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03.11.2008 Mit Hartmetallexperte CERATIZIT in die Zukunft der Titanzerspanung Neue Hartmetallsorte CTC5240 ermöglicht bis zu 20 % höhere Schnittgeschwindigkeiten und immense Kosteneinsparungen

Hintergrund ist die Forderung nach Gewichtsreduzierung beim Bau moderner Flugzeuge, sowohl im zivilen als auch im militärischen Bereich. Die Branche trägt durch neue Materialien wie Kohlefaserwerkstoffe dieser Forderung Rechnung. Im Zuge dieser Entwicklung wird aber auch der Werkstoff Titan im Flugzeugbau weiter an Bedeutung gewinnen. Strukturbauteile, die die Kohlefaserbauteile zusammenhalten, werden nämlich immer häufiger aus Titan gefertigt – sie bilden also das tragende Gerüst eines modernen Flugzeuges. Strukturbauteile aus Aluminium werden dagegen durch diesen Trend immer mehr an Bedeutung verlieren.

Entsprechend steigt die Zahl der Bauteilzulieferer der großen Flugzeughersteller, die mit dem schwierig zu zerspanenden Titan konfrontiert sind. Hier hilft die neue Sorte von CERATIZIT, denn CTC5240 ist warmfest, zäh, verschleißfest und sorgt für verbesserte Spanbildung im Titan. Zudem ermöglicht CTC5240 bis zu 20 % höhere Schnittgeschwindigkeiten und damit immense Kosteneinsparungen.

Einigkeit bei CERATIZIT Entwicklern: „Upgrades bestehender Sorten und Geometrien reichen generell nicht aus.“
Die Entwickler des Hartmetallexperten CERATIZIT hatten es sich  zum Ziel gemacht, der zerspanenden Industrie eine Werkzeuglösung zu bieten, die es den Anwendern erlaubt, auch aus einem solch herausfordernden Material wie Titan mit hoher Produktivität und verhältnismäßig günstigen Produktionskosten ihre Bauteile herzustellen. Dies konnte nur durch die Entwicklung von Werkzeugen und Wendeschneidplatten mit herausragender Leistungsfähigkeit bei Standzeiten, Schnittparameter und Prozesssicherheit gelingen. Upgrades bestehender Sorten und Geometrien reichen generell nicht aus, um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen. Deshalb konzentrierte sich das Entwicklungsteam von CERATIZIT von Anfang an darauf, eine komplett neue Kombination aus Schneidstoff, Schicht und Geometrie zu entwickeln, exakt abgestimmt auf die besonderen Anforderungen der Titanlegierungen. Gefordert waren

• ein neues Hartmetallsubstrat mit herausragenden Warmfestigkeitseigenschaften
• eine neue Schicht mit ausreichender Zähigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und kleinem Reibungskoeffizienten
• neue Geometrien für verbesserte Spanbildung im Titan

Titan punktet mit vielen Vorteilen, ist aber kostspielig in der Bearbeitung
Die Vorteile der Titanlegierungen gegenüber anderen Materialien liegen auf der Hand. Titanlegierungen zeichnen sich vor allem durch eine geringe Dichte aus, die nur unwesentlich über der Dichte von Aluminium liegt. Gleichzeitig weisen sie eine doppelt so hohe Festigkeit auf, wodurch Strukturbauteile schlanker und gewichtssparender ausgelegt werden können. Nachteil ist die schlechte Zerspanbarkeit, welche sich wegen der niedrigen Schnittgeschwindigkeiten und kurzen Standzeiten negativ auf die Herstellungskosten auswirkt.

Die wichtigste Ursache für diese schlechte Zerspanbarkeit ist die äußerst schlechte Wärmeleiteigenschaft der Titanlegierungen. Titan leitet Wärme ungefähr zehnmal schlechter als Stahl. Die beim Zerspanungsprozess entstehende Hitze wird daher nicht, wie bei der Zerspanung von Stahl, über die Späne abgeführt, sondern ein Großteil der Hitze konzentriert sich im Werkzeug und an der Schneidkante.

Neue Sorte CTC5240 ist warmfest, zäh, verschleißfest und sorgt für verbesserte Spanbildung im Titan
Genau hier setzt CERATIZIT den Hebel an. Es wurde eine Hartmetallsorte entwickelt, deren Warmfestigkeit um ein Vielfaches gesteigert werden konnte. Hauptvorteil für die Anwender der neuen CERATIZIT Sorte CTC5240 ist diese enorme Widerstandsfähigkeit gegen hohe Hitze, die dem Anwender Schnittgeschwindigkeiten erlaubt, die bis zu 20 Prozent höher liegen können als bei vergleichbaren Wettbewerbsprodukten. Und das spart Kosten.

Die ebenfalls neu entwickelte Schicht, welche die Aufgabe hat, das Hartmetallsubstrat vor Abrasionsverschleiß zu schützen, dient gleichzeitig als Hitzebarriere. Die Schicht muss also ebenfalls niedrige Wärmeleiteigenschaften aufweisen, damit die entstehende Hitze erst gar nicht bis auf das Hartmetall durchdringen kann. Um die generierte Hitze insgesamt gering zu halten, muss die Schicht eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen, damit die Späne ohne großen Reibwiderstand über die Spanfläche abgleiten können. Die von CERATIZIT neu entwickelte TiB2-Schicht auf CVD-Basis erfüllt all diese Anforderungen in vollem Umfang.

Das extrem warmfeste Substrat der neuen CERATIZIT Sorte CTC5240 macht es möglich, Wendeschneidplatten mit einer schneidfreudigeren Geometrie einzusetzen. Dadurch verringert sich der Schnittdruck, was wiederum die Hitzeentwicklung verringert. Durch die stark positiv ausgelegten Geometrien wird die Spanbildung insgesamt verbessert. Knitter- oder Lamellenspäne werden vermieden, was zusätzlich den Schnittdruck und damit den Verschleiß reduziert.