on Werkzeugen und Komponenten, die hohe Leistungsfähigkeit und lange Lebensdauer erfordern. Werkzeugstahl zeichnet sich durch einen hohen Gehalt an Kohlenstoff und Legierungselementen aus, die sich während der Wärmebehandlung verbinden und Karbide bilden, welche dem Material seine charakteristische Härte und Widerstandsfähigkeit verleihen.
Im Rahmen der Tätigkeit von ATP Europe spielen die vom Unternehmen angebotenen Schutzbeschichtungen eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Werkzeugstählen. Sie schützen das Material während der Bearbeitung und im weiteren Einsatz vor Oxidation und Entkohlung. Um die Bedeutung dieser Beschichtungen besser zu verstehen, lohnt sich ein genauerer Blick auf die Eigenschaften und Einsatzbereiche von Werkzeugstählen.
Arten von Werkzeugstählen
Werkzeugstähle werden je nach chemischer Zusammensetzung, mechanischen Eigenschaften, spezifischem Anwendungsbereich und der jeweiligen Metallbearbeitung, der sie unterzogen werden, in verschiedene Kategorien eingeteilt.
Werkzeugstähle für die Warmbearbeitung
Bei der Warmbearbeitung werden metallische Werkstoffe während des Bearbeitungsprozesses hohen Temperaturen ausgesetzt. Daher sind speziell entwickelte Werkzeugstähle erforderlich, die auch unter extremen Bedingungen hohe mechanische Leistungen gewährleisten. Werkzeugstähle für die Warmbearbeitung sind darauf ausgelegt, plastischer Verformung, Oxidation und thermischer Ermüdung zu widerstehen und dadurch Formstabilität sowie Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen.
Diese Werkzeugstähle müssen ihre mechanischen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen, häufig über 600 °C, beibehalten. Sie werden mit Elementen wie Chrom, Molybdän und Wolfram legiert, die eine höhere Beständigkeit gegen thermische Verformung und Oxidation verleihen.
Um den hohen Kräften und thermischen Belastungen während der Warmbearbeitung standzuhalten, müssen Werkzeugstähle eine hohe Zähigkeit besitzen, um der Bildung von Rissen und Brüchen entgegenzuwirken. Die hohen Temperaturen bei der Warmbearbeitung fördern die Oxidation von Stahl, was die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Werkzeuge beeinträchtigen kann. Daher werden diese Werkzeugstähle häufig mit Schutzbeschichtungen, beispielsweise von ATP Europe, versehen oder mit oxidationsbeständigen Legierungen kombiniert, um die Bildung schädlicher Oberflächenschichten zu vermeiden.
Werkzeugstähle für die Warmbearbeitung werden häufig in Bereichen wie dem Metallschmieden, Druckguss, Metallwalzen und Drahtziehen von Metallen eingesetzt, wo hohe Temperaturbeständigkeit und eine lange Werkzeugstandzeit entscheidend für einen erfolgreichen Produktionsprozess sind.
Werkzeugstähle für die Kaltbearbeitung
Die Kaltbearbeitung umfasst die Bearbeitung metallischer Werkstoffe bei Raumtemperatur oder geringfügig darüber. Hierfür werden Werkzeugstähle benötigt, die hohen mechanischen Belastungen standhalten können, ohne dauerhafte Schäden zu erleiden.
Eine wesentliche Eigenschaft von Werkzeugstahl für die Kaltbearbeitung ist seine hohe Härte. Sie ist notwendig, um Schneid-, Biege-, Scher- und Stanzvorgänge ohne übermäßige Verformung oder Abnutzung zu bewältigen. Diese Härte wird durch gezielte Wärmebehandlungen und die Zugabe von Legierungselementen wie Wolfram, Vanadium und Molybdän erreicht.
Ebenso wichtig ist die Abriebfestigkeit, da die Werkzeuge bei der Kaltbearbeitung direkt mit dem zu bearbeitenden Material in Kontakt kommen. Diese Widerstandsfähigkeit wird durch die Bildung bzw. Zugabe von Karbiden und weiteren verschleißfesten Bestandteilen in der chemischen Zusammensetzung des Werkzeugstahls unterstützt.
Werkzeugstähle für die Kaltbearbeitung kommen in zahlreichen Industriezweigen zum Einsatz, darunter bei der Herstellung von Komponenten für die Automobilindustrie, Elektronik, Haushaltsgeräte und Handwerkzeuge.
Schnellarbeitsstahl: Was ist das und wofür steht die Abkürzung HSS?
Schnellarbeitsstähle, häufig mit der Abkürzung HSS bezeichnet, die für High-Speed Steel steht, sind Werkzeugstähle, die speziell für Bearbeitungen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und hohen mechanischen Belastungen entwickelt wurden. Diese Werkstoffe sind darauf ausgelegt, ihre Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit auch bei hohen Temperaturen und bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen wie Schneiden, Fräsen, Bohren und Drehen beizubehalten.
Ihre chemische Zusammensetzung enthält Elemente wie Wolfram, Molybdän, Vanadium und Kobalt, die zur Verbesserung der mechanischen und thermischen Eigenschaften von Schnellarbeitsstählen beitragen. Dadurch können sie hohen Belastungen standhalten und ihre Form beibehalten, selbst unter anspruchsvollen Arbeitsbedingungen.
Zu den HSS-Schnellarbeitsstählen gehören auch Werkzeugstähle für Schneidwerkzeuge, die für die Herstellung leistungsfähiger Werkzeuge von großer Bedeutung sind und aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit häufig bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen eingesetzt werden.
Pulvermetallurgische Werkzeugstähle
Pulvermetallurgische Werkzeugstähle sind eine moderne Werkstoffgruppe für die Herstellung von Hochleistungswerkzeugen. Sie werden mithilfe der Pulvermetallurgie hergestellt, wobei fein abgestimmte Metallpulver gemischt und anschließend gesintert werden. Auf diese Weise entstehen kompakte Bauteile mit einer homogenen und fein verteilten Mikrostruktur.
Diese Mikrostruktur trägt dazu bei, die Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit der Werkzeuge zu erhöhen. Die im Gefüge verteilten Karbide und weiteren Bestandteile verleihen pulvermetallurgischen Werkzeugstählen eine höhere Verschleißfestigkeit als konventionellen Stählen. Darüber hinaus zeichnen sich pulvermetallurgische Werkzeugstähle durch eine hohe Dichte aus, die zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Lebensdauer der Werkzeuge beiträgt.
Das pulvermetallurgische Herstellungsverfahren bietet zudem eine größere Flexibilität bei der Entwicklung von Werkzeugstählen. Dadurch lassen sich Bauteile mit komplexen und detaillierten Formen herstellen, die sich besonders für kundenspezifische Anwendungen eignen und gleichzeitig Leistungsfähigkeit und Produktivität verbessern können.
Dank ihrer fortschrittlichen Eigenschaften und der Möglichkeit, sie gezielt an bestimmte Anwendungen anzupassen, sind pulvermetallurgische Werkzeugstähle eine bevorzugte Wahl für hochpräzise und besonders zuverlässige Anwendungen, beispielsweise in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Energietechnik.
Schutzbeschichtungen für Werkzeugstahl
Bei der Herstellung und Bearbeitung von Werkzeugstählen ist der Einsatz von Schutzbeschichtungen wichtig, um Lebensdauer, Leistungsfähigkeit und Präzision der Werkzeuge zu gewährleisten. Insbesondere bei Werkzeugstählen für Hochtemperaturanwendungen erfüllen die Schutzbeschichtungen für Metalle von ATP Europe eine wichtige Funktion: Sie schützen den Grundwerkstoff vor Oxidation und Entkohlung, die die mechanischen Eigenschaften der Werkzeuge beeinträchtigen können.
Diese Beschichtungen sind darauf ausgelegt, fest auf der Werkzeugoberfläche zu haften und eine Schutzschicht zu bilden, die den Grundwerkstoff vor reaktiven Gasen während der Warmbearbeitung schützt. Dies trägt zu einer höheren Effizienz und Produktivität der Bearbeitungsprozesse bei und kann gleichzeitig die Kosten für Wartung und Werkzeugwechsel reduzieren. Darüber hinaus können Schutzbeschichtungen für Werkzeugstahl die Qualität der bearbeiteten Oberflächen verbessern, das Risiko von Oberflächenfehlern reduzieren und zu einer besseren Oberflächengüte der Werkstücke beitragen.