Quelle: HORN 1
Anwendungsbereiche Hubraum Motorgröße Quelle: Fotolia 2
Einsatz, Anwendung und Bearbeitung von hochwarmfesten Legierungen und Nickel-Basis-Legierungen Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH Andreas Härle & Stefan Minder
Überblick Definition der Legierungen Abgrenzung der Legierungen Einsatz dieser Werkstoffe in den Bereichen Automotiv Luft und Raumfahrt Energieerzeugung Medizintechnik Anwendungsbeispiele Zusammenfassung Quelle: Fotolia 4
Eigenschaften Hohe Kriechfestigkeit Ermüdungsfestigkeit bis nahe an den Schmelzpunkt Härtung durch intermetallische Phasen Hohe Korrosionsfestigkeit Gut löt- und schweißbar Titan Nickelgehalt < 40% Nickelgehalt > 40% 5
Hochwarmfeste Legierungen Titan Klassiker Ti6Al4V Eigenschaften Hohe spezifische Festigkeit Ermüdungsfestigkeit Zähigkeit Preis Quelle: HORN 6
Nickel-Basis-Legierungen Nickelgehalt < 40 % 1.4849 Quelle: Fotolia 7
Nickel-Basis-Legierungen Nickelgehalt < 40 % 1.4849 Nickelgehalt > 40 % Nimonic 90 8
Nickel-Basis-Legierungen Nickelgehalt < 40 % 1.4849 Nickelgehalt > 40 % Nimonic 90 Inconel 718 Quelle: Fotolia 9
Nickel-Basis-Legierungen Nickelgehalt < 40 % 1.4849 Nickelgehalt > 40 % Nimonic 90 Inconel 718 René 80 10
Werkstoffeigenschaften von Nickel-Basis-Legierungen Nickel: Erhöht die Zugfestigkeit und Steckgrenze Ferritstabilisierend Chrom:Abkühlungsgeschwindigkeit Steigert die Verschleißfestigkeit Steigert die Warmfestigkeit Erhöht die Zugfestigkeit Reduziert die Standfestigkeit der Schneidplatte 11
Einsatzmöglichkeiten Quelle: Fotolia 12
Anwendungs- & Bearbeitungsbeispiele 13
Schneidstoff Hartmetall Werkstoffabhängige Werkzeugstandzeiten Aluminium Automatenstahl Grauguss GGV (vermikular Guß) GG60 (Sphäroguß) 42CrMo4 Austenitischer rostf. Stahl Superlegierungen mehrere Tage 8 Stunden 1,5 2 Stunden 1,25 Stunden 1 Stunde 45min 20min 5 10 min 14
Schneidstoff Hartmetall-Werkzeuge Drehen v c bis 60 m/min Fräsen v c bis 35 m/min (Schockbeanspruchung thermisch/mechanisch) Spannungen an der Schneiden doppelt so hoch wie bei Stahl Ausbrüche Große Schneidkantenverrundungen führen zu hohen Zerspanungskräften und damit zu hoher thermischer Belastung Beschichtungen: TiAlN > TiCN > TiN Entwicklungspotential vorhanden 15
Schneidstoff Schneidkeramik Schneidkeramik (mit SiC Whiskerverstärkung) Drehen Vc = 200 m/min bis 750 m/min (Kerbverschleiß maßgeblich) f = 0,125 mm bis 0,375 mm ap bis 2,5mm Beim Drehen ist der Einsatz von Schneidkeramik bereits erprobt und wird industriell eingesetzt. Hoher Kerbverschleiß Standzeit derzeit unter 1 Minute hohes Zeitspanvolumen (15 bis 40 fach höher als HM Werkzeuge) Abstimmung der Parameter Schnittgeschwindigkeit, Zahnvorschub und Schnittiefe kritisch Fräsen Vc bis 700 m/min (Schockbeanspruchung thermisch/mechanisch) Derzeit noch nicht im industriellen Einsatz Versuche laufen 16
Schneidstoff CBN Drehen Vc = 200 m/min bis 350 m/min f = 0,1 mm bis 0,3 mm ap bis 2,5mm Einsatz derzeit ausschließlich zum Drehen, weil Bruchzähigkeit zu gering für Fräsanwendungen Zukunft Werkzeugbeschichtungen aus kubischem Bornitrid komplexe Formen keine negativen Schutzfasen, scharfe Schneide Oxidationsbeständigkeit hohe Härte hohe Verschleißfestigkeit 17
Anwendungsbeispiel Turbolader Automotiv: Turbolader Quelle: Fotolia Quelle: HORN 18
Anwendungsbeispiel Knochenschraube Medizintechnik: Titanschraube Quelle: HORN 19
Anwendungsbeispiel Knochenschraube Medizintechnik: Titanschraube Vorschneider Quelle: HORN Fertigschneider Schrupp/Schlichtschneider 20
Anwendungsbeispiel Knochenschraube Werkstoff: Ti6Al4V Abstechen Knochenschraube Maschine: Traub TNL 18 Stechtiefe: Abstichbreite: Vc: 6,5 mm 2,0 mm 75 m/min f: 0,045 mm/u Quelle: HORN 21
Anwendungsbeispiel Knochenschraube Grundhalter Traub TNL 18 Abstechplatte Typ 224 Stechkassette Typ 842 mit IK Quelle: HORN 22
Anwendungsbeispiel Gasturbine Energieerzeugung Quelle: Fotolia 23
Anwendungsbeispiel Gasturbine Vor-/Fertigfräsen der Dichtblechnut Luft 1500 C Metall. Haftschicht Keramikschicht Luftkühlung Material Temp max 950 René 80: Ni = 60.0%, Cr = 14.0%, Co = 9.5%, Ti = 5.0%, Mo = 4.0%, W = 4.0%, Al = 3.0%, C = 0.17%, B = 0.015% und Zr = 0.03% Quelle: HORN 24
Anwendungsbeispiel Gasturbine Vor-/Fertigfräsen der Dichtblechnut Heller U300 Vc < 25 m/min Fz < 0,08 mm/z Ae = 2*0,24 mm Schlichten im Gleichlauf 316.. Nanocomposite beschichtet Quelle: HORN 25
Anwendungsbeispiel Automotive-Kleinteile Werkstoff: Nimonic 90 Abstechen Automotivebereich Maschine: Stechtiefe: Abstichbreite: Vc: Miyano 6,1 mm 2,0 mm 45 m/min f: 0,035 mm/u Quelle: HORN 26
Anwendungsbeispiel Automotive-Kleinteile Geometrische Auslegung Mikrogeometrie Sorte Stabilität Gesamtsystem Quelle: HORN 27
Zusammenfassung Wichtigkeit und Zukunft in vielen Branchen Anforderungen (Maschinen, Werkzeuge, Schmierstoffe und Mitarbeiter) Weiterentwicklungen durch Projekte 28
TECHNOLOGIEVORSPRUNG IST HORN 29