Zerspanung Schwefelarme Stähle heiß zerspanen

Autor / Redakteur: Fedor Egorov und Ekkard Brinksmeier / Rüdiger Kroh

Eine Kombination von Wärmebehandlung und Heißdrehen verknüpft die Vorteile der Heißzerspanung mit der Einsparung der Erwärmungsenergie. Niedrigere Kräfte und längere günstige Späne sind beim Drehen von Schmiedestählen erreichbar. Eine Reduzierung des Schwefels verstärkt den Temperatureinfluss.

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Bild 1: Heißdrehen von AFP-Stahl 38MnVS6.
Bild 1: Heißdrehen von AFP-Stahl 38MnVS6.
(Bild: IWT)

Die Heißzerspanung gewinnt in letzter Zeit vor allem beim Bearbeiten von schwer zerspanbaren Werkstoffen und hochwarmfesten Legierungen immer mehr an Bedeutung. Die Vorteile der Heißzerspanung sind eine Reduzierung der Festigkeit von Werkstoffen durch Erhöhen der Werkstücktemperatur und eine Vermeidung der Gefügeumwandlung im Fall austenitischer Stähle [1]. Der wesentliche Nachteil ist der Energiebedarf zur Erwärmung der Werkstücke, der mit hohen Kosten verbunden ist.

Seit 1949 wurden zahlreiche Methoden zur Werkstückerwärmung erprobt, wobei sich überwiegend plasma- und laserunterstützte Zerspanung etabliert haben [2]. Eine alternative Möglichkeit wird im Rahmen des Forschungsprojekts Ecoforge an der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen entwickelt. Dabei handelt es sich um eine prozessintegrierte Heißzerspanung, die direkt einer geregelten Abkühlung nach dem Schmieden angeschlossen wird.

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Wärmeenergie aus Vorprozess für die Heißzerspanung nutzen

Auf diese Weise ist die Wärmeenergie für die Heißzerspanung aus dem Vorprozess vorhanden, wodurch die Werkstückerwärmung und die damit verbundenen Kosten entfallen. Zum Einsatz kommt dabei der ausscheidungshärtende ferritisch-perlitische (AFP-) Stahl 38MnVS6, der als Schmiedestahl in der industriellen Praxis verbreitet angewendet wird.

Weil die Anforderungen an die Bauteil-Lebensdauer, die unter anderem mit der Reduzierung des Schwefels im Stahl erreicht werden können, stetig steigen, wird im Rahmen des Projekts außer dem konventionellen Werkstoff eine Werkstoffcharge mit einem stark reduzierten Schwefelanteil untersucht. Der reduzierte Schwefelgehalt in Stählen verbessert die Lebensdauer und die Anwendungseigenschaften von fertigen Bauteilen, führt allerdings zu schlechterer Bearbeitbarkeit in der Fertigung [3, 4]. Von Interesse ist es daher auch, den Einfluss des Schwefels auf die Heißzerspanung zu ermitteln.

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