5015S und AC5025S von Sumitomo, in Österreich vertreten durch Wedco, stellen dies unter Beweis und machen das Drehen von schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Inconel oder Hastelloy wirtschaftlicher.

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Die neuen Wendeschneidplatten von Sumitomo gewährleisten bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe einen optimalen Spanbruch bei vermindertem Kolkverschleiß.

Die neuen Wendeschneidplatten von Sumitomo gewährleisten bei der Bearbeitung...

Die Welt der Werkzeuge verändert sich nicht nur mit der steigenden Leistungsfähigkeit von Maschinen und Steuerungen, sondern vor allem weil immer mehr hitzebeständige Materialien zum Einsatz kommen, die in aller Regel als schwerer zerspanbar gelten. Längst verwenden nicht mehr nur Automobilfirmen oder die Luft- und Raumfahrttechnik solche Materialien mit extrem hoher Festigkeit und möglichst geringem Gewicht. Auch der Maschinenbau, die Energietechnik und nicht zuletzt die Elektrotechnik nutzen immer häufiger die Vorteile dieser Werkstoffe.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Genauigkeit und Toleranz der Bauteile ebenso wie die Anforderungen an die Oberflächenqualität der bearbeiteten Flächen. Andererseits sollen die Stückkosten sinken und die Prozesssicherheit gesteigert werden. So entsteht ein umfangreiches Pflichtenheft für die Werkzeughersteller und deren Entwickler. Was die Sache kompliziert macht, sind die sehr stark unterschiedlichen Materialeigenschaften der zu bearbeitenden Werkstücke. Während der Anwender gerne eine Wendeschneidplatte für alles hat, benötigt der Prozessoptimierer das optimale Zerspanungswerkzeug für genau seinen Einsatzfall. Da steht oftmals Prozessoptimierung gegen Universalität und letztlich gegen Wirtschaftlichkeit.

Diverse Oberflächengeometrien

In diesem Spannungsfeld haben die Entwickler und Anwendungstechniker bei Sumitomo nach Wegen zur besseren Bearbeitung von Inconel, Hastelloy und Nickel-Basislegierungen gesucht und Verbesserungen auf allen Ebenen erreicht. Das Augenmerk lag nicht allein auf dem Substrat und der Beschichtung, sondern hat von Beginn an auch alle Geometrien der Wendeschneidplatte umfasst. Hierbei genügt es nicht, sich mit den Schneidengeometrien, abgestimmt auf die
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Spankontrolle ohne Aufbauschneiden durch Zusammenwirken von Geometrie und Beschichtung.

Spankontrolle ohne Aufbauschneiden durch Zusammenwirken von Geometrie und Beschichtung.

neuen Werkstoffe zu befassen. Vielmehr ist gerade bei diesen Werkstoffen die spanleitende Oberflächengeometrie der Wendeschneidplatten von großer Bedeutung. Während man bei vielen Anwendungen den Span stark formt und staucht, um sicheren Spanbruch zu provozieren, geht es bei zähen Materialien meist darum, den Span sanft und schnell abzuführen, um Aufbauschneiden und Kolkverschleiß ebenso zu vermeiden, wie einen starken Wärmeübergang vom Span auf die Schneidplatte.

Stark formende Spanbrecher sind häufig eine Ursache der Überhitzung von Wendeschneidplatten mit der Folge von frühzeitiger Rissbildung. Diese Hitze fördert andererseits die Neigung zu chemischer Reaktion des Schneidplattenmaterials mit den zu bearbeitenden Materialien und ist seinerseits wieder Ursache von unerwünschten Aufbauschneiden und Kolkverschleiß. Die Variantenvielfalt der Oberflächengeometrien der Wendeschneidplatten von Sumitomo ermöglicht den Anwendern durch freie Wahl passender Geometrieeigenschaften die Optimierung ihres Prozesses abgestimmt auf das jeweils zu zerspanende Material.

Neu entwickeltes Hartmetallsubstrat

Was allen Schneidplatten der Serien AC5015S und AC5025S von Sumitomo gemeinsam ist, ist ein neu entwickeltes Hartmetallsubstrat, das eine um 20 % gesteigerte Bruchzähigkeit gegenüber bisherigen Substraten aufweist. Damit wurde die Kerbverschleißbeständigkeit verdoppelt und die Lebensdauer auch im unterbrochenen Schnitt gesteigert. Durch neue Fertigungsmethoden im Hause Sumitomo konnte nicht nur eine homogenere Struktur des Hartmetallsubstrates erreicht werden, sondern es wurde auch die Schichthaftung für die Beschichtung noch einmal
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Sanfte Spanführung ohne Aufheizung der Schneidplatte.

