Keramische Metallbearbeitungs-Schneidwerkzeuge

Von Geschirr bis hin zum Badezimmer zu Hause: Keramik ist überall in unserem Leben zu finden. Aber haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, dass Keramik auch für Schneidwerkzeuge verwendet werden kann?

Was ist Keramik?

Die Verbindung von Metall oder Nichtmetall mit Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und anderen Elementen wird als Keramik bezeichnet. Nach dem Sintern kann sie als Schneidwerkzeug verwendet werden. Die in Schneidwerkzeugen verwendeten Keramiken werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Aluminiumoxid- und Siliziumnitrid-Keramiken. Durch die Zugabe verschiedener Zusatzstoffe zu den Hauptbestandteilen können sie weiter unterteilt werden.

1 .Weiße Keramik
Keramiken mit Aluminiumoxid (Al2O3) als Hauptbestandteil werden als weiße Keramik bezeichnet, da ihre Farbe meist weiß ist. Hinsichtlich ihrer Zusammensetzung bestehen sie aus demselben Bestandteil (Al2O3) wie Rubine und Saphire in Schmuckstücken. Der größte Unterschied besteht darin, dass Rubin und Saphir eine Einkristallstruktur besitzen, während Aluminiumoxid polykristallin aufgebaut ist. Aluminiumoxid weist eine hohe Härte und stabile chemische Eigenschaften auf. Diese Merkmale können für die Hochgeschwindigkeits-Schlichtbearbeitung von Gusseisen genutzt werden.

2 .Schwarze Keramik
Keramiken, denen Aluminiumoxid Titankarbid (TiC) zugesetzt wurde, werden als schwarze Keramik bezeichnet, da sie meist schwarz sind. Durch die Zugabe von Titankarbid ist ihre Härte höher als die der weißen Keramik, und eine durch Wärme verursachte Verformung der Schneidenspitze kann selbst bei hohen Temperaturen unterdrückt werden. Dank dieser Eigenschaft können hochharte Materialien (bis zu HRC65) mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet werden.

3.Whisker-Keramik
Dabei handelt es sich um Keramiken, denen Aluminiumoxid Siliziumkarbid (SiC) zugesetzt wurde. Die Siliziumkarbide sind miteinander verflochten und verbunden, wodurch durch den Schneidstoß verursachte Risse unterdrückt und Schäden verhindert werden können. Außerdem weisen sie eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auf und werden daher häufig bei der Bearbeitung hitzebeständiger Legierungen eingesetzt.

Keramiken der Siliziumnitrid-Reihe
1. Siliziumnitrid-Keramiken
Keramiken mit Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptbestandteil weisen im Gegensatz zu Aluminiumoxid-Keramiken nadelförmige Partikel auf. Die Verflechtung der nadelförmigen Partikel kann durch den Schneidstoß verursachte Risse weitgehend unterdrücken und dadurch Schäden verhindern. Sie eignen sich für die Hochgeschwindigkeits-Schruppbearbeitung von Gusseisen.

2. SiAlon-Keramiken
Siliziumnitrid (Si3N4) werden Aluminium (Al) und Sauerstoff (O) zugesetzt. Die Anfangsbuchstaben der Bestandteile ergeben die Bezeichnung SiAlon-Keramiken (SiAlON). SiAlon weist wie Siliziumnitrid nadelförmige Partikel auf. Die nadelförmigen Partikel sind miteinander verflochten und verbunden, wodurch sie den beim Schneiden auftretenden Stößen standhalten können. Darüber hinaus ist die Hitzebeständigkeit durch die Zugabe von