Wolfram-Schnellarbeitsstahl (HSS) ist kein einheitlicher Werkstoff. Unterschiedliche Legierungssysteme führen zu erheblichen Unterschieden hinsichtlich Härte, Verschleißfestigkeit, Glühhärte, Zähigkeit und Schleifbarkeit.
Das Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend bei der Auswahl einer Sorte für ein bestimmtes Schneidwerkzeug oder eine bestimmte Bearbeitungsanwendung. Während herkömmlicher Wolfram-HSS ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte und Schneidbeständigkeit bietet, sind Sorten mit hohem Kohlenstoff- und Vanadiumgehalt, kobalthaltige sowie aluminiumlegierte Sorten darauf ausgelegt, speziellere Leistungsanforderungen zu erfüllen.
Dieser Leitfaden vergleicht die wichtigsten HSS-Sorten mit Wolfram, erläutert, wie sich deren Legierungselemente auf die Leistungsmerkmale auswirken, und hilft dabei, den richtigen Werkstoff für unterschiedliche Einsatzbedingungen zu finden.
Wie sich die verschiedenen HSS-Sorten mit Wolfram unterscheiden
Die Leistungsfähigkeit von Wolfram-HSS hängt nicht nur von seinem Gesamtlegierungsgehalt ab. Legierungselemente beeinflussen die Karbidbildung, die Mikrostruktur und das Verhalten bei der Wärmebehandlung, was letztlich die Härte, die Verschleißfestigkeit, die Rotfestigkeit und die Zähigkeit bestimmt.
Wolfram (W): Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
Wolfram ist das wichtigste Legierungselement in herkömmlichem Wolfram-HSS. Es trägt zur Bildung harter Karbide bei und sorgt dafür, dass der Stahl seine Härte auch bei erhöhten Temperaturen beibehält.
Stähle wie W18Cr4V enthalten etwa 18% Wolfram und sind für ihre gute Rotfestigkeit und Schnitthaltigkeit bekannt. Ein höherer Wolframgehalt garantiert jedoch nicht automatisch eine bessere Gesamtleistung. Auch die Verteilung der Karbide, die Wärmebehandlung und das Gleichgewicht der anderen Legierungselemente beeinflussen die Zähigkeit und die Standzeit.
Kohlenstoff (C): Härte und Karbidbildung
Kohlenstoff verbindet sich mit karbidbildenden Elementen und bildet so harte Partikel, die verschleißfest sind. Durch einen höheren Kohlenstoffgehalt lassen sich nach einer geeigneten Wärmebehandlung die Härte und die Verschleißfestigkeit verbessern.
Stahlsorten mit hohem Kohlenstoffgehalt wie 9W18Cr4V sind für Anwendungen konzipiert, die eine hohe Verschleißfestigkeit und Kantenhaltbarkeit erfordern. Der Nachteil dabei ist eine geringere Zähigkeit und ein erhöhtes Risiko für Ausbrüche bei Stößen oder beim unterbrochenen Schneiden.
Vanadium (V): Abriebfestigkeit
Vanadium bildet sehr harte Vanadiumkarbide, die die Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß verbessern. Vanadiumreiche Sorten, darunter W6Mo5Cr4V3 (M3) und W6Mo5Cr4V4 (M4), eignen sich für Schneidwerkzeuge, die anspruchsvollen Verschleißbedingungen ausgesetzt sind.
Ein erhöhter Vanadiumgehalt kann jedoch das Schleifen erschweren. Diese Sorten sind vor allem dann sinnvoll, wenn die verbesserte Verschleißfestigkeit den zusätzlichen Aufwand bei der Werkzeugherstellung und beim Schärfen rechtfertigt.
Kobalt (Co): Härte bei hohen Temperaturen
Kobalt verbessert das Warmhärteverhalten von HSS und trägt dazu bei, dass die Schneidkanten ihre Härte auch bei erhöhten Temperaturen beibehalten. Kobalthaltige Sorten wie M35 und M42 werden häufig für anspruchsvolle Zerspanungsanwendungen eingesetzt.
Sie sind eine Überlegung wert für Werkzeuge zur Bearbeitung von hitzebeständigen Legierungen, rostfreien Stählen und anderen schwer zerspanbaren Werkstoffen. Allerdings macht Kobalt eine geeignete Werkzeuggeometrie, Schnittparameter und Kühlbedingungen nicht überflüssig.
Molybdän (Mo): Zähigkeit und Legierungszusammensetzung
Molybdän kann Wolfram in HSS teilweise ersetzen und trägt gleichzeitig zur Nachhärtung und zur Warmhärte nach der Wärmebehandlung bei.
