Das Zerspanen von Edelstählen ist trickreich: Routineverarbeitung von Edelstählen? Fehlanzeige! Werkstoffeigenschaften? Vielfältig. Produktanforderungen? Komplex. Aber das ist längst nicht alles...
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Das Zerspanen von Edelstählen ist trickreich. Einerseits, weil es keine Routineverarbeitung von Edelstählen gibt, andererseits weil die Werkstoffeigenschaften überaus vielfältig sind. Hinzu kommen dann noch die Produktanforderungen. All das stellt einen Zerspaner vor überaus komplexe Herausforderungen.
Als wäre das noch nicht genug, kommt noch ein Aspekt dazu: Auf dem Weg zum fertigen Bauteil ist die Zerspanung ein erheblicher Kostenfaktor, der vonseiten der Kunden natürlich so gering wie möglich gehalten werden soll.
Wie lösen wir als Zerspaner diese Zwickmühle?
Als Zerspaner stehen wir vor der Herausforderung, dass legierte Edelbaustähle, Werkzeugstähle und nichtrostende Stähle sowie Stähle mit besonderen physikalischen Eigenschaften in ihrer chemischen Zusammensetzung teilweise sehr unterschiedlich sind. Diese Eigenschaften aber wirken sich enorm auf die Zerspanbarkeit aus.
Hinzu kommt, dass die Stahlhersteller allgemeine Aussagen über einen Werkstoff mit perfekten Zerspanungseigenschaften nicht mehr treffen wollen. Im Zuge des allgemeinen Primats der Kostensenkung haben sie die Bedürfnisse der Zerspaner mehr und mehr aus dem Blick verloren.
Ein Beispiel.
Früher passte man die Wärmebehandlung des Stahls auf die Zerspanung an. Dazu gab es früher normativ beschrieben Zwischenwärmebehandlungszustände, die ganz gezielt auf die Zerspanbarkeit abgestimmt waren (z.B. BF, geglüht auf gute Zerspanbarkeit). Im Zuge des Kostendrucks nun werden diese, für uns Zerspaner so enorm wichtige Zwischenwärmebehandlungszustände nicht mehr gezielt produziert. Stattdessen wird durch eine geregelte Abkühlung aus der Umformwärme ein Zustand erzeugt, der „einigermaßen zerspanbar“ ist.
Ein zweites Beispiel.
Die Härte kann eine große Streuung aufweisen, die sich nicht nur auf die Zerspanungsleistung und den Werkzeugverbrauch auswirkt, sondern sich auch auf den Eigenspannungszustand und die Oberflächengüte des Bauteils. Um gezielt sehr hohe Oberflächenhärten zu erzeugen, leichtere Bauteile herzustellen und Material zu sparen wird das Material häufig kaltverfestigt. Bei diesem mechanischen Bearbeitungsverfahren nimmt die Festigkeit des Werkstoffs durch Verformung zu. Allerdings führt eine derart eingebrachte mechanische Verformung zu teilweise sehr unterschiedlichen Härten zwischen Kern und Rand. Die Zerspanbarkeit wird dadurch erheblich erschwert, denn das kaltverfestigte Material kann praktisch nicht entspannt werden. Die Folge ist ein Verzug bei der zerspanenden Bearbeitung, der durch das Freiwerden von Eigenspannungen hervorgerufen wird.
Ein drittes Beispiel.
Auch die Legierungselemente haben einen Einfluss auf die Zerspanbarkeit eines Werkstoffs. So wirken sich Elemente wie Blei, Wismut und Schwefel positiv auf die Zerspanbarkeit aus; Titan, Aluminium, Silizium, und Zirkon negativ. Sie machen das Zerspanen also schwieriger.
Das bedeutendste Legierungselement mit einem enormen Einfluss auf die Zerspanbarkeit ist der Schwefel. Schwefel verbessert vordergründig die Zerspanbarkeit, mit steigendem Schwefelgehalt verschlechtern sich allerdings Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Querzähigkeit.
Unser Fazit? Um eine hohe Lebensdauer der Bauteile zu erreichen, sind die Werkstoffeigenschaften wichtig: eine hohe Dauerfestigkeit, Verschleißbeständigkeit und Zähigkeit. Gleichzeitig muss das Material prozessicher zerspanbar sein, damit die Bauteile zeit- und kostengünstige herstellbar sind.
Unser Ziel ist eine hohe Bauteillebensdauer bei einer gleichzeitig zeit- und kostengünstigen Produktion. Als Profis mit über 30 Jahren Erfahrung beim Zerspanen von Edelstählen haben wir alle Herausforderungen im Blick.