Gleiches schneidet Gleiches

Revirement bei der Bearbeitung von Schnellarbeitsstahl: Zur Metav launcht Böhlerit die neue Werkzeugsorte LC 215H, welche das Drehen des harten und abrasiven Materials in eine neue Dimension setzen soll.
Durch höhere Vorschubleistungen und längere Standzeiten rechnet man sich gute Marktchancen aus. Das Tüpfelchen auf dem ist dabei, dass Drehling und Werkzeug die gleichen Materialkomponenten enthalten ? Gleiches wird äußerst wirtschaftlich mit Gleichem abgedreht.

Immer wieder totgesagt, feiert der Schnellarbeitsstahl fröhliche Urständ: HSS-Bohrer sind aus Werkstatt und Produktion nicht wegzudenken, auch in der Holzbearbeitung sind HSS (Schnellarbeitsstahl) und PM-HSS (Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl) bekannte Größen. Und auch der berühmte PM-Stahl von Böhler spielt in dieser Liga.
So ist es nur natürlich, dass der Leitz-Konzern, der unter seinem Dach ja sowohl Metall- wie auch Holzbearbeitungswerkzeughersteller vereinigt, sich dieses Themas schon vor Jahren angenommen hat, und die Konzerntochter Böhlerit mit der Entwicklung entsprechender Werkzeuge betraute, nicht zuletzt deshalb, weil man zunächst bei der Bearbeitung eigener Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge auf Mitbewerbsprodukte zugreifen musste.
Nun ist die Entwicklung abgeschlossen und das Launching für die Metav vorgesehen, ein guter Anlass das traditionelle MEGATECH-Pressegespräch diesmal über diese neue Werkzeugsorte zu führen.
“Wir haben an diesem Thema etwa sechs Jahre entwickelt,” erzählte mir Ing. Gerhard Melcher, Leiter des technischen Marketings bei Böhlerit anlässlich meines Besuches im Werk. “Zunächst haben wir unsere Entwicklungen irgendwo als ,Mitentwicklungen? mit anderen Produkten gesehen, aber dann stellte sich heraus, dass dieses Thema wohl immer noch ein Nischenthema ist, dass aber sozusagen eine Anwendung zur nächsten kommt, das Thema also zunehmend an Breite gewinnt. Es geht um die Bearbeitung von Schneidstoff. Um die Bearbeitung von HSS-Schnellarbeitsstahl, aber nicht nur um den HSS-Stahl, sondern auch um den berühmten PM-Stahl von Böhler. Im Prinzip verdrängt Hartmetall am Markt den Schnellarbeitsstahl im Werkzeugbereich seit Jahren. Es ist also eigentlich ein totgesagter Schneidstoff, aber nach dem Prinzip, dass Totgesagte länger leben, gibt es durchaus Anwendungen, wo der Schnellarbeitsstahl bestehen bleibt.
Beispielsweise wird in unserer eigenen Gruppe, bei LMT, sehr viel Schnellarbeitsstahl verarbeitet, denn er spielt sowohl in der Holzbearbeitung wie auch in der Metallbearbeitung, etwa bei unserem Schwesterunternehmen Fette, das einen großen Anteil des deutschen Marktes mit Schnellstahl abdeckt, eine entsprechende Rolle. Und nachdem wir das Schneidstoffzentrum der Gruppe sind, wurde das zu unserer Aufgabe, nicht zuletzt, da unsere Gruppe davor die benötigten Wendeschneidplatten vom Mitbewerb gekauft hat, was sich in entsprechend hohen Budgetposten niederschlug.
Der Bedarf war also schon allein im eigenen Haus gegeben und erbrachte uns in diesem Fall noch dazu die Möglichkeit, über laufende Praxistests mit bester begleitender Kontrolle zu entwickeln.
Dieser Prozess ist nun abgeschlossen und wir werden jetzt diese sechsjährige Erfahrung und Entwicklungsleistung an den Markt weitergeben. Wir haben eine neue Werkzeuggeneration zum Drehen von Schnellarbeitsstahl erarbeitet, wobei wir nach dem Prinzip des ,Trainings on the job? vorgegangen sind: Von der Entwicklung auf die Maschine, Erfassung der Erfahrungen, wieder zurück ins Labor, und so weiter. Sechs Jahre lang gingen diese Praxistests so hin und her ? jetzt ist unser marktreifes Produkt das Ergebnis.”