Molybdänhaltige Stahlsorten wie M2 (W6Mo5Cr4V2) bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Verarbeitungsvielfalt. Im Vergleich zum herkömmlichen W18Cr4V wird M2 häufig für Anwendungen bevorzugt, die eine höhere Zähigkeit oder eine gleichmäßigere Karbidverteilung erfordern.
Das tatsächliche Gleichgewicht hängt von der gesamten Legierungszusammensetzung und dem Verarbeitungsprozess ab und nicht allein vom Molybdängehalt.
Aluminium (Al): Ein alternativer Weg zu hoher Leistungsfähigkeit
HSS-Sorten mit Aluminiumlegierung, wie beispielsweise W6Mo5Cr4V2Al (Stahl 501), wurden entwickelt, um die Warmhärte und Verschleißfestigkeit zu verbessern, ohne dabei auf hohe Kobaltzusätze zurückgreifen zu müssen.
Diese Stahlsorten können eine Alternative für anspruchsvolle Zerspanungsanwendungen darstellen, bei denen auch die Materialkosten eine Rolle spielen. Allerdings können ihre Wärmebehandlungsfenster relativ anspruchsvoll sein, und die Anforderungen hinsichtlich Oxidation, Entkohlung und Schleifen müssen sorgfältig kontrolliert werden.
Vergleich der Wolfram-HSS-Güten
Anders HSS Die Sorten sind auf unterschiedliche Kombinationen aus Härte, Verschleißfestigkeit, Rotfestigkeit, Zähigkeit und Verarbeitbarkeit ausgelegt. In der folgenden Tabelle werden repräsentative Sorten und ihre typischen Anwendungsbereiche verglichen.
| Klasse | Wichtigste Legierungseigenschaften | Wichtigste Leistungsstärken | Typische Anwendungsbereiche |
|---|---|---|---|
| W18Cr4V (T1) | Hoher Wolframgehalt | Gute Härte und Kantenbeständigkeit; gute Schleifbarkeit | Allzweck-Schneidwerkzeuge, Gewindebohrer, Reibahlen und Zahnradfräser |
| 9W18Cr4V (9W18) | Hoher Wolfram- und Kohlenstoffgehalt | Hohe Härte und Verschleißfestigkeit; geringere Zähigkeit | Reibahlen, Senker und verschleißfeste Schneidwerkzeuge |
| M2 (W6Mo5Cr4V2) | Wolfram-Molybdän | Ausgewogenes Verhältnis von Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Warmhärte | Bohrer, Fräser, Gewindebohrer und Verzahnungswerkzeuge |
| M3 | Wolfram-Molybdän mit erhöhtem Vanadiumgehalt | Verbesserte Abriebfestigkeit; anspruchsvollere Schleifarbeiten | Langlebige Bohrer, Fräser und Werkzeuge für schwierige Werkstoffe |
| M4 | Wolfram-Molybdän mit hohem Vanadium- und Kohlenstoffgehalt | Hohe Verschleißfestigkeit und Härte | Präzisionsschneidwerkzeuge und Werkzeuge, die starkem Verschleiß ausgesetzt sind |
| M35 | Legierung vom Typ M2 mit etwa 5% Kobalt | Verbesserte Warmhärte und Schneidleistung | Bohrer, Gewindebohrer und Fräser für Edelstahl und schwer zerspanbare Legierungen |
| M42 | Hoher Kobalt- und Molybdängehalt | Sehr hohe Härte und rote Härte | Hochleistungsbohrer, Fräser und Spezialschneidwerkzeuge |
| T15 | Hoher Gehalt an Wolfram, Kohlenstoff, Vanadium und Kobalt | Hervorragende Verschleißfestigkeit und Warmhärte | Spezialwerkzeuge für anspruchsvolle Schneidbedingungen |
| 501er Stahl | Wolfram-Molybdän mit Aluminium | Hohe Härte und Warmhärte ohne hohen Kobaltgehalt | Fräser und Werkzeuge für schwer zerspanbare Werkstoffe |
| 5F-6-Stahl | Wolfram-Molybdän mit Aluminium und erhöhtem Vanadiumgehalt | Hohe Härte und Verschleißfestigkeit | Spezialschneidwerkzeuge und ausgewählte Umformungsanwendungen |
Diese Vergleiche beschreiben allgemeine Werkstoffeigenschaften und stellen keine garantierten Leistungsbewertungen dar. Die endgültigen Eigenschaften hängen von der jeweiligen Norm, dem Herstellungsverfahren, der Wärmebehandlung und der Geometrie des fertigen Werkzeugs ab. Internationale Werkstoffbezeichnungen sollten vor der Beschaffung ebenfalls anhand der geltenden Werkstoffspezifikation überprüft werden.
W18Cr4V vs. W6Mo5Cr4V2: Was ist besser?