Sanfte Spanführung ohne Aufheizung der Schneidplatte.

verbessert. Das sichert gleichmäßig hohe Standzeiten und verdoppelt die Beständigkeit gegen Schichtabplatzungen, während die homogenere Struktur des Hartmetalls Ausbrüchen an der Schneide entgegenwirkt.

Bei der Beschichtung der neuen Plattenserien handelt es sich um eine PVD-Beschichtung auf Basis von AlTiSiN mit einer vergleichsweise starken Schichtdicke von 5,0 µm. Beschichtungen versagen oft frühzeitig, da sie chemisch mit den heißen Spänen reagieren und starken Kolkverschleiß aufweisen. Die neue Beschichtung von Sumitomo zeichnet sich vor allem durch eine geringe Neigung zu chemischer Reaktion mit den zu bearbeitenden exotischen Materialien aus.

Hervorragende Ergebnisse bei Inconel

Eingehende Versuchsreihen haben bestätigt, dass auch die Oxidationsbeständigkeit um 25 % verbessert wurde. Insgesamt verlängern eben diese Eigenschaften die Standzeiten der Wendeschneidplatten spürbar, in etlichen Fällen sogar um ein Vielfaches. Bei der Zerspanung von gealtertem Inconel konnte die Eingriffszeit von Schneidplatten der Sorte AC5015S gegenüber bisher verwendeten Platten beispielsweise von bislang 13 auf nun 30 Minuten gesteigert werden. In einem anderen Fall konnten bisher pro Wendeschneidplatte nur drei Werkstücke aus Inconel 625 hergestellt werden. Bei gleichen Schnittbedingungen bearbeiten die neuen Schneidplatten aus AC5015S nun neun Werkstücke – weisen also die dreifache Standmenge auf.

Zur gezielten Entwicklungsarbeit gehören bei Sumitomo nicht nur interne Vergleiche, sondern auch Benchmark-Tests mit handelsüblichen Wettbewerbsprodukten und reale Einsatzfälle bei Kunden. Auch dabei zeigen die neuen Sorten
ihre Stärken. Während AC5015S vor allem bei Inconel der unterschiedlichsten Arten brilliert, kann die Sorte AC5025S vor allem bei Hastelloy oder Nickel-basierten Materialien, wie sie im Automobilbau vielfach eingesetzt werden, überzeugen. Durch das Zusammenspiel von neuem Substrat, neuer Beschichtung und vielen unterschiedlichen Geometrien beweisen sich die Wendeschneidplatten in der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe.

Gesteigerte Standmengen erbringen nicht nur bessere Bearbeitungsergebnisse an den Werkstücken und deren Oberflächen. Vielmehr bedeutet die Erhöhung der Standmenge gleichzeitig eine Kostensenkung durch geringeren Plattenverbrauch und weniger Maschinenstillstand für den Wechsel der Werkzeuge. Auch die Prozesssicherheit steigt. Hier zeigen sich die Auswirkungen der Entwicklungen von Sumitomo in vielfacher Hinsicht.

Die neuen Wendeschneidplatten von Sumitomo gewährleisten bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe einen optimalen Spanbruch bei vermindertem Kolkverschleiß.
Spankontrolle ohne Aufbauschneiden durch Zusammenwirken von Geometrie und Beschichtung.
Sanfte Spanführung ohne Aufheizung der Schneidplatte.
Durch das Zusammenspiel von Geometrie, Hartmetall und Beschichtung überzeugen die neuen Wendeschneidplatten von Sumitomo bei schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Inconel und Hastelloy.
Die Vielzahl der verfügbaren Geometrien ermöglicht die Optimierung auf die jeweilige Aufgabe und das jeweilige Material.
Längere Standzeiten bei der Bearbeitung von Inconel, Hastelloy und Luftfahrtwerkstoffen sind das Ergebnis umfassender Forschung und Entwicklung.
Viele Schneidplattenformen und Spanbrecher ermöglichen die Auswahl der jeweils optimalen Schneidplatte.
Sanfte Spanführung mit wenig Kontakt zur Schneidplatte vermeidet Überhitzung.
Spanbrechergeometrien angepasst an die Eigenschaften der problematisch zu zerspanenden Werkstoffe.
Was künstlerisch aussieht, ist das Ergebnis langwieriger Forschung des Spanverhaltens schwierig zu zerspanender Werkstoffe.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Drehwerkzeuge, Wendeplatten, Superlegierungen

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