Welche Werkstoffe sind in der Werkstoff-Gruppe K?
Einfacher Guss ist eine Legierung aus Eisen und den fünf Begleitelementen Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor und Schwefel. Die Elemente C, Si und Mn haben den größten Einfluss auf die Zugfestigkeit (Rm) und die Brinell-Härte (HB). Je höher der C- und Si-Gehalt, desto höher auch die Rm- und UTS-Werte. Im Vergleich mit Stahl weisen Gusswerkstoffe als Werkstoff-Gruppe ISO K eine geringere Festigkeit und Duktilität auf. In vielen Anwendungen jedoch stellen diese Faktoren keine Einschränkung bei der Auswahl des Werkstoffes dar.
Wesentliche Vorteile von Guss::
- Geringe Kosten für Großserien
- Geeignet für endkonturnahe und komplexe Formen
- Gute Dämpfungseigenschaften
- Abriebfest
Je nach Mikrogefüge lassen sich Gusswerkstoffe in mehrere Untergruppen unterteilen. Dies richtet sich meist nach:
- Grafitform:
- Lamellengrafit
- Vermiculargrafit
- Schmiedbarkeit
- Kugelgrafit
In den weltweiten Werkstoffnormen dient die Grafitform als vorrangiges Unterscheidungsmerkmal der verschiedenen Gussarten, aber in einigen Fällen achtet man auf die Matrix.
- Matrixart:
- Austenitisch
- Martensitisch
- Bainitisiert
Mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, der guten Fließfähigkeit, der hervorragenden Bearbeitbarkeit, der Beständigkeit gegen Verformung und der Verschleißfestigkeit eignen sich Guss-Werkstoffe für eine Vielzahl an Anwendungen, wie
- Rohre
- Maschinen und Teile der Automobilindustrie, wie
- Zylinderköpfe
- Zylinderblöcke
- Getriebegehäuse
Es ist resistent gegen Schäden durch Oxidation.
Seco stuft die Zerspanbarkeit von Werkstoffen nach den 5 Eigenschaften Abrasivität, Duktilität, Kaltverfestigung, Wärmeleitfähigkeit und Härte ein.
ABRASIVITÄT beschreibt eine durch Legierungselemente bedingte Veränderung der Werkstoffhärte, die Hartmetall, Oxid und intermetallische Teilchen bilden kann. Dies führt zu übermäßigem Verschleiß an den Schneiden. Einige Beispiele für stark abrasive Materialien sind Ni‑-Legierungen und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe.
DUKTILITÄT führt zu Adhäsion und Aufbauschneiden. Der Begriff beschreibt den hohen Bruchdehnwert eines Werkstoffs. Duktilität zählt zu den wichtigsten Eigenschaften bei der Zerspanung von Aluminium und Titanlegierungen.
KALTVERFESTIGUNG entsteht, wenn sich die Werkstückoberfläche beim Zerspanen relativ zum Werkstückkern verhärtet. Dieses bekannte Problem tritt häufig beim Bearbeiten von Nickellegierungen auf.
WÄRMELEITFÄHIGKEIT bezieht sich auf die Fähigkeit des Werkstoffs zur internen Wärmeabfuhr. Je niedriger die Wärmeleitfähigkeit des Werkstücks, desto mehr staut sich die Wärme an der Schneide, was zu sehr hohen Schneidkantentemperaturen führt.
HÄRTE beschreibt die Verformungsfestigkeit eines Werkstoffs. Je höher die Härte, desto mehr Kraft muss aufgewendet werden, um den Werkstoff zu verformen. Auch bei harten Werkstoffen kommt es zu großer Wärmeentwicklung.
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Grundlegende Informationen zur Bearbeitung von ISO-K-Werkstoffen, z. B. Guss:
- Hohe tribologische Lasten sind das Hauptaugenmerk, da sie Flanken- und Kolkverschleiß führen
- Hohe Schnitttiefen und hohe Vorschübe verwenden
- Standzeit mit wirtschaftlichen Gesichtspunkten für den Prozess über die richtigen Schnittdaten in Einklang bringen
- Spezielle Hartmetallsorten verwenden (mit dicken und verschleißfesten Beschichtungen). Für Serienfertigungen eignen sich eventuell CBN-Schneidstoffe. Schneidkanten ohne Spanbruch-Geometrien sind die erste Wahl
- Trockenbearbeitung ist möglich, aber Emulsionskühlung sollte aus gesundheitlichen Gründen (Graphitstaub) verwendet werden.
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