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wt-online - Ausgabe 11/12-2019, S. 862-867

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Alternativer Schneidstoff in der Drehbearbeitung

Niobcarbid statt Wolframcarbid*

Als mögliche Substitution des konventionellen Hartmetalls Wolframcarbid (WC), wird Niobcarbid (NbC) für den Einsatz in Zerspanwerkzeugen getestet. Es werden verschiedene NbC-Spezifikationen verwendet, die sich in der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Trockene Außenrunddrehversuche an Kohlenstoffstahl C45E, Zahnradstahl 42CrMo4+QT und der Aluminiumlegierung AlSi9Cu4Mg werden durchgeführt, um verschiedene NbC-Schneidstoffe mit handelsüblichen WC-Werkzeugen zu vergleichen. Um die Auswirkung einer höheren thermomechanischen Belastung während der Bearbeitung aufzuzeigen, wird die Schnittgeschwindigkeit variiert. Die Zerspanungsleistung aller untersuchten Versuchswerkstoffe wird hinsichtlich Spanvolumen Vw, Kolkverschleiß KT sowie der erreichbaren Oberflächenrauheit Ra und Rz des Werkstücks beurteilt. Im Rahmen der Untersuchungen wird bei erhöhten Schnittgeschwindigkeiten vc eine verbesserte Werkzeugleistung der verschiedenen NbC-Schneidwerkzeuge im Vergleich zum WC-Referenzmaterial aufgezeigt. Der Vergleich der Oberflächenqualität der Werkstoffe nach der Zerspanung zeigt, dass NbC, trotz sporadisch höherer Verschleißraten, vergleichbare Oberflächenqualitäten liefert. Die prototypischen NbC-Schneidstoffe erreichen bei der Zerspanung von C45E ein höheres Spanvolumen Vw als das WC-Referenzsubstrat. Für die Bearbeitung von 42CrMo4+QT und AlSi9Cu4Mg sind Weiterentwicklungen notwendig, um höhere Standzeiten zu erzielen.

Niobium carbide (NbC) instead of tungsten carbide (WC). Potential as an alternative cutting material in turning of C45E, 42CrMo4+QT and AlSi9Cu4Mg

In order to investigate a possible substitution of the conventional substrate material tungsten carbide (WC), niobium carbide (NbC) is tested for the use as a cutting tool in turning processes. Different straight NbC materials are applied, differing in chemical composition and mechanical properties. Dry external cylindrical turning tests on carbon steel C45E, gear steel 42CrMo4+QT and aluminium alloy AlSi9Cu4Mg are carried out comparing various NbC based cutting materials with ‧commercially available WC-based tools. Cutting speed is ‧varied to show the impact of higher thermomechanical load during machining. The cutting performance of all investigated cutting tool materials is assessed regarding material removal VW, crater wear KT as well as surface roughness Ra und Rz of the workpiece. Improved tool performance of different NbC cutting tool grades compared to commonly applied WC tool material at increased cutting speeds vc is demonstrated within the investigation. The comparison of the surface quality of the workpiece materials after the cutting process shows that NbC produces comparable surface qualities despite occasional higher wear rates. Prototypical NbC cutting materials achieve a higher material removal VW during the machining of C45E than the WC reference substrate. For the machining of 42CrMo4+QT and AlSi9Cu4Mg, further developments are necessary to achieve longer tool life.

Autor:
Kropidlowski, K.; Uhlmann, E.; Woydt, M.; Theiler, G.; Gradt, T.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
wt-online 11/12-2019, Seite 862-867
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