Nutzt sich Hartmetall ab?

Hartmetall, das für seine außergewöhnliche Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit bekannt ist, unterliegt dennoch mit der Zeit einem Verschleiß, insbesondere in stark beanspruchten Bereichen wie der mechanischen Fertigung, dem Bergbau und dem Bohren. Um die Leistung von Hartmetall zu optimieren und seine Lebensdauer zu verlängern, ist es wichtig, die Verschleißmechanismen zu verstehen, die sich auf Hartmetall auswirken. Hier ein detaillierter Blick darauf, wie Hartmetallverschleiß in verschiedenen Anwendungen und wirksame Strategien zur Minderung dieses Verschleißes.

Hartmetall-Verschleißmechanismen

1. Anwendung in mechanischen Teilen

Bei mechanischen Anwendungen wird Sinterkarbid hauptsächlich durch Reibung abgenutzt. Dieser Reibungsverschleiß kann in zwei Arten unterteilt werden:

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• Mechanische Abnutzung: Dies geschieht durch physischen Kontakt und Abrieb mit anderen Materialien, wodurch sich das Material des Hartmetallteils allmählich abnutzt.
• Chemische Abnutzung: Dabei kommt es zu chemischen Reaktionen zwischen dem Karbid und Umweltelementen, die das Material mit der Zeit zersetzen können.

Ausmaß und Geschwindigkeit des Verschleißes mechanischer Teile hängen von der Wechselwirkung zwischen dem Hartmetall und den Gegenwerkstoffen sowie von der Betriebsbelastung und den Umweltbedingungen ab.

2. Anwendung in Schneidwerkzeugen

Hartmetall-Schneidwerkzeuge unterliegen verschiedenen Formen von Verschleiß, die jeweils durch die Wechselwirkung des Werkzeugs mit dem Werkstückmaterial und die Betriebsbedingungen beeinflusst werden:

• Abrasive Abnutzung: Verursacht durch harte Partikel oder harte Punkte auf der Werkstückoberfläche, die das Werkzeug zerkratzen oder aushöhlen.
• Klebstoffverschleiß: Tritt auf, wenn Material vom Werkstück am Werkzeug anhaftet, normalerweise aufgrund von hohem Druck und hoher Temperatur an der Schnittfläche.
• Diffuse Abnutzung: Es handelt sich um einen Materialtransfer auf mikroskopischer Ebene, der von der Temperatur und der Kompatibilität der Materialien beeinflusst wird.
• Chemische Abnutzung: Entsteht durch chemische Wechselwirkungen zwischen dem Werkzeugmaterial und dem Werkstück unter bestimmten Temperaturen und Bedingungen.

3. Anwendung im Bergbau und bei Ölbohrwerkzeugen

In den rauen Umgebungen des Bergbaus und der Bohrungen werden zementierte Hartmetallwerkzeuge extremen Verschleißbedingungen ausgesetzt sind:

• Abrasiver Kontakt: Der Kontakt mit Gestein und anderen harten Materialien kann zu mikroskopisch kleinen Rissen und Abplatzungen an den Schneidflächen des Werkzeugs führen.
• Aufprallverschleiß: Plötzliche und heftige Berührungen können zu Abplatzungen und Brüchen des Hartmetalls führen.

Prävention von Hartmetallverschleiß

Um die Lebensdauer von Werkzeugen und Bauteilen aus Hartmetall zu verlängern, können verschiedene Strategien angewandt werden:

• Optimierung der Hartphasenstruktur: Durch die Verwendung spezieller Zusammensetzungen, Formen und nanokristalliner Strukturen kann die Verschleißfestigkeit von Hartmetall verbessert werden.
• Einstellen der Prozessparameter: Bei Zerspanungsanwendungen kann eine Anpassung der Schnittgeschwindigkeit, des Vorschubs und des Schnittwinkels den Verschleiß erheblich reduzieren.
• Auftragen von Werkzeugbeschichtungen: Beschichtungen wie Titankarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al2O3) bieten eine zusätzliche Schutzschicht gegen Verschleiß. Diese Beschichtungen schützen nicht nur das darunter liegende Karbid vor direktem Kontakt mit abrasiven Materialien, sondern bieten auch thermischen Schutz.

Durch das Verständnis dieser Verschleißmechanismen und die Umsetzung wirksamer Abhilfestrategien können die Leistung und Langlebigkeit von Hartmetallkomponenten und Werkzeuge können erheblich verbessert werden. Ob bei empfindlichen Werkzeuganwendungen oder robusten Bohroperationen, die richtigen Ansätze für den Umgang mit Verschleiß können zu einem langlebigeren, effizienteren und kostengünstigeren Einsatz von Hartmetallmaterialien führen.