Mit ihrer verbesserten Zähigkeit verfügen Cermets heute über eine größere Leistungswut.
Micrograin-Cermets bieten verbesserte Zähigkeit. Die mikroskopische Aufnahme einer solchen Cermetsorte (oben) zeigt, was „Mikrokorn“ physikalisch bedeutet.
Vorheriges Nächstes
Zu viele Werkstätten haben sich vor zu langer Zeit eine Meinung über Cermet-Wendeplatten gebildet, sagt Scott Pettay, ein Anwendungsingenieur für Schneidwerkzeuge. Cermets verdienen heute einen zweiten Blick.
Die Vorstellung, dass Cermets nur für leichte Schnitte geeignet sind, ist falsch. In der Vergangenheit wurden diese Wendeschneidplatten in Tiefen von nicht viel mehr als 0,060 Zoll bearbeitet, aber heute schneiden Cermet-Wendeschneidplatten routinemäßig Stahl in Tiefen von bis zu 0,120 Zoll.
Dann gibt es die Vorstellung, dass Cermets spröde sind. Während Cermets in der Vergangenheit gleichmäßiger auf Stöße und thermische Schocks reagierten, sind Cermet-Einsätze heute zäher – einige von ihnen bieten eine Biegefestigkeit, die der von P15-Hartmetall entspricht.
Herr Pettay arbeitet für Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, North Carolina), ein Unternehmen, das Einsätze aus verschiedenen Materialien anbietet – Hartmetall, Keramik, Cermet, CBN und PKD. Er sagt, ein wichtiger Punkt, den man bei Cermets im Vergleich zu diesen anderen Werkstoffen verstehen muss, ist das Ausmaß, in dem sich der Leistungsumfang von Cermets verändert hat. Die Entwicklung von Mikrokorn-Cermets hat die Zähigkeit des Werkzeugmaterials verbessert. Auf dem Kontinuum von Zähigkeit und Verschleißfestigkeit lagen Cermets früher in der Nähe von Keramik. (Siehe nachstehende Abbildung.) Heute liegen Cermets weiter oben auf dieser Kurve und schließen die Leistungslücke zwischen Keramik und den zähesten Karbiden.
Was ist ein Cermet?
Das Wort Cermet ist eine Zusammenziehung von „Keramik“ und „Metall“. Ein Cermet besteht aus einem keramischen Material (z. B. Titancarbid oder Titancarbonitrid), das mit einem metallischen Bindemittel verbunden ist. Die Keramik sorgt für die Verschleißfestigkeit und das Metall für die Zähigkeit.
Die Kombination ist chemisch inerter als Wolframkarbid, sagt Pettay. Die Inertheit bedeutet, dass Kantenaufbau und Kraterverschleiß weniger wahrscheinlich sind. Das Ergebnis ist nicht nur eine längere Standzeit des Werkzeugs, sondern auch ein besseres Bearbeitungsergebnis. Einer der Hauptvorteile des Schneidens mit einer Cermetkante ist die Möglichkeit, eine Oberfläche zu erzielen, die das Polieren oder Schleifen überflüssig macht.
Cermets weisen auch eine höhere Warmhärte als Hartmetall auf, was bedeutet, dass sie bei hohen Temperaturen eine höhere Verschleißfestigkeit aufweisen. Infolgedessen können die Schnittgeschwindigkeiten mit diesen Werkzeugen oft erhöht werden, ohne dass die Standzeit beeinträchtigt wird.
Die Kombination der Verschleißfestigkeit mit der verbesserten Zähigkeit von heute macht die Argumente für Cermets stärker. Herr Pettay sagt, dass bestimmte falsche Vorstellungen über Cermets heute noch weniger zutreffend sind, einschließlich der folgenden:
- Nicht wahr: Cermets können nicht mit Unterbrechungen umgehen. Mikrokorn-Cermets können mit Unterbrechungen umgehen. Herkömmliche Cermets werden seit Jahren beim Fräsen verwendet.
- Stimmt nicht: Cermets müssen mit hohen Geschwindigkeiten laufen. Cermets eignen sich am besten für hohe Geschwindigkeiten, aber das Material kann auch bei Geschwindigkeiten unter 500 sfm gut arbeiten.
- Stimmt nicht: Cermets sind auf die Endbearbeitung von Stahl beschränkt. Neben der Schlichtbearbeitung können Cermets auch halbscharfe Schnitte in Kohlenstoffstählen, legierten Stählen und Werkzeugstählen ausführen. Cermets können auch andere Werkstoffe bearbeiten, darunter Grauguss, Sphäroguss oder Sphäroguss, Pulvermetalle, Nichteisenlegierungen und sogar Nichtmetalle.
Bei bestimmten Werkstoffen gibt es jedoch Probleme. Die Ursache dieser Probleme liegt häufig im Nickel.
Cermet-Grenzen
Nickel ist ein gängiges Bindemittel für Cermets. Dadurch kann es zu einer chemischen Reaktion kommen, wenn das Werkstück ebenfalls einen hohen Nickelanteil hat. (Hochtemperaturlegierungen und einige nichtrostende Stähle gehören zu den nickelhaltigen Werkstoffen, die bei der Verwendung von unbeschichteten Cermet-Werkzeugen Probleme verursachen können.
Beschichtete Cermets sind jedoch eine andere Sache. Diese Werkzeuge eignen sich hervorragend für die Bearbeitung von nichtrostenden Stählen. Zur Sicherheit werden bei der Bearbeitung von nickelhaltigen Werkstoffen beschichtete Cermets empfohlen.
Aluminiumguss ist ebenfalls ein problematisches Metall. Das Problem ist hier eher mechanisch als chemisch, und der Übeltäter ist Silizium. Cermets eignen sich im Allgemeinen gut für die Bearbeitung von Aluminium, aber der hohe Siliziumgehalt von Gussaluminium hat eine abrasive Wirkung, die die Fähigkeit der Wendeschneidplatte, eine glatte Oberfläche zu erzeugen, beeinträchtigen kann.
Weitere Einschränkungen bei der Zerspanung mit Cermet-Wendeschneidplatten betreffen die Festigkeit. Cermets sind heute zäher als früher, aber ihre Zähigkeit reicht immer noch nicht an die der härtesten Hartmetalle heran. Cermets sind für die Schruppbearbeitung nicht geeignet. Da die Biegefestigkeit gering ist, erfordern Cermets außerdem geringere Vorschubgeschwindigkeiten.
Thermischer Schock stellt ein zusätzliches Gefahrenpotenzial dar. Kühlmittel sollte nur bei kontinuierlichen Zerspanungsanwendungen verwendet werden, bei denen das Kühlmittel auf dem Cermet-Werkzeug verbleiben kann, wie z. B. beim Fertigdrehen und Gewindedrehen. Beim Fräsen mit Cermets sollte kein Kühlmittel verwendet werden. Selbst bei kontinuierlichen Zerspanungsanwendungen, so Pettay, sollte Kühlmittel nur für Schnitte verwendet werden, die eine Vorschubgeschwindigkeit von 0,010 ipr oder eine Schnitttiefe von 0,080 Zoll nicht überschreiten.
Anwendungen
Cermets eignen sich hervorragend zum Schlichten.
Mr. Pettay verweist auf vier Anwendungen:
- Einfräsen. Durch die Kombination von Verschleißfestigkeit, Geschwindigkeit und erhöhter Zähigkeit können Cermets hervorragend zum Nutenfräsen eingesetzt werden. (Beim Nuten, sagt er, wird ein Kühlmittel empfohlen.)
- Nahtlos geformte Teile. Ein weiterer Vorteil der Stabilität von Cermets ist die genaue Kontrolle der Abmessungen. Anwendungen mit geringer Schnitttiefe und engen Toleranzanforderungen, wie z. B. endkonturnahe Teile, sind für Cermets gut geeignet.
- Teile, bei denen es auf Geschwindigkeit ankommt. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit bereits durch die Anforderungen an die Oberflächengüte und die Schnitttiefe durch die Abmessungen des Werkstücks begrenzt ist, bleibt nur noch die Geschwindigkeit als Möglichkeit zur Steigerung der Produktivität. Cermets können diese zusätzliche Geschwindigkeit liefern.
- Swiss-Type-Bearbeitung. Auf einer Schweizer Drehmaschine sind die Vorschübe im Allgemeinen gering und die Spindeldrehzahlen oft hoch – eine vorteilhafte Kombination für Cermets. Cermet-Wendeschneidplatten eignen sich hervorragend, um die präzisen Toleranzen und Oberflächen zu halten, die für die Arbeit auf diesen Maschinen oft charakteristisch sind.
Zu dieser Liste fügt Herr Pettay eine fünfte Anwendung hinzu, die mit der Zeit an Bedeutung gewinnen könnte: die Trockenbearbeitung. Die begrenzte Fähigkeit von Cermets, Kühlmittel zu vertragen, ist nur dort ein Nachteil, wo Kühlmittel verwendet wird. Da die Kosten für die Entsorgung von Kühlmitteln weiter steigen, könnte die Trockenbearbeitung einen wachsenden Anteil an den Metallbearbeitungsprozessen ausmachen, was ein weiterer Grund sein könnte, warum Cermets einen zweiten Blick verdienen.
VERWANDTE INHALTE
-
Wo Trockenfräsen Sinn macht
Flüssiges Kühlmittel bietet temperaturunabhängige Vorteile. In dieser Werkstatt ist Druckluft das Mittel der Wahl… aber auch dann lässt sich ein herkömmliches Kühlmittel nicht ganz vermeiden.
-
Gewindedrehen auf der Drehmaschine
Die richtige Wahl der Werkzeuge und der Technik kann den Gewindedrehprozess optimieren.
-
Trockenbearbeitung ist einen Versuch wert
Die Reduzierung des Schneidstoffverbrauchs bietet die Chance auf erhebliche Kosteneinsparungen. Die Werkzeugstandzeit kann sich sogar verbessern.