Problemkreis Abrasivität
Schnellarbeitsstahl besteht im Prinzip aus Wolfram, Kobalt, Vanadium und Molybdän, also ähnliche, beziehungsweise gleiche Legierungselemente, wie sie auch im Hartmetall enthalten sind, berichtet Ing. Melcher weiter. Von der Theorie her wäre also eine chemische Affinität gegeben, die sich nicht unbedingt in optimalen Bearbeitungsdaten niederschlagen müsste. Trotzdem, so Ing. Melcher, ist aber Hartmetall der wirtschaftlichste Schneidstoff, um den Schnellarbeitsstahl zu bearbeiten.
Wobei es allerdings mannigfaltige Probleme zu bewältigen galt: “Schnellarbeitsstahl wird noch vor der Wärmebehandlung zerspant, da hat er eine Härte von 800 bis 900 N pro mm2, das ginge noch, aber aufgrund der hochabrasiven Legierungselemente lässt der Schnellarbeitsstahl die Werkzeugschneiden äußerst schnell verschleißen, das war zunächst ein großes Problem. Außerdem spielt die Form, in der das zu zerspanende Material vorliegt, eine nicht unerhebliche Rolle. Der Schnellarbeitsstahl, also die gegossene Legierung, die quasi ,von der Stange herunter? abgearbeitet wird ist die eine, die einfacher zu bearbeitende Form. Die andere ist das gesinterte Werkzeug. Das wird beispielsweise in Form eines Stabes bearbeitet, wird durch Drehbearbeitung etwa in die Form eines Bohrers oder eines Gewindeschneidstahles gebracht und danach noch der Wärmebehandlung unterzogen.
Wieder erreichen wir Festigkeiten von 800 bis 900 Newton pro Quadratmillimeter, aber die Bearbeitung des gesinterten Materials ist noch schwieriger. Denn die einzelnen Materialkomponenten sind hoch abrasiv, daher verschleissen die Schneiden der Werkzeuge rasch. Aus diesem Grund haben wir eine spezielle Beschichtung entwickelt, was relativ anspruchsvoll war. Denn herkömmliche Drehschichten, die wir davor eingestzt haben, waren hier wegen chemischer Affinitäten nicht verwendbar.
Also nutzten wir unsere Erfahrungen in der Beschichtung in Mitteltemperatur-CVD-Technologie und erarbeiteten eine neue Beschichung: Wir schufen eine Mehrlagen-Schicht, in die eine neue Zwischenschicht eingebettet wurde, die eine Härte von über 3000 Vickers und hohe Zähigkeit aufweist, genauere Details müssen noch unser Betriebsgeheimnis bleiben. Und als Außenschicht haben wir eine relativ glatte Keramikschicht aufgebracht, um damit der Aufbauneigung dieser Materialien entgegenzuwirken. Auch bei der Auswahl des Substrates konnten wir uns auf aktuelle Erfahrungen stützen: wir nutzten unsere seit drei Jahren aufgebauten Gradiententechnologien, das heisst, wir verwenden ein bekanntes, bewährtes Böhlerit-Hartmetallsubstrat, das eben mit einer vollkommen neuen Hartstoffschicht versehen wurde.
Das Geheimnis unseres Erfolges ? und wir wissen schon, dass es ein Erfolg ist, denn es wurde bereits am Markt breit getestet ? liegt also in dieser Kombination aus Bewährtem und der neuen Beschichtung.”
Um allerdings zum erfolgreichen Launching zu kommen, war noch ein weiterer Schritt nötig. Denn um ein vorzeitiges Ausbrechen der Schneiden zu verhindern, reichte allein die Beschichtung der Werkzeuge nicht. Dazu musste an der Geometrie gefeilt werden. Um bei geringen Aufmaßen einen optimalen Spanbruch gewährleisten zu können, bietet Böhlerit daher nun die neue Sorte LC 215H mit den Spanleitstufen BSF, BSM, BFMS, BMS und BMRS als breites Spektrum ohne Kompromisse an.

