Entwicklungen bei der Schleifbearbeitung von Hartmetallen

von Thomas Bergs, Alexander Dehmer, Sebastian Barth, WZL RWTH Aachen 17. September 2019
 Versuchsaufbau für die schleiftechnische Untersuchung
Einsatzverhalten von sintermetallisch gebundenen Diamantschleifscheiben bei der Schleifbearbeitung verschiedener WC-Co Hartmetallspezifikationen

Einleitung und Stand der Technik

Hartmetalle sind zwei- oder mehrphasige Verbundwerkstoffe, die aus mindestens einer Hartstoffphase und einer Bindephase bestehen. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften wie z. B. der hohen Härte und der hohen Verschleißbeständigkeit ist Hartmetall einer der wichtigsten Werkstoffe im Bereich der Produktion von Werkzeugen wie Fräser, Bohrer oder Wendeschneidplatten [1]. Die am Weitesten verbreiteten Hartmetalle, welche auch im Rahmen dieser Forschungsarbeit untersucht wurden, bestehen aus einer Hartstoffphase aus Wolframcarbid (WC) und einer Bindephase aus Kobalt (Co). Die Werkstoffeigenschaften der WC-Co Hartmetalle sind über die Hartmetallspezifikation, den Co-Anteil und die WC-Korngröße einstellbar [2]. Daher sind eine Vielzahl verschiedener Hartmetallspezifikationen auf dem Markt erhältlich, die aufgrund variierender Werkstoffeigenschaften, insbesondere bei der Schleifbearbeitung, ein unterschiedliches Bearbeitungsverhalten aufweisen.

Um die geforderten Fertigungstoleranzen hinsichtlich Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit einhalten zu können, werden Hartmetalle wie auch andere sprödharte Werkstoffe häufig schleiftechnisch bearbeitet [3]. Aufgrund der hohen Härte der Wolframcarbide werden bei der Schleifbearbeitung von WC-Co Hartmetallen fast ausschließlich Diamantschleifscheiben eingesetzt [4]. Diamantschleifscheiben besitzen eine hohe Wärmeleitfähigkeit und sind somit in der Lage, die Temperaturen in der Kontaktzone zu reduzieren [5]. Für Schruppoperationen finden meist Korngrößen dk,DIA = 46–64μm Anwendung, während für Schlichtprozesse Diamantkörner mit einem mittleren Korndurchmesser dk,DIA = 10–46μm eingesetzt werden. Zunehmend werden Schleifscheiben mit immer kleineren Korngrößen und erhöhter Kornkonzentration verwendet.

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