Herzlich Willkommen (Arial Schriftgröße 24 fett) Entdecken, was dahinter steckt (Arial Schriftgröße 20 kursiv, fett) HORN Technologietage 2015 Fachvortrag: Ein- und Abstechen rostfreier Werkstoffe Referent: Christian Stark 2 Nichtrostende Stähle Agenda Fokus - nichtrostende Stähle • Verwendung, Eigenschaften, Einteilung, Zerspanprozess, Anforderung an die Schneide, Geometrieanforderungen Bearbeitungsbeispiele anhand diverser Werkzeuglösungen • Hülse – Klemmhalter mit Spannfingerkühlung • Ring – gratfreies Abstechen und passendes Schichtsystem • Getriebewelle – Schneidplatte mit IK • Ventilsitz – Kassettensystem 845 3 Nichtrostende Stähle Die Verwendung Industrie: Tanks, Abgasanlagen, Verschraubungen, Fittings, … Haushalt: Töpfe, Messer, Lampen, Spülen, … Bauwesen: Tragwerke, Fassaden, Dacheindeckungen, Schwimmbäder, … Medizin: Schrauben, Platten, Operationswerkzeuge, … Hauptaugenmerke: Korrosionsbeständigkeit, mechanische Belastbarkeit, Langlebigkeit, Hygiene, Ästhetik, Optik, … 4 Nichtrostende Stähle Eigenschaften - Korrosionsbeständigkeit Kohlenstoffstahl O2 O2 O2 Nichtrostender Stahl O2 O2 O2 Fe FeO O Fe O O Cr O Cr O Fe C Fe Fe Fe C Fe Cr C Freie Eisenatome verbinden sich mit Luftsauerstoff zu Eisenoxid (Rost). Fe C Fe Cr Fe Freie Chromatome verbinden sich mit Luftsauerstoff zu Chromoxid (Passivschicht). 5 Nichtrostende Stähle Einteilung ferritisches Gefüge z. B. 1.4511 martensitisches Gefüge z. B. 1.4313 austenitischferritisches Gefüge z. B. 1.4462 austenitisches Gefüge z. B. 1.4301 (V2A) 1.4571 (V4A) Quelle: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei 6 Nichtrostende Stähle Ferritische korrosionsbeständige Stähle Hauptlegierungsbestandteil: Cr Auspuffanlagen Verwendung: Beschläge, Verkleidungen, Apparatebau, Konstruktionselement, Silos, Tanks und Fahrzeugaufbauten Eigenschaften: gute spanlose Umformeigenschaften (kaltumformbar), schweißbar, schlecht zerspanbar Quelle: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei 7 Nichtrostende Stähle Martensitische und ausscheidungshärtende nichtrostende Stähle Hauptlegierungsbestandteil: Cr, C (Kohlenstoffmartensite) oder Ni (Nickelmartensite) Rasierklingen Verwendung: Achsen, Wellen, Schrauben, chirurgische Instrumente, Wälzlager, Fertigungsmittel, Federn und Schneidwerkzeuge Eigenschaften: härtbar, gut zerspanbar, bedingt schweißbar, hohe Festigkeit Quelle: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei 8 Nichtrostende Stähle austenitisch-ferritische nichtrostende Stähle (Duplex Stähle) Hauptlegierungsbestandteil: Cr, Ni, Mo Aufzugsturm aus Duplex Rohren Verwendung: Offshore Plattformen, Luftfahrtindustrie Eigenschaften: schweißbar, hoch korrosionsbeständig Quelle: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei 9 Nichtrostende Stähle austenitische korrosionsbeständige Stähle Hauptlegierungsbestandteil: Cr, Ni, Mo, Mangan im Fall der Manganaustenite Verwendung: Nahrungsmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie, chemische Apparatebau, Fahrzeugbau, Haushalt, chirurgische Instrumente und Sanitär Tauchpumpe Eigenschaften: gut kaltumformbar, gut schweißbar, schwer zerspanbar Quelle: SPECK Pumpen 10 Nichtrostende Stähle Geometrieanforderungen z. B.: Geometrie .3V mit IK kleine Schneidkantenverrundung kleine Schutzfase großer Span- / Freiwinkel mittlere Spanverjüngung für kleine bis mittlere Vorschübe 11 Nichtrostende Stähle Bearbeitungsbeispiel: Hülse Werkstück: Hülse aus X5CrNi18-10 (1.4301) Rm = 500…700 N/mm² Maschine: Langdreher STAR SR-32J 80 bar, Emulsion 12 Nichtrostende Stähle Werkzeug: Klemmhalter: IK durch den Spannfinger LH100.1616.0.23.IK Schneidplatte: S100.0300.3V2 AS45 13 Nichtrostende Stähle Schnittdaten: vc = 140 m/min f = 0,12 mm/U 14 Nichtrostende Stähle Ergebnis: dreifache Standmenge Standmenge Wettbewerb mit IK max. 150 Teile pro Schneide 400 Teile HORN mit IK 450 Teile pro Schneide 500 300 200 100 0 Wettbewerb HORN 15 Nichtrostende Stähle Bearbeitungsbeispiel: Ring Werkstück: Ring aus X5CrNi18-10 (1.4301) Außen- Ø 32 mm, Wandstärke = 2 mm Rm = 500…700 N/mm² Herausforderungen: Rohmaterial: geschweißtes Rohr extreme Chargenschwankungen gratfreies Abstechen 16 Nichtrostende Stähle Werkzeuge: Standard-WSP R312.0510.00 TN35 PH35 Sonderschneidplatte 114.0020.4646 TN35 PH35 17 Nichtrostende Stähle Maschine: Index GB65 Überflutungskühlung mit Emulsion Schnittdaten: vc = 150 m/min f = 0,03 mm/U 18 Nichtrostende Stähle Ergebnis: gratfreie Bauteile Standmenge Teile Standmenge gegenüber TN35 verdreifacht 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 TN3 PH3 19 Nichtrostende Stähle Bearbeitungsbeispiel: Getriebewelle Werkstück: Getriebewelle aus X2CrNiMo17-12-2 (1.4404) Rm = 700 N/mm² Maschine: Gildemeister CTX Beta 1250 4A mit VDI40 Aufnahme, 25 bar, Emulsion 20 Nichtrostende Stähle Komplettwerkzeug: IK durch die Platte Schneidplatte: S100.0300.3V2.IK HP65 21 Nichtrostende Stähle Abstechen von Ø 65 mm auf 0 Schnittdaten: vc = 130 m/min (nmax = 1400 U/min) f1 = 0,08 mm/U bis Ø 3 mm f2 = 0,02 mm/U bis X -0,5 mm 22 Nichtrostende Stähle Ergebnis: 2,7 fache Standmenge Standmenge Wettbewerb: 15 Teile pro Schneide HORN: 40 Teile pro Schneide Teile gegenüber dem Wettbewerber 50 40 30 20 10 0 Wettbewerb HORN 23 Nichtrostende Stähle Bearbeitungsbeispiel: Ventilsitz Werkstück: Ventilsitz aus X17CrNi16-2 (1.4057) Rm = 950 N/mm² Maschine: Miyano ABX 64, Emulsion 24 Nichtrostende Stähle Komplettwerkzeug: Grundträger: 845.0000.0102 Kassette: LNK100.0845.34.4.73.IK Schneidplatte: S100.0300.3V2 HP65 25 Nichtrostende Stähle Abstechen Ø 28 mm Schnittdaten: vc = 170 m/min f = 0,08 mm/U 26 Nichtrostende Stähle 27 Nichtrostende Stähle Zusammenfassung Einteilung, Eigenschaften sowie Zerspanprozess nichtrostender Stähle Bearbeitungsbeispiele anhand diverser Werkzeugsysteme • H100 mit IK durch den Spannfinger • Sonderplatte 114 – PH3 Beschichtung • Abstechen – S100 mit IK – .3V-Geometrie • Kassettenschnittstelle 845 28 Nichtrostende Stähle Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 29
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