Vollhartmetallwerkzeuge

Sie sind auf der Suche nach Vollhartmetallwerkzeugen, die individuell an Ihre Bedürfnisse angepasst sind? Dann sind Sie bei der Lehmann Präzisionswerkzeuge GmbH richtig. Hier beraten wir Sie umfassend und fertigen Hartmetallwerkzeuge nach Ihren Wunschvorstellungen. Schicken Sie uns einfach eine Anfrage und wir melden uns bei Ihnen.

Ihre Vorteile:

  • Erfahrung seit 1991
  • mehr als 110 Mitarbeiter
  • langfristige und partnerschaftliche Zusammenarbeit
  • bedarfsoptimierte Werkzeuge
  • 100% Made in Germany
  • Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001 ( Logo)

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Sie haben vorher noch Fragen zum Thema? Kein Problem. Hier haben wir Ihnen die wichtigsten Informationen zum Thema Hartmetall zusammengetragen.

Die Vorteile von Hartmetallen im Überblick

 Hartmetalle zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus, durch die sie sich sehr gut für die Herstellung von Werkzeugen eignen. Sehen wir uns die wichtigsten davon einmal etwas genauer an:

Verschleißfestigkeit/Zähigkeit
  • Sehr widerstandsfähig gegen abrasive Vorgänge
  • in puncto Zähigkeit vergleichbar mit gehärtetem Stahl
E-Modul
  • deutlich höheres E-Modul als herkömmliche Stähle
  • zwischen 400 und 650
  •  bei gleichem Trägheitsmoment wesentlich steifere Strukturen realisierbar
Härte
  • deutlich höher als bei herkömmlichen Stählen
  • weiche Sorten mit bis zu 750HV30
  •  harte Sorten mit bis zu 2000HV30
Druckfestigkeit
  • sehr hoch bei einachsiger Belastung
  • Druckfestigkeit steigt mit sinkendem Bindemittelgehalt und sinkender Korngröße
  • bis zu 8.000 MPa
Dichte
  • etwa doppelt so hoch wie bei herkömmlichem Stahl
  • zwischen 12,75 – 15,20 g/cm³
Temperatur­beständigkeit
  •  bis zu 1.100 °C
  • deutlich höher als bei herkömmlichen Schneidstoffen wie Schnellarbeitsstählen
Rostbeständigkeit
  •  kobaltgebundene Hartmetalle können zwar auch rosten, aber nur an der Oberfläche
  • innere Struktur anders als bei Stahl nicht anfällig
Leitfähigkeit
  • Hartmetalle mit hohem Wolframkarbidanteil gute Leiter
  • Widerstand von rund 20 µΩ/cm

 Ein paar Nachteile und damit verbundene Nutzungseinschränkungen hat Hartmetall allerdings auch.

Nachteile: 

  • grundsätzlich als spröder Werkstoff einzustufen; vor dem Bruch tritt keine plastische Verformung auf
  • höheres Gewicht als vergleichbare Stahlbauteile
  • Kobalt als Binder weniger korrosionsbeständig als Nickel

Entsprechend wichtig ist es, Hartmetalle ausschließlich in den geeigneten Anwendungsgebieten einzusetzen. Worauf es dabei ankommt, haben wir Ihnen im Folgenden zusammengefasst.

 Die Einsatzgebiete von Hartmetallen

 Mit den genannten Eigenschaften eignen sich Hartmetalle vor allem für die Nutzung als Schneidstoff und zum Umformen. Folgende Vorteile sind dabei in den verschiedenen Bereichen hervorzuheben:

Hartmetalle als Schneidstoffe:

Gegenüber herkömmlichen Schneidstoffen wie Schnellarbeitsstählen weisen Hartmetalle zwar eine geringere Thermoschockbeständigkeit und Buchzähigkeit auf, dafür sind sie aber deutlich härter und temperaturständiger. Dank des damit verbundenen höheren abrasiven Verschleißwiderstandes sind deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 350 m/min möglich. Typische Anwendungsgebiete von Hartmetallwerkzeugen sind deshalb Zerspanungstätigkeiten wie Drehen, Bohren und Fräsen. Weitere Einsatzgebiete sind:

  • Messer in Zigarettenschneideanlagen
  • Werkzeug in Gesteinsmühlen und Bergwerken
  • Auftrennen von Harthölzern aus den Tropen

Hartmetalle beim Umformen:

Ein zweites wichtiges Einsatzgebiet von Hartmetallen ist das Umformen. Hier werden sie beispielsweise genutzt, um Matrizen und Stempel herzustellen. Dabei kommt vor allem ihre gegenüber herkömmlichen Stempeln deutlich höhere Verschleißfestigkeit zum Tragen. Typische Einsatzgebiete sind:

  • Fließpressen
  • Drahtziehen
  • Strangpressen
  • Düsen zum Textilspinnen

Eine große Auswahl an Hartmetall-Präzisionswerkzeugen finden Sie bei der Lehmann GmbH. Hier bekommen Sie individuelle Sonderlösungen für jeden Bedarf. Alles, was wir von Ihnen brauchen, ist Ihr Werkstückentwurf.

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Sie benötigen noch weitere Informationen zum Thema Hartmetall? Dann lesen Sie in den folgenden Abschnitten weiter. Hier haben wir die wichtigsten Informationen zum Thema für Sie zusammengefasst.

Was ist Hartmetall?

Unter dem Begriff Hartmetall fasst man Legierungen zusammen, die aus metallischen Hartstoffen (Karbiden) und Bindemetallen bestehen. Die Karbide entstehen, indem man pulverisierte Metalle mit Kohlenstoff vermengt. Dadurch verbessern sich ihre mechanische und ihre thermische Stabilität ebenso wie ihr Schmelzpunkt. Verklebt und zusammengehalten werden die Materialien durch ein Bindemittel.

Als Hartstoffe kommen üblicherweise die folgenden Verbindungen zum Einsatz:

  • Wolfram (WC)
  • Titan (TiC)
  • Tantal (TaC)
  • Chrom (CrC)

Als Bindemittel verwendet man:

  • Kobalt (Co)
  • Nickel (Ni)
  • Eisen (Fe)
  • Nickel-Chrom (NiCr)

Die häufigste Kombination, die bei der Herstellung von Hartmetallwerkzeugen zum Einsatz kommt, ist Wolframkarbid-Kobalt (WC+Co). Kobalt setzt man vor allem deshalb ein, weil seine Stoffeigenschaften den Sinterprozess positiv beeinflussen. Wenn es hingegen um Korrosionsbeständigkeit geht, verwendet man Nickelbinder. Er führt außerdem dazu, dass das Metall nicht magnetisierbar ist. Das Verhältnis zwischen Hartstoff und Bindemittel liegt üblicherweise bei 73 – 97% und 3 – 27%.

Übrigens:

Häufig bekommen wir die Frage gestellt, worin der Unterschied zwischen Hartmetall und Vollhartmetall besteht. Der ist ganz einfach zu erklären. Bei Vollhartmetallgeräten ist das komplette Werkzeug aus einem Hartmetallstab herausgeschliffen. Bei Hartmetallen bestehen nur die Aufsätze aus Hartmetall. Der Schaft besteht meistens aus Stahl. Das Hartmetall wird in diesem Fall aufgelötet, aufgeschraubt oder angeklemmt.

Verschiedene Sorten von Hartmetall

Die verschiedenen Hartmetallsorten werden anhand folgender Charakteristika klassifiziert:

  • Art des Binders
  • Binderanteil
  • Art des Carbids
  • Korngröße
  • Einsatzbereich

Grundsätzlich unterscheidet man dabei vier Gruppen:

Wolframcarbid­-Kobalt-Hartmetalle
  •  WC-Co
  • Standardsorte; für fast alle Anwendungen außer die Zerspanung von Stahl geeignet
  • Anwendungsgruppe K
  •  Korngrößen zwischen 10 µm bis 0,5 µm
  •  je kleiner die Korngröße, desto härter und fester das Werkzeug
  • keine plastische Deformation wegen hoher Warmhärte und Warmfestigkeit
Hartmetalle für die Stahlbearbeitung
  • WC-(Ti, Ta, NB)C-Co
  • enthalten zusätzlich andere Carbide wie Titancarbid, Tantalcarbid oder Niobcarbid
  •  fast ausschließlich zur Zerspanung von Stahl genutzt
  • sehr hart und druckfest; reinem Wolframcarbid unterlegen, aber chemisch beständiger gegenüber Stahl
Cermets
  • Hartmetalle ohne Wolframcarbid; meistens Titancarbid oder Titannitrid
  • als Bindemittel vor allem Nickel genutzt
  • hohe Sprödheit und Diffusionsbesändigkeit
  • vor allem zum Feindrehen und bei mittleren Beanspruchungen geeignet; kommen auch bei High-Speed-Cutting-Verfahren zum Einsatz
  • nicht für Kupfer und Aluminium geeignet
  • gute Verfügbarkeit der Materialien
Sondersorten
  •  z.B. Vanadiumcarbid oder Eisen als Bindemittel
  1. Wie wird Hartmetall hergestellt?

Sehen wir uns zum Abschluss an, wie Hartmetall genau hergestellt wird.

Phase 1 – Mahlen und Mischen

Während dieser Phase werden die Inhaltsstoffe des Metalls zu einem sehr feinen Pulver zermahlen und vermischt. Das geschieht üblicherweise in Kugelmühlen oder Attritoren. Um das Material zum Ende des Mischvorgangs in eine formbare Masse zu verwandeln, gibt man organische Binder wie Paraffin hinzu.

Phase 2 – Die Formgebung

In dieser zweiten Phase wird das gebundene Pulver zu einem sogenannten Grünling gepresst. Dieser hat bereits die Form des gewünschten Bauteils. Es müssen jedoch noch die Schwindmaße gemessen werden. Das Volumen des Bauteils ändert sich nämlich noch während des Sinterns. Beim Herstellen von Grünlingen unterscheidet man direkte Methoden wie das Spritzgießen, das Strangpressen und das Matrizenpressen und indirekte Methoden wie das Kaltisostatische Pressen.

Phase 3 – Sintern und Phasen

Beim Sintern verwendet man üblicherweise das heißisostatische Pressen. Dabei nutzt man den Umstand aus, dass Hartstoff und Binder unterschiedliche Schmelzpunkte haben. Die Temperatur wird nun so eingestellt, dass sie sich zwischen dem Schmelzpunkt der beiden Materialien befindet. So wird sichergestellt, dass sie sich ideal verbinden. Bei dreiphasigen Materialien kommt an dieser Stelle noch ein drittes Material hinzu, um beispielsweise die Oxidationsbeständigkeit und die thermische Stabilität zu verbessern.

Phase 4 – Änderung der Stoffeigenschaften

Im Anschluss wird der Grünling gesintert. Das Ganze geschieht je nach Herstellverfahren bei Temperaturen von bis zu 1.600°C und bei Drücken von bis zu 5.000 bar. Meistens wird der Sinterprozess noch durch verschiedene Gase verbessert. Am Ende des Verfahrens steht ein hochfestes und dichtes Materialstück.

Phase 5 – Die Beschichtung

Zu guter Letzt folgt ein Arbeitsschritt, der für die gängigste Anwendung, die Hartmetall-Wendeschneidplatte von besonderer Bedeutung ist, das Schleifen in Verbindung mit der Beschichtung. Dabei kommen Verfahren wie das CVD-Verfahren, das PVD-Verfahren und das Vakuum-Elektroden-Abscheiden zum Einsatz. Dadurch werden die Materialeigenschaften noch einmal verbessert. Anschließend werden die Werkzeuge beschriftet und verpackt.

Jetzt wissen Sie, wie Ihre Präzisionswerkzeuge bei der Lehmann GmbH hergestellt werden. Wenn Sie noch weitere Fragen zum Thema haben, eine umfassende Beratung wünschen oder eine Anfrage stellen wollen, wenden sie sich jetzt unkompliziert an uns.

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