Schnellarbeitsstähle - fundamental für Hochleistungswerkzeuge
Eigenschaften von Schnellarbeitsstählen
Schnellarbeitsstähle werden auch „Hochleistungsschnittstahl“, „Hochgeschwindigkeitsstahl“ oder
„High Speed Steel“ genannt. Daher wird auch häufig die Abkürzung „HSS“,
welche sich aus dem englischen Namen herleitet, verwendet. Bei Schnellarbeitsstählen handelt es sich
um einen gräulichen Werkstoff, welcher äußerliche, spürbare Merkmale, wie Glätte, Härte und Kälte besitzen.
Schnellarbeitsstähle sind dabei legierte Werkzeugstähle, mit bis zu 2,06% Kohlenstoffgehalt und
bis zu 30% Anteil eines Legierungselements. Ein Legierungselement kann beispielsweise Nickel, Titan oder Wolfram sein.
Schnellarbeitsstähle besitzen zusätzlich hohe Anlassbeständigkeit und Verschleißfestigkeit,
sowie eine Wärmefestigkeit von bis zu 600°C. Sie sind mit Beschichtungen höher korrosionsbeständig und
aufgrund der ihrer Eigenschaften weitestgehend unempfindlich gegen Stöße und Schwingungen,
welche bei härteren zu bearbeitenden Stoffen zu Brüchen führen können.
Die Dichte von Schnellarbeitsstahl liegt zwischen 7830 kg/m3 und 8400 kg/m3.
Des Weiteren ist im weichgeglühten Zustand eine gute spanende Bearbeitung
(Fräsen, Drehen, Bohren oder Schleifen) dieses Werkstoffes möglich. Er ist spanlos, sowohl kalt- als auch warmformbar.
Schnellarbeitsstähle sind jedoch nicht schweißbar. Durch die oben genannten Eigenschaften
besitzen Schnellarbeitsstähle eine höhere Schnittgeschwindigkeit.
Gewinnung und Verwendung von Schnellarbeitsstählen
Zur Herstellung können von Schnellarbeitsstählen zwei verschiedene Methoden verwendet werden, die schmelzmetallurgische und die pulvermetallurgische Herstellung. In der schmelzmetallurgischen Herstellung wird Stahl geschmolzen und ein Legierungselement zugesetzt. Dies wird nun in Barrenform gegossen und blockgeglüht,
um niedrigschmelzende Bestandteile gleichmäßig zu verteilen.
Nun folgt das Walzen und Schmieden für die Formbringung.
Bei der pulvermetallurgischen Herstellung gibt es abermals zwei Methoden, das Gasverdüsen und das Wasserverdüsen, welches sich dann nochmals unterteilt. Beim Gasverdüsen befindet sich das Pulver in Kapseln, welche anschließend bei hohen Temperaturen und konstanten Druck gepresst werden. Als Nächstes folgt dann die Warmumformung (Walzen, Schmieden), das Spanen und die Wärmebehandlung.
Die erste Methode beim Wasserverdüsen: ist das kaltisostatische Pressen bei Raumtemperatur. Hier bleibt noch Porosität im Stahl. Dann folgt das Sintern, wo das Produkt knapp unter Schmelztemperatur geglüht wird. Anschließend kommen auch hier das Walzen, Schmieden und die Wärmebehandlung. Bei der zweiten Methode, dem Matrizenpressen,
wird Pulver gepresst und vollständig verdichtet. Dann wird es bei hoher Temperatur und konstantem Druck nachverdichtet und kommt zum Schluss in die Wärmebehandlung, wobei kein Walzen oder Schmieden stattfindet.
Danach werden sie bei 1200°C bis 1300°C gehärtet und mehrmals bei circa 500°C angelassen. Dies sorgt für eine Härtesteigerung und wird Wärmebehandlung genannt.
Eingesetzt werden Schnellarbeitsstähle als Schneidewerkzeuge und sind damit beispielsweise Bohrer, Gewindeschneidwerkzeuge, Sägeblätter, Fräser oder Drehmeißel. Sie kommen auch als Werkzeuge beim Zerspanen oder Umformen zum Einsatz.
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