Schneidstoff VHM

Hartmetalle sind durch Sintern hergestellte Verbundwerkstoffe.

Sie bestehen aus einer weichen metallischen Bindephase aus Cobalt und den darin eingelagerten harten Carbiden Titan-, Wolfram-, Tantalcarbid oder Titannitrid. Die Härte und Zähigkeit ist abhängig von der Zusammensetzung der Carbide mit einer Größe von 1–10 µm und dem weichen Bindemittel, das in der Regel einen Volumenanteil bis 20 % einnimmt, wobei mehr Bindemittel die Schneide weicher und zäher macht [6].

Die Warmhärte von ungefähr 1000 °C hängt weitestgehend von der Bindephase ab, da diese den niedrigsten Schmelzpunkt aufweist. Sie werden meist in Form von Wendeschneidplatten eingesetzt, es gibt sie aber auch als Werkzeuge aus Vollhartmetall oder als eingelötete Hartmetall-Schneidplatten auf Werkzeugkörpern aus Stahl.

Hartmetalle mit Wolframcarbid (HW) haben eine hohe Verschleißfestigkeit und zeichnen sich vornehmlich durch ihre hohe Zähigkeit aus. Sie werden unterteilt in titancarbidfreie und titancarbidhaltige Schneidstoffe. Erstere basieren auf Wolframcarbid und sind extrem zäh, wodurch sie hohe mechanische Beanspruchungen gut ertragen. Die Warmhärte ist etwas geringer als bei den titancarbidhaltigen Varianten, welche neben Wolframcarbid bis zu 60 % Titancarbid enthalten. Durch diesen Zusatz steigt die Härte und sie widerstehen der Neigung zum Verschweißen des Spanes auf der Spanfläche besser. Weiterhin ergibt sich eine gesteigerte Oxidationsbeständigkeit bei höheren Schnitttemperaturen.

Auch die Korngröße der Carbide hat entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften und so wurden Feinstkornhartmetalle (HF) auf der Basis von Wolframcarbid und Kobalt entwickelt. Je nach Korngröße werden sie auch Ultrafeinstkornhartmetalle genannt. Die Korngröße bewegt sich im Bereich von 0,2–1 µm, wodurch Eigenschaften erreicht werden, die bei normalen Hartmetall gegensätzlich zueinander stehen [6]. So steigen die Härte und die Biegefestigkeit ohne Veränderung der Bindephase, was den Schneidstoff besonders für dynamisch beanspruchende Spanarbeiten, wie sie bei Schnittunterbrechung auftreten, geeignet macht.

Mit Werkzeugen aus Feinstkornhartmetall können auch schwer zerspanbare Stoffe wie gehärteter Stahl bearbeitet werden. Durch Hartstoffbeschichten, mit dem inzwischen der Großteil der Hartmetallwerkzeuge behandelt wird, kann die Verschleißfestigkeit erhöht werden bei gleichzeitig zähem Grundkörper. Dies geschieht indem man mehrere Hartstoffschichten aus Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Aluminiumoxid, Titanaluminiumnitrid, Chromnitrid oder Zirkoncarbonitrid im PVD-, CVD oder PACVD-Verfahren aufbringt [2]. Bevorzugt wird das CVD-Verfahren angewandt, welches sich durch Prozesstemperaturen zwischen 850 °C und 1000 °C auszeichnet. Dabei werden fast ausschließlich Mehrlagenschichten mit einer Gesamtdicke bis 25 µm aufgetragen [8]. Der Vorteil von beschichteten im Gegensatz zu unbeschichteten Hartmetallplatten ist die höhere Standzeit beziehungsweise die höhere erreichbare Schnittgeschwindigkeit. Beschichtungen verbreitern des Weiteren den Einsatzbereich einer Hartmetallsorte (Sortenbereinigung).