Fazit
“Unser Ergebnis kann sich sehenlassen,” gibt sich Gerhard Melcher selbstbewusst. Und muss doch ein wenig einschränken: “Wenn es auch nicht für alle Industriesparten geeignet ist ? beispielsweise haben nahezu alle heute eingesetzten Drehwendeschneidplatten einen Goldton, der aus einer Anforderung der Automobilindustrie resultiert, da man so den Verschleiß der Platten besser erkennen kann. Nun haben aber diese Schichten wie vorerwähnt eine Affinität zum Schnellarbeitsstahl, daher sind sie für diese Bearbeitung nicht einsetzbar und verhindern damit den Einsatz in der Automobilindustrie.
Dafür können wir mit dem Produkt andere Industriesparten sehr wohl bedienen, nachdem erste Versuche schon äußerst gute Ergebnisse brachten. Bei diesen Kunden handelt es sich um die Präzisionswerkzeughersteller, wie etwa in Österreich Alpen-May oder Kestag. Die schleifen dann etwa aus diesem Material beispielsweise Gewindebohrer. Vorher muss aber das Werkstück auf Maß gedreht werden. Und genau dafür sind unsere Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge geeignet und entwickelt worden.
Es handelt sich also um eine spezielle Problemlösung für Schnellarbeitsstahl, wobei wir allerdings laufend feststellen, dass sich auch andere Produkte damit sehr gut bearbeiten lassen. Ein aktuelles Beispiel hiefür ist die Kugellagerfertigung, in der unsere neue Drehsorte LC 215H bereits in der Markterprobung auf Kugellagerstahl 100 CrMo 6 sehr erfolgreich eingesetzt wird. Und ich bin mir sicher, dass wir noch weitere Marktnischen finden werden, in denen hochabrasive Produkte mit unserer neuen Werkzeugsorte optimal bearbeitet werden können.
Momentan ist das das beste, was den Abnehmern geboten werden kann. Mit diesem Schneidstoff, den wir hier dem Markt vorstellen, wird mit Abstand die höchste Wirtschaftlichkeit erreicht, wie unsere laufenden Versuche ergeben haben. Unter anderem eben deshalb, weil wir in sechsjähriger Praxis an der Maschine diesen Schneidstoff entwickelt haben. Und weil er immer wieder im eigenen Konzern in der Praxis getestet wurde. Wir hatten für unsere Tests das gesamte Bearbeitungsspektrum zur Verfügung, denn der Schnellarbeitsstahl wird sowohl in der Holzbearbeitung wie auch in der Metallbearbeitung eingesetzt. Und beide Abnehmergruppen werden ja von unserem Konzern äußerst erfolgreich bedient.
Ich habe schon darauf Bezug genommen, dass eigentlich der Einsatz von Schnellarbeitsstahl zurückgeht. Das weisen die Statistiken aus. Trotzdem sorgt die Neuentwicklung des pulvermetallurgischen Schnellarbeitsstahls für eine gewisses Revirement ? etwa ist Böhler mit einer neuen Aufbereitungsanlage hier ein großer Lieferant. Wir setzen jedenfalls weiter auf diesen neuen, ,alten?, Werkstoff.

Dieter Schaufler

Böhlerit GmbH & Co.KG
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