Bearbeitbarkeit von Gusseisen

Die Aufmerksamkeit bei der Gestaltung des mechanischen Bearbeitungsprozesses von ADI- und IDI-Gusseisen sowie des Gussprozesses spielt eine äußerst wichtige Rolle bei der Erzielung nutzbringender Ergebnisse.

Durch die Analyse der Spanbildung und der Oberflächenqualität, die während des mechanischen Bearbeitungsprozesses erzielt wird, ist es möglich, Verhaltensweisen abzuschätzen, die denen der Bearbeitung von unbehandeltem Gusseisen mit Kugelgraphit nahe kommen. Wie bei allen Gusseisen mit Kugelgraphit entstehen auch bei der mechanischen Bearbeitung von ADI- und IDI-Gusseisen geringere durchschnittliche Schnittkräfte als bei Stählen gleicher Härte. Dennoch ist es notwendig, die großen dynamischen Komponenten der wirkenden Kräfte zu berücksichtigen, die insbesondere bei ADI-Gusseisen die Neigung zur Schwingung erhöhen.

Um die Lebensdauer des Werkzeugs nicht zu verkürzen, empfiehlt es sich, Werkstückaufnahmen zu verwenden, die eine maximale Stabilität und damit eine geringere Neigung zu Schwingung gewährleisten. Die gleichen Vorsichtsmaßnahmen müssen bei der Auswahl der Werkzeuge und die entsprechenden Werkzeughalter getroffen werden, Adapter und/oder Reduzierstücke werden nicht empfohlen.

Abb. 1 Drehwerkzeug
Abb. 2 Feinschlichtfräse für Gusseisen

Prozess-Parameter

Nimmt man perferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (JS/700-2 ISO 1083) als Referenz und vergleicht man die Daten mit ADI 800 (JS800-10 ISO 17804) ist es möglich, bei gleichem Werkzeugverschleiß, eine durchschnittliche Reduzierung der Schnittparameter (Schnittgeschwindigkeit [Vc] beim Drehen und Vorschub pro Zahn [fz] beim Fräsen) um etwa 15 % festzulegen, die für ein optimales Arbeiten erforderlich sind; Das Verhalten und die Schnittparameter von IDI-Gusseisen sind vergleichbar mit einem JS/700-2 ISO 1083.

Die Beschichtung der Werkzeuge für alle Bearbeitungsarten (Drehen, Fräsen und Bohren) muss angesichts der hohen Temperaturen, die bei der Bearbeitung von ADI-Gusseisen entstehen, eine gute Abdichtung gewährleisten; Die Verwendung von Titannitrid und Aluminium für die Beschichtung ist die beste Wahl.

Abhängig von der Art der Bearbeitung können auch Keramikwerkzeuge die richtige Lösung darstellen, insbesondere im Hinblick auf die hohe Verschleißfestigkeit.

Beim Schnittprofil muss die durch den SITRAM-Effekt (Stress Induced Trasformation of Retained Austenite into Martensite) induzierte Selbsthärtung des Materials berücksichtigt werden,folglich muss der richtige Kompromiss zwischen Schärfe und Geometrie gefunden werden, um der Last am Schneidprofil standzuhalten. Auf diese Weise können äußerst wettbewerbsfähige Ergebnisse bei der Vorbearbeitung erzielt werden.

In den meisten Fällen ist eine Geometrie des Einsatzes mit einer Neigung gleich Null die beste Wahl. Der Radius des Schneidprofils muss wie bei der Bearbeitung anderer Materialien auf der Grundlage der Genauigkeit des Prozesses optimiert werden. In den Vorbearbeitungshasen wird empfohlen, den Radius von 1,6 mm nicht zu überschreiten, um hohe Belastungen zu vermeiden, die eine Selbsterhärtung auslösen könnten.

In der Tabelle sind die empfohlenen Werte für verschiedene Arten von Bearbeitungen aufgelistet.

Aufgrund der hohen Temperaturen während der Bearbeitung ist in den meisten Fällen ein schmierendes Kühlmittel erforderlich. Die korrekte Verwaltung des Flusses des schmierenden Kühlmittels ermöglicht neben der allgemeinen Senkung der Temperatur an der Kontaktstelle auch die korrekte Evakuierung des Spans in der Nähe der Schneidkante.

Ein weiterer Vorteil bei der richtigen Verwendung des schmierenden Kühlmittels ist die Verringerung der Verfestigungswirkung des Werkstoffs, wodurch Maßeigenschaften mit engen Toleranzen einfacher verwaltet werden können.

Bei Bearbeitungen mit unterbrochenen Schnitten (Fräsen) ist es möglich, trocken zu arbeiten, um das Phänomen des Thermoschocks zu vermeiden. Wo dies nicht möglich ist, wird eine Emulsion von etwa 8 % empfohlen, wobei darauf zu achten ist, dass das schmierende Kühlmittel korrekt auf den Kontaktpunkt gerichtet ist.

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Infosheet 4.3-1

Machinability

Infosheet 4.3-2

ADI Machinability – Process parameters and type of tool

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