HRSA-Werkstoffe und ihre Herausforderungen
Superlegierungen sind hochfeste Metalle mit einer komplexen Zusammensetzung aus verschiedenen Metallen und anderen Elementen, die einen Einsatz bei Hochtemperaturanwendungen ermöglicht. Sie werden auch als warmfeste Legierungen bezeichnet, wie beispielsweise Inconel 718 und Hastelloy. Bei der Zerspanung von Superlegierungen wie Inconel 718, Hastelloy oder Titan müssen die starke Wärmeentwicklung und die hohen Schnittkräfte berücksichtigt werden. Bei der spanenden Bearbeitung von Titan besteht zudem eine erhöhte Brandgefahr.
Ihre erhöhte Festigkeit bei höheren Einsatztemperaturen verdanken Superlegierungen der komplexen Kombination aus Eisen, Nickel, Platin, Chrom oder Cobalt.
Da die Herstellung von Superlegierungen deutlich teurer ist als die herkömmlicher Stähle, werden sie vorwiegend in Spezialanwendungen eingesetzt, bei denen hohe Anforderungen bestehen und es keine Alternativen gibt. Beispiele hierfür sind Turbinen und Triebwerke von Flugzeugen sowie Gasturbinen in der Energietechnik. Auch in der Hüftprothetik kommt Titan zum Einsatz.
Einige der meistverwendeten Superlegierungen, die auch hohe Anforderungen an Zerspaner stellen, sind:
Inconel 718: Diese warmfeste Legierung aus der ISO-S-Gruppe (Materialnummer 2.4668) ist mit intermetallischen Ausscheidungen verstärkt und kann Temperaturen von bis zu 620 °C standhalten. Bei der Zerspanung von Inconel 718 ist die hohe Wärmeentwicklung zu beachten, weshalb Werkzeuge mit hitzebeständiger Beschichtung erforderlich sind. Auch kann es zu Gratbildung während der Bearbeitung kommen.
Hastelloy: Der Werkstoff Hastelloy C22 (Materialnummer 2.4602) gehört ebenfalls zur ISO-S-Gruppe der warmfesten Legierungen und ist aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit in der Luft- und Raumfahrt sowie in der petrochemischen und chemischen Industrie weit verbreitet. Diese Superlegierung ist unempfindlich gegenüber vielen korrosiven Medien wie Chlorgas oder Chlordioxid. Bei der Zerspanung sind die hohe Wärmeentwicklung, hohe Schnittkräfte und die Gratbildung zu beachten.
Titan: Die Titanlegierung Ti6Al4V (Materialnummer 3.7165) der ISO-S-Gruppe enthält neben Titan vor allem Aluminium und Vanadium. Sie zeichnet sich durch hohe Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit aus. Einsatzgebiete finden sich in der Luft- und Raumfahrt (Verdichterschaufeln, Gehäuse oder Schrauben für Triebwerke) sowie in der Prothetik in der Medizin. Bei der Zerspanung sind neben einer guten Kühlung auch die chemische Affinität der Titanlegierung sowie hohe Schnittkräfte und die Gratbildung zu berücksichtigen.
Bei der Zerspanung von Superlegierungen wie Titan, Hastelloy oder Inconel müssen die werkstoffspezifischen Eigenschaften berücksichtigt werden. Die Zusammensetzung der Legierungen kann zu hohen Schnittkräften führen und das Risiko von Kaltverfestigung erhöhen. Es werden extrem scharfe Werkzeugschneiden benötigt. Zudem entsteht bei der Zerspanung von Superlegierungen überdurchschnittlich viel Wärme, daher ist eine hitzebeständige Beschichtung der Werkzeuge erforderlich. Für die prozesssichere und präzise Zerspanung von Superlegierungen ist SRC- Werkzeuge der richtige Ansprechpartner. Wir bieten hochwertige Zerspanungswerkzeuge zum Drehen, Fräsen und Bohren für diese anspruchsvollen Materialien.
