Edelstahl ist ein unverzichtbarer Werkstoff in zahlreichen industriellen Bereichen von Automotive über Haushaltsgeräte bis hin zur Hydraulik und Medizintechnik. Seine mechanischen Eigenschaften, die hohe Korrosionsbeständigkeit und die Langlebigkeit machen ihn ideal für Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen. Gleichzeitig stellen genau diese Eigenschaften das Drehen von Edelstahl vor erhebliche technische Herausforderungen. Um hochwertige Ergebnisse zu erzielen, sind spezifisches Know-how, moderne Drehmaschinen und ein tiefgehendes Verständnis der unterschiedlichen Edelstahllegierungen erforderlich.
Die intrinsische Komplexität beim Drehen von Edelstahl
Im Vergleich zu Kohlenstoffstählen zeichnet sich Edelstahl durch die Beständigkeit gegen Korrosion und hohe Temperaturen aus, bringt jedoch auch größere Schwierigkeiten bei der Bearbeitung mit sich. Die Neigung zur Kaltverfestigung stellt dabei wahrscheinlich die kritischste Eigenschaft dar, die beim Drehen von Edelstahl beherrscht werden muss. Dieses Phänomen führt zu einer schnellen Oberflächenhärtung des Materials in den schnittnahen Zonen und schafft zunehmend anspruchsvollere Bearbeitungsbedingungen, die sowohl die Bauteilqualität als auch die Standzeit des Werkzeugs beeinträchtigen können. Die hohe Zähigkeit von Edelstahl bedeutet eine größere Beständigkeit gegen plastische Verformung, was höhere Schnittkräfte im Vergleich zu konventionellen Stählen erfordert und stärkere mechanische Belastungen auf das Maschine–Werkzeug–System erzeugt. Die Bildung langer und komplexer Späne erschwert den automatischen Drehprozess zusätzlich. Der Chromanteil von über 10,5 % in den Legierungen führt zudem zur Ausbildung einer passiven Oxidschicht, die das Materialverhalten während des Zerspanens erheblich beeinflusst.
Automatisches Drehen von austenitischem Edelstahl
Austenitische Edelstähle, wie die Legierungen der 300er-Serie, gehören aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit zu den am häufigsten eingesetzten Werkstoffen. Ihre hohe Duktilität bringt jedoch eine ausgeprägte Neigung zum Fressen und zur Gratbildung während der Bearbeitung mit sich, was das Einhalten enger Toleranzen und gleichmäßiger Oberflächen erschwert. Zudem kann die Verfestigung durch Umformung die Werkzeugstandzeit deutlich reduzieren.
Während des automatischen Drehprozesses unterliegen die plastisch verformten Zonen einer raschen Härtezunahme, die Werte von bis zu 150 % gegenüber dem Ausgangszustand erreichen kann. Dieses Verhalten erfordert Bearbeitungsstrategien, die die Verformungszonen minimieren und stabile Schnittbedingungen aufrechterhalten, um lokalisierte Kaltverfestigung zu vermeiden.
Die Bearbeitung austenitischer Edelstähle erfordert den Einsatz von Hochleistungswerkzeugen mit speziell ausgelegten Geometrien, um die hohen Schnittkräfte und die Neigung zur Bildung langer, zäher Späne zu beherrschen.
Die Schnittparameter beim Drehen von austenitischem Edelstahl müssen sorgfältig abgestimmt werden, um Produktivität und Qualität in Einklang zu bringen. Moderate Schnittgeschwindigkeiten helfen, die Temperatur in der Schnittzone zu kontrollieren, während relativ hohe Vorschübe die Bildung stabiler Späne fördern und die Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück verkürzen, wodurch die Wärmeentwicklung begrenzt wird.
Drehen von martensitischem Edelstahl
Martensitische Edelstähle zeichnen sich durch hohe Härte und mechanische Festigkeit aus, die durch Wärmebehandlungen mit martensitischem Gefüge erzielt werden. Diese Eigenschaften führen zu hohen Belastungen der Maschinen. Die geringere Duktilität im Vergleich zu austenitischen Stählen bewirkt eine andere Spanbildung, die zwar spröder ist, jedoch erheblichen abrasiven Werkzeugverschleiß verursachen kann.
Für diese Legierungen sind Drehmaschinen mit hoher struktureller Steifigkeit erforderlich. Die Auswahl der Werkzeuge muss gezielt unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Schneidstoffs erfolgen. Reduzierte Schnittgeschwindigkeiten helfen, den Werkzeugverschleiß zu kontrollieren und die Maßstabilität zu gewährleisten. Geringere Vorschübe reduzieren die Schnittkräfte und verbessern die Oberflächengüte.
Drehen von Duplex-Edelstahl
Duplex-Edelstähle kombinieren die Korrosionsbeständigkeit austenitischer mit der mechanischen Festigkeit martensitischer Stähle. Diese doppelte Struktur macht die Bearbeitung besonders anspruchsvoll: hohe Schneidenbelastungen und eine geringe Wärmeleitfähigkeit erfordern eine präzise Steuerung der Prozessparameter.
Die hohe mechanische Festigkeit oft doppelt so hoch wie bei austenitischen Stählen verlangt erhebliche Schnittkräfte, die durch geeignete Werkzeuge und optimierte Parameter beherrscht werden müssen.
Moderate Schnittgeschwindigkeiten sorgen für stabile Bedingungen, während abgestimmte Vorschübe den besten Kompromiss zwischen Produktivität und Qualität bieten.
Technologien und Anlagen für das Drehen von Edelstahl bei Sarbo
Die erfolgreiche Bearbeitung von Edelstahl bedeutet, einen anspruchsvollen Werkstoff in ein leistungsfähiges Bauteil zu verwandeln. Dies ist nur mit einem integrierten Ansatz aus Know-how, modernen Technologien und zertifizierten Produktionsprozessen möglich. Sarbo verfügt über moderne Edelstahl-Drehzentren mit fortschrittlichen Steuerungssystemen zur Echtzeit-Regelung der Prozessparameter.
Die Überwachung der Schnittkräfte ermöglicht es, abweichende Bedingungen frühzeitig zu erkennen, die die Bauteilqualität oder die Werkzeugstandzeit beeinträchtigen könnten.
Bei Sarbo werden die Leistungen über das OEE-System (Overall Equipment Effectiveness) überwacht, und die Produktionsprozesse folgen den Prinzipien von Lean Production und Six Sigma, um Verschwendung zu reduzieren und Kosten zu optimieren.
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