Unter welchen Umständen kann Cermet Hartmetall nicht ersetzen?

Es gibt grundlegende Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zwischen Metallkeramik (Cermet) und Hartmetall (WC-Co). Die Zähigkeit (Schlagzähigkeit) und Thermoschockbeständigkeit von Metallkeramiken sind deutlich geringer als die von Hartlegierungen. In den folgenden Fällen darf Metallkeramik nicht anstelle von Hartmetall verwendet werden; andernfalls kann es höchstwahrscheinlich zu Werkzeugabsplitterungen, Rissen oder sogar Bearbeitungsunfällen kommen:

1. In Situationen mit Stoßbelastungen oder intermittierendem Schneiden

Typische Szenarien:

Fräsen (insbesondere Seitenfräsen, Fasenfräsen), Drehen von Wellen mit Keilnuten oder Löchern, Grobbearbeitung der schwarzen Hautoberflächen von Gussteilen, Bohren (Eintritt/Austritt sofort).

Grund:

Die Biegefestigkeit von Metallkeramik beträgt in der Regel nur 1/3 bis 1/2 der von Hartlegierungen. Die augenblickliche Aufprallkraft auf die Schneidkante beim Ein- und Austritt aus dem Werkstück führt direkt zum Bruch der Schneidkante, der nicht wie bei Hartlegierungen durch plastische Verformung aufgefangen werden kann.

2. Verarbeitungssysteme mit geringer Steifigkeit oder Vibrationsumgebungen

Typische Szenarien:

alte Werkzeugmaschinen (mit großem Spindelschlag), Bearbeitung schlanker Wellen, hängende lange Bohrstangen, unzureichende Vorrichtungssteifigkeit, instabile Werkstückspannung.

Grund: Metallkeramik ist äußerst vibrationsempfindlich. Kleinere Erschütterungen in der Bearbeitungsanlage führen bei Hartlegierungen möglicherweise nur zu geringem Verschleiß, bei Metallkeramiken führen sie jedoch schnell zu makroskopischen Abplatzungen.

3. Schwere Schruppbearbeitung oder Schneiden mit großem Aufmaß

Typische Szenarien: Schneiden mit einer Spantiefe (ap) > 3 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit (f) > 0,3 mm/U.

Grund: Die Festigkeit von Metallkeramik kann einem enormen Schnittwiderstand nicht standhalten. Unter starker Belastung neigt die Klingenbasis eher zum Bruch als zum normalen Verschleiß.

4. Verarbeitung hochfester, viskoser Materialien

Typische Szenarien:

Drehen/Fräsen von Titanlegierungen (TC4), Hochtemperaturlegierungen (Inconel 718), austenitischem Edelstahl (304), reinem Nickel.

Grund:

Diese Materialien haben schwer zu brechende Späne und neigen dazu, lange Spänerollen zu bilden, die sich um das Werkzeug wickeln. Obwohl die chemische Affinität von Metallkeramik zu diesen Materialien gering ist, führen die Zugkraft und die Adhäsion der Späne dazu, dass die Kante „abblättert“, und ihre Fähigkeit, plastischer Verformung zu widerstehen, ist schlechter als die von harten Legierungen.

5. Instabile Kühlmittelzufuhr oder trockene Schruppbearbeitung

Typische Szenarien:

Verwendung einer wasserbasierten Emulsion für die Kühlung mit großem Durchfluss, die intermittierende Kühlung (z. B. manuelles Gießen) und die Trockenschruppbearbeitung.

Grund:

Metallkeramiken haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und sind empfindlich gegenüber thermischer Belastung. Wenn die heiße Klinge plötzlich mit dem Kühlmittel in Kontakt kommt, erzeugt ein großer Wärmegradient „thermische Risse“, was den Ausfall des Werkzeugs beschleunigt. Hartlegierungen haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit.

6. Verarbeitung mit niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment

Typische Szenarien:

Gewindeschneiden, Reiben, Drehen bei niedriger Geschwindigkeit.

Grund:

Der Vorteil von Metallkeramik liegt in ihrer Rothärte und Verschleißfestigkeit bei hohen Geschwindigkeiten. Bei niedrigen Geschwindigkeiten können sie ihren Härtevorteil nicht ausnutzen und neigen stattdessen aufgrund unzureichender Zähigkeit zu Mikrobrüchen an der Kante, was zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit führt.

Solange im Verarbeitungsprozess eines der Schlüsselwörter „Stoß“, „Vibration“ oder „starke Belastung“ vorliegt, muss Hartmetall verwendet werden; Metallkeramik eignet sich nur für kontinuierliches, stabiles und schnelles Schlichten und Halbschlichten.