W18Cr4V und W6Mo5Cr4V2 (M2) sind beides Schnellarbeitsstähle, unterscheiden sich jedoch in ihrer Legierungszusammensetzung und ihrem Leistungsverhältnis. W18Cr4V ist eine traditionelle Sorte mit hohem Wolframgehalt, während M2 ein Wolfram-Molybdän-Schnellarbeitsstahl ist, der auf eine ausgewogene Kombination aus Härte, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit ausgelegt ist.
Keine der beiden Noten ist grundsätzlich besser. Die richtige Wahl hängt vom Schneidwerkzeug, vom Werkstückmaterial, von den Betriebsbedingungen und von der erforderlichen Standzeit ab.
Rote Härte
W18Cr4V ist für seine Warmhärte bekannt, wodurch die Schneide auch bei erhöhten Temperaturen ihre Härte behält. Auch M2 weist eine gute Warmhärte auf und wird häufig in Allzweck-Schneidwerkzeugen eingesetzt. Die tatsächliche Leistung hängt eher von der Wärmebehandlung und den Schnittbedingungen ab als allein vom Wolframgehalt.
Zähheit
M2 wird häufig bevorzugt, wenn bei einem Werkzeug ein Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit hergestellt werden muss, insbesondere bei unterbrochenem Schnitt oder mäßigen Stoßbelastungen. W18Cr4V kann unter stabilen Schnittbedingungen gute Leistungen erbringen, doch seine Karbidverteilung und die bisherigen Bearbeitungsschritte können seine Ausbruchsicherheit beeinträchtigen.
Verschleißfestigkeit
Beide Sorten weisen bei ordnungsgemäßer Wärmebehandlung eine gute Verschleißfestigkeit auf. W18Cr4V profitiert von seinem hohen Wolframgehalt, während M2 Wolfram, Molybdän und Vanadium kombiniert, um ein ausgewogenes Härte- und Verschleißverhalten zu erzielen. Bei abrasiven Werkstückwerkstoffen oder längeren Zyklenzeiten sollten die konkrete Sorte, die Wärmebehandlung und die Werkzeuggeometrie die Auswahl bestimmen.
Vertrieb von Hartmetall
Die Verteilung der Karbide beeinflusst die Härte, die Verschleißfestigkeit, die Zähigkeit und die Gleichmäßigkeit der Schneidkante. Herkömmlicher W18Cr4V-Stahl neigt eher zur Karbidausscheidung, insbesondere bei größeren Querschnitten oder bei unzureichender Fertigungskontrolle. M2-Stahl weist häufig eine gleichmäßigere Karbidstruktur auf, wobei das Ergebnis jedoch vom Herstellungsverfahren und der Verarbeitungsqualität abhängt.
Mahlbarkeit
Beide Sorten können zu Präzisionsschneidwerkzeugen geschliffen werden. Der Hartmetallgehalt, die Wärmebehandlung und die erforderliche Werkzeuggeometrie beeinflussen jedoch den Schleifaufwand. M2 wird in der konventionellen Werkzeugherstellung weit verbreitet eingesetzt, während W18Cr4V unter Umständen eine genauere Prozesssteuerung erfordert, um gleichbleibende Ergebnisse zu erzielen. Die Schleifparameter sollten an die jeweilige Sorte und den jeweiligen Wärmebehandlungszustand angepasst werden.
Kosten
Der hohe Wolframgehalt von W18Cr4V kann die Rohstoffkosten erhöhen, wobei die tatsächlichen Preise von den Marktbedingungen, dem Angebot und den Fertigungsspezifikationen abhängen. M2 ist weit verbreitet und bietet oft ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Materialkosten und Werkzeugleistung. Bei den Gesamtkosten für das Werkzeug sollten auch das Schleifen, die Standzeit, die Austauschhäufigkeit und die Stillstandzeiten bei der Bearbeitung berücksichtigt werden.
Typische Anwendungsbereiche
· W18Cr4V: Herkömmliche Bohrer, Gewindebohrer, Reibahlen, Durchziehbohrer und andere Schneidwerkzeuge, die unter geeigneten, relativ stabilen Schnittbedingungen eingesetzt werden.
· W6Mo5Cr4V2 (M2): Allzweckbohrer, Fräser, Gewindebohrer, Reibahlen und Verzahnungswerkzeuge, bei denen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit entscheidend ist.
Welche Klasse solltest du wählen?
Entscheiden Sie sich für W18Cr4V, wenn dessen Warmhärteeigenschaften, die Werkzeugkonstruktion und der bewährte Fertigungsprozess den Anforderungen der Anwendung entsprechen. Ziehen Sie M2 in Betracht, wenn eine ausgewogene Kombination aus Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Verfügbarkeit und Fertigungskonsistenz im Vordergrund steht.
Letztendlich, Die Auswahl hängt von der Werkzeuggeometrie, dem Werkstückmaterial, den Schnittbedingungen und der erforderlichen Standzeit ab. Ein Vergleich der Güteklassen unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen ist zuverlässiger als eine Auswahl allein auf der Grundlage des Wolframgehalts.
HSS-Wolfram mit hohem Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu HSS-Wolfram mit hohem Vanadiumgehalt
Hochkohlenstoff- und hochvanadiumhaltige Wolfram-Schnellarbeitsstähle sind darauf ausgelegt, unterschiedliche Leistungsanforderungen zu erfüllen. Ein höherer Kohlenstoffgehalt sorgt nach der Wärmebehandlung für eine höhere Härte, während ein erhöhter Vanadiumgehalt die Bildung harter Vanadiumkarbide fördert, die die Abriebfestigkeit verbessern. Allerdings bestimmt keines der beiden Elemente allein die Leistung; auch die gesamte Legierungszusammensetzung und die Wärmebehandlung spielen eine Rolle.
| Eigentum | HSS-Wolfram mit hohem Kohlenstoffgehalt | HSS-Wolfram mit hohem Vanadiumgehalt |
|---|---|---|
| Härte | Kann nach einer ordnungsgemäßen Wärmebehandlung eine hohe Härte erreichen | Je nach Zusammensetzung und Wärmebehandlung kann eine hohe Härte erreicht werden |
| Verschleißfestigkeit | Gut, abhängig vom Hartmetallgehalt und der Verteilung | Im Allgemeinen hohe Abriebfestigkeit dank harter Vanadiumkarbide |
| Zähheit | Ein Überschuss an Kohlenstoff kann die Sprödigkeit erhöhen und die Gefahr von Abplatzungen vergrößern | Ein hoher Karbidgehalt kann ebenfalls die Zähigkeit verringern |
| Schleifen | Hängt von der Struktur und Härte des Hartmetalls ab | Aufgrund der harten Vanadiumkarbide oft schwieriger zu schleifen |
| Wärmebehandlung | Erfordert eine sorgfältige Steuerung der Austenitisierung, des Abschreckens und des Anlassens | Erfordert eine sorgfältige Steuerung, um die gewünschte Härte und Karbidstruktur zu erzielen |
| Typische Anwendungsbereiche | Schneidwerkzeuge und Anwendungen, die eine hohe Härte und Schnittbeständigkeit erfordern | Werkzeuge, die starkem abrasivem Verschleiß ausgesetzt sind, darunter ausgewählte Fräser und Präzisionsschneidwerkzeuge |
Welchen Typ sollten Sie wählen?
Wählen Sie eine Sorte mit hohem Kohlenstoffgehalt, wenn hohe Härte und Schnitthaltigkeit die wichtigsten Anforderungen sind. Eine Sorte mit hohem Vanadiumgehalt ist eine Überlegung wert, wenn abrasiver Verschleiß die Standzeit des Werkzeugs einschränkt.
Bei beiden Typen kann eine zu hohe Härte oder ein zu hoher Karbidanteil das Risiko von Kantenausbrüchen erhöhen. Die beste Wahl hängt davon ab, ob die Anwendung hauptsächlich durch Kantenverschleiß, abrasiven Verschleiß oder mechanische Beanspruchung begrenzt ist.
Kobalt-Wolfram-HSS im Vergleich zu kobaltfreiem HSS
Kobalthaltiger HSS-Stahl ist so konzipiert, dass er seine Härte bei erhöhten Schnitttemperaturen besser beibehält. Kobaltfreie Sorten wie W18Cr4V und M2 bieten dennoch eine gute Warmhärte und eignen sich für viele herkömmliche Zerspanungsanwendungen.
Der wesentliche Unterschied besteht nicht einfach darin, ob eine Legierung Kobalt enthält, sondern darin, wie gut ihre Gesamtzusammensetzung auf die Schnitttemperatur, das Werkstückmaterial und die erforderliche Standzeit abgestimmt ist.
| Eigentum | Kobalthaltiger HSS | Kobaltfreier HSS-Stahl |
|---|---|---|
| Rote Härte | Im Allgemeinen verbessert bei erhöhten Temperaturen | Gut, jedoch in der Regel niedriger als bei vergleichbaren kobalthaltigen Erzen unter anspruchsvollen Heißschneidbedingungen |
| Hochtemperatur-Schneiden | Besser geeignet für Bedingungen, bei denen erhebliche Schnittwärme entsteht | Geeignet für viele herkömmliche Zerspanungsbedingungen bei entsprechenden Drehzahlen und Kühlung |
| Schwer zu bearbeitende Werkstoffe | Wird häufig für hitzebeständige Legierungen, bestimmte Edelstähle und andere anspruchsvolle Werkstoffe bevorzugt | Kann gut funktionieren, wenn die Werkzeuggeometrie, die Wahl der Werkstoffsorte und die Schnittparameter angemessen sind |
| Kosten | Im Allgemeinen höher aufgrund der Kobaltlegierung und der Materialkosten | Oft kostengünstiger und weit verbreitet |
| Zähheit | Das hängt von der jeweiligen Güteklasse ab; eine höhere Warmhärte bedeutet nicht automatisch eine höhere Zähigkeit. | Ebenfalls sortenabhängig; einige kobaltfreie Sorten bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit und Verschleißfestigkeit |
Wann lohnt sich der Aufpreis für Kobalt-HSS?
Kobalthaltige Sorten wie M35 und M42 sind eine Überlegung wert, wenn die Schnitttemperaturen hoch sind und die Aufrechterhaltung der Schneidkantenhärte entscheidend ist. Sie können dazu beitragen, die Standzeit des Werkzeugs bei anspruchsvollen Anwendungen zu verlängern, vorausgesetzt, die Werkzeugauslegung und die Schnittparameter sind angemessen.
Kobaltfreie Sorten sind oft eine praktische Wahl für allgemeine Bohr-, Fräs-, Gewindeschneid- und Reibarbeiten, bei denen die Schnitttemperaturen und die Verschleißanforderungen eher moderat sind.
Kobalt-HSS ist nicht automatisch zäher oder über die gesamte Lebensdauer des Werkzeugs wirtschaftlicher. Vergleichen Sie den Anschaffungspreis mit der Standzeit, dem Nachschleifaufwand, der Austauschhäufigkeit und den Maschinenstillstandszeiten. Die beste Sorte ist diejenige, die die erforderliche Leistung bei akzeptablen Gesamtwerkzeugkosten liefert.
Wolfram-HSS im Vergleich zu Molybdän-HSS
Wolfram-HSS und Molybdän-HSS sind zwei wichtige Legierungsansätze für Schnellarbeitsstahl. Wolframreiche Sorten wie W18Cr4V basieren hauptsächlich auf Wolfram, während molybdänhaltige Sorten wie M2 (W6Mo5Cr4V2) Wolfram und Molybdän kombinieren, um Härte, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit in Einklang zu bringen.
Keiner der beiden Typen ist grundsätzlich überlegen. Die Leistung hängt von der jeweiligen Güteklasse, dem Herstellungsverfahren, der Wärmebehandlung und den vorgesehenen Zerspanungsbedingungen ab.
Wesentliche Unterschiede
| Faktor | Wolframreiches HSS | Molybdänhaltiger HSS |
|---|---|---|
| Rote Härte | Bietet eine hohe Warmhärte | Bietet bei ordnungsgemäßer Wärmebehandlung zudem eine gute Rotfestigkeit |
| Verschleißfestigkeit | Hängt von der Hartmetallart, der Verteilung und der Härte ab | Vorteile eines ausgewogenen Legierungssystems mit Wolfram, Molybdän und Vanadium |
| Zähheit | Kann durch Karbidausscheidung und die Verarbeitungsqualität beeinflusst werden | M2 bietet oft ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. |
| Herstellung | Bei einigen herkömmlichen Sorten ist eine sorgfältige Steuerung der Hartmetallverteilung erforderlich | M2 findet in der Werkzeugfertigung breite Anwendung und ist in vielen verschiedenen Produktformen erhältlich. |
| Kosten | Ein hoher Wolframgehalt kann die Materialkosten erhöhen | Bietet oft ein kostengünstiges Gleichgewicht zwischen Leistung und Verfügbarkeit |
| Typische Anwendungsbereiche | Herkömmliche Bohrer, Gewindebohrer, Reibahlen und Spezialschneidwerkzeuge | Allzweckbohrer, Fräser, Gewindebohrer und Zahnradfräser |
Welchen Typ sollten Sie wählen?
Ziehen Sie wolframreiches HSS in Betracht, wenn dessen Leistungseigenschaften und der bewährte Herstellungsprozess für die jeweilige Anwendung geeignet sind. Molybdänhaltiges HSS, insbesondere M2, ist oft eine gute Wahl, wenn es auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Verfügbarkeit und Kosten ankommt.
Die Entscheidung sollte auf der vollständigen Gütebeschreibung und der tatsächlichen Werkzeugleistung basieren – und nicht lediglich darauf, ob Wolfram oder Molybdän das vorherrschende Legierungselement ist.
Wolfram-HSS im Vergleich zu Wolframkarbid
Zunächst einmal eine wichtige Unterscheidung: Wolfram-Schnellarbeitsstahl ist nicht dasselbe Material wie Wolframkarbid. Wolfram-HSS ist ein legierter Stahl, der Wolfram und andere Legierungselemente enthält. Werkzeuge aus Wolframkarbid werden in der Regel aus Hartmetall hergestellt, bei dem harte Karbidpartikel mithilfe eines metallischen Bindemittels miteinander verbunden werden.
Beide Werkstoffe werden häufig für Schneidwerkzeuge verwendet, weisen jedoch unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Hitze, Verschleiß und Stoßbelastung auf.
Wesentliche Leistungsunterschiede
| Faktor | Wolfram-HSS | Hartmetall |
|---|---|---|
| Härte | Hohe Härte nach der Wärmebehandlung | Im Allgemeinen viel schwieriger |
| Rote Härte | Gute Warmhärte für zahlreiche Zerspanungsanwendungen | Behält in der Regel auch bei höheren Schneidtemperaturen seine Härte bei |
| Verschleißfestigkeit | Gut, aber im Allgemeinen schlechter als Hartmetall | Im Allgemeinen besser geeignet für abrasiven Verschleiß und Hochgeschwindigkeitszerspanung |
| Zähheit | Im Allgemeinen bessere Schlagfestigkeit und höhere Kantenbruchfestigkeit | In der Regel spröder, insbesondere bei scharfen oder nicht abgestützten Schneidkanten |
| Schlagfestigkeit | Oft besser geeignet für unterbrochenen Schnitt und variable Belastungen | Hängt von der Hartmetallsorte ab; es gibt zwar zähere Sorten, doch Stöße können zu Absplitterungen oder Brüchen führen |
| Schnittgeschwindigkeit | In der Regel für niedrigere Schnittgeschwindigkeiten geeignet | Ermöglicht oft deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten |
| Mahlbarkeit | Kann mit herkömmlichen Werkzeugschleifverfahren unter Verwendung geeigneter Schleifscheiben geschliffen werden | Erfordert eine geeignete Diamantschleifbearbeitung oder andere spezielle Verfahren |
| Kosten | Häufig geringere Anfangs- und Werkzeugkosten | In der Regel höhere Anschaffungskosten, die jedoch durch eine längere Standzeit ausgeglichen werden können |
| Werkzeuggeometrie | Geeignet für komplexe Formen, scharfe Kanten und Werkzeuge, die häufig nachgeschliffen werden müssen | Geeignet für starre, verschleißfeste Schneidkanten; die Kantenvorbereitung ist wichtig |
| Schwer zu bearbeitende Werkstoffe | Kann in bestimmten Anwendungsbereichen gut funktionieren, insbesondere dort, wo es auf Zähigkeit ankommt | Wird häufig für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von harten oder abrasiven Werkstoffen bevorzugt, vorbehaltlich der Material- und Einrichtungsanforderungen |
Was ist besser: HSS oder Wolframkarbid?
Entscheiden Sie sich für Wolframkarbid, wenn Schnittgeschwindigkeit, Maßhaltigkeit und Verschleißfestigkeit im Vordergrund stehen. Es eignet sich häufig für die Großserienfertigung und anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben, bei denen die Maschine und die Aufspannung eine ausreichende Steifigkeit gewährleisten.
Entscheiden Sie sich für Wolfram-HSS, wenn Zähigkeit, komplexe Werkzeuggeometrie, Nachschleifen oder geringere Anschaffungskosten für das Werkzeug eine größere Rolle spielen. Es eignet sich nach wie vor für Bohrer, Gewindebohrer, Räumwerkzeuge und andere Werkzeuge, die unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen die Sprödigkeit von Hartmetall ein Nachteil sein kann.
Bei schwer zerspanbaren Werkstoffen wie hitzebeständigen Legierungen kann Hartmetall eine höhere Produktivität bieten, doch hängt das Ergebnis vom jeweiligen Werkstück, den Schnittbedingungen und der Werkzeugsorte ab. Auch kobalthaltiger Schnellarbeitsstahl (HSS) kann in bestimmten Anwendungsfällen wirksam sein.
Vergleichen Sie letztendlich die Standzeit, die erreichbare Schnittgeschwindigkeit, das Risiko von Schneidkantenausfällen, die Nachschleifkosten und die Ausfallzeiten. Das beste Material ist dasjenige, das die Bearbeitungsanforderungen zu den niedrigsten praktikablen Gesamtkosten erfüllt – nicht unbedingt das mit der höchsten Härte.
Ist Wolframstahl härter als HSS?
Ja, wenn mit “Wolframstahl” gesintertes Wolframkarbid gemeint ist, ist dieses im Allgemeinen härter als Schnellarbeitsstahl (HSS). Der Begriff „Wolframstahl“ ist jedoch mehrdeutig, weshalb die Werkstoffe vor einem verlässlichen Vergleich genau bestimmt werden müssen.
In einigen Märkten, insbesondere in der chinesischen Fachsprache der Fertigungsindustrie, bezeichnet der Begriff “Wolframstahl” üblicherweise Hartmetall. Im Englischen kann der Begriff jedoch auch im weiteren Sinne verwendet werden, um wolframlegierte Stähle zu beschreiben, darunter auch Wolfram-HSS.
Wolframstahl vs. Wolfram-HSS: Was ist der Unterschied?
· Hartmetall: Ein Verbundwerkstoff, der hauptsächlich aus harten Wolframkarbidpartikeln besteht, die mit einem metallischen Bindemittel verbunden sind. Er zeichnet sich durch eine sehr hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus, ist jedoch im Allgemeinen spröder als HSS.
· Wolfram-Schnellarbeitsstahl: Eine Stahllegierung, die Wolfram, Kohlenstoff, Chrom, Vanadium und weitere Elemente enthält. Durch Wärmebehandlung werden ihre Härte und ihre Schneidleistung verbessert, während ihre Stahlmatrix im Allgemeinen eine höhere Zähigkeit aufweist als Hartmetall.
Welches Material ist härter?
| Eigentum | Hartmetall | Wolfram-HSS |
|---|---|---|
| Härte | Im Allgemeinen höher | Weicher, aber nach der Wärmebehandlung immer noch sehr hart |
| Verschleißfestigkeit | Im Allgemeinen überlegen | Geeignet für zahlreiche Anwendungen im Bereich der Schneidwerkzeuge |
| Zähheit | Im Allgemeinen geringer; anfällig für Absplitterungen oder Brüche | Im Allgemeinen bessere Schlagfestigkeit |
| Typische Schnittgeschwindigkeiten | Oft höher | In der Regel niedriger |
| Häufige Anwendungsbereiche | Hartmetall-Wendeschneidplatten, Schaftfräser, verschleißfeste Werkzeuge | Bohrer, Gewindebohrer, Reibahlen, Durchziehbohrer und komplexe Zerspanungswerkzeuge |
Die genauen Härtewerte hängen von der Hartmetallsorte, dem Bindemittelgehalt, der Zusammensetzung des Schnellarbeitsstahls und der Wärmebehandlung ab. Da sich die Härteskalen zudem unterscheiden können, sollten die Werte nur unter Verwendung geeigneter Prüfverfahren verglichen werden.
Für welche Variante sollten Sie sich entscheiden?
Entscheiden Sie sich für Hartmetall, wenn hohe Schnittgeschwindigkeiten und Verschleißfestigkeit im Vordergrund stehen und die Maschinenaufstellung die Schneidkanten ausreichend stützt. Wählen Sie Wolfram-HSS, wenn Zähigkeit, komplexe Werkzeuggeometrie, Nachschleifen oder Schlagfestigkeit wichtiger sind.
Entscheidend ist, zwischen gesintertem Wolframkarbid und Wolfram-Schnellarbeitsstahl zu unterscheiden. Wenn in einer Werkstoffspezifikation lediglich “Wolframstahl” angegeben ist, sollten Sie die Güteklasse oder Zusammensetzung überprüfen, bevor Sie die Härte vergleichen, ein Schneidwerkzeug auswählen oder ein Bauteil spezifizieren.
So wählen Sie die richtige Wolfram-HSS-Sorte aus
Die Auswahl der richtigen Wolfram-Schnellarbeitsstahlsorte erfordert mehr als nur einen Vergleich der Härte oder des Wolframgehalts. Die Sorte muss auf das Werkstückmaterial, die Schnittbedingungen, die Werkzeuggeometrie und die erwartete Standzeit abgestimmt sein. Eine höherlegierte Sorte ist nicht immer die wirtschaftlichste Wahl, wenn ihre zusätzliche Leistungsfähigkeit für die jeweilige Anwendung nicht erforderlich ist.
Werkstückmaterial berücksichtigen
Beginnen Sie mit dem zu bearbeitenden Werkstoff. Allzweckstähle lassen sich mit Standard-HSS-Sorten wie M2 oder W18Cr4V effektiv bearbeiten. Rostfreie Stähle und hitzebeständige Legierungen können mehr Wärme und einen höheren Schnittwiderstand erzeugen, weshalb sich der Einsatz von kobalthaltigen Sorten wie M35 oder M42 lohnt. Bei abrasiven Werkstückwerkstoffen können Sorten mit höherem Vanadiumgehalt von Vorteil sein.
Berücksichtigen Sie die Schnittgeschwindigkeit
Höhere Schnittgeschwindigkeiten erzeugen mehr Wärme an der Schneide. Wenn die Lebensdauer des Werkzeugs durch thermische Erweichung begrenzt wird, kann eine Sorte mit höherer Rot-Härte geeignet sein. Kobalthaltiger Schnellarbeitsstahl (HSS) wird häufig für anspruchsvolle Zerspanungsaufgaben bei hohen Temperaturen in Betracht gezogen, während Standardsorten für viele herkömmliche Zerspanungsbedingungen weiterhin geeignet sind.
Berücksichtigen Sie die Werkzeuggeometrie
Komplexe Werkzeuge, schmale Schneidkanten und filigrane Profile erfordern eine sorgfältige Abwägung hinsichtlich Schleifbarkeit und Kantenfestigkeit. Wählen Sie eine Sorte, mit der sich die erforderliche Geometrie und Oberflächenqualität ohne übermäßige Schleifschwierigkeiten oder Kantenbeschädigungen erzielen lässt.
Berücksichtigen Sie Auswirkungen und Unterbrechungen
Unterbrochene Zerspanungsvorgänge, schwankende Belastungen und instabile Bearbeitungsbedingungen erhöhen das Risiko von Kantenausbrüchen. In solchen Situationen sind Zähigkeit und Kantenvorbereitung besonders wichtig. Vermeiden Sie es, eine Sorte allein aufgrund der maximalen Härte auszuwählen; ein leicht abweichendes Verhältnis zwischen Härte und Verschleiß kann zu einer zuverlässigeren Standzeit führen.
Berücksichtigen Sie die Anforderungen an die Kleidung
Ermitteln Sie die Hauptursache für den Werkzeugausfall. Wenn abrasiver Verschleiß das Hauptproblem darstellt, sollten Sie den Einsatz von Werkstoffsorten mit hohem Vanadiumgehalt in Betracht ziehen. Wenn die Schneidkante bei hohen Temperaturen weich wird, sollten Sie der Rot-Härte Vorrang einräumen. Wenn es zu Ausbrüchen kommt, bevor nennenswerter Verschleiß auftritt, sollten Sie die Zähigkeit, die Werkzeuggeometrie und die Schnittstabilität untersuchen, bevor Sie auf eine härtere Werkstoffsorte umsteigen.
Berücksichtigen Sie die Anforderungen an die Zerkleinerung
Das Schleifen wirkt sich auf die Maßgenauigkeit, die Kantenqualität und die Produktionskosten aus. Werkstoffe mit hohem Vanadiumgehalt lassen sich aufgrund ihrer harten Karbide unter Umständen schwieriger schleifen. Stellen Sie sicher, dass die vorhandenen Schleifanlagen, die Auswahl der Schleifscheiben und die Prozesssteuerung in der Lage sind, die erforderliche Werkzeuggeometrie konsistent zu erzielen.
Berücksichtigen Sie die Werkzeugkosten und das Produktionsvolumen
Bei der Kleinserienfertigung oder bei Werkzeugen, die häufig nachgeschliffen werden müssen, bietet eine Standard-HSS-Sorte möglicherweise das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. In der Großserienfertigung können die höheren Materialkosten einer spezialisierteren Sorte gerechtfertigt sein, wenn dadurch Werkzeugwechsel, Stillstandzeiten oder Ausschuss reduziert werden. Vergleichen Sie die Gesamtkosten für die Werkzeuge und nicht nur den Anschaffungspreis.
Ein praktischer Leitfaden zur Auswahl von Wolfram-HSS-Werkzeugen
Verwenden Sie diese Reihenfolge, um die passende Klassenstufe einzugrenzen: Werkstück → Schnittbedingungen → Werkzeuggeometrie → HSS-Sorte
1. Werkstück: Ermitteln Sie die Härte, die Abrasivität und die Zerspanbarkeit des Werkstoffs.
2. Schnittbedingungen: Beurteilen Sie die Schnittgeschwindigkeit, die Temperatur, den Kühlmitteleinsatz sowie, ob es sich um einen kontinuierlichen oder unterbrochenen Schnitt handelt.
3. Werkzeuggeometrie: Legen Sie die erforderliche Kantenschärfe, das Profil, die Maßgenauigkeit und die Schleifanforderungen fest.
4. HSS-Güteklasse: Wählen Sie eine Güteklasse, bei der Härte, Rothärte, Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Kosten ausgewogen sind.
Überprüfen Sie abschließend die Werkstoffspezifikation und die Anforderungen an die Wärmebehandlung der jeweiligen Güteklasse. Wenn mehrere Güteklassen in Frage kommen, ist ein Probeschnitt unter repräsentativen Produktionsbedingungen der zuverlässigste Weg, um die Standzeit und die allgemeine Wirtschaftlichkeit zu bestätigen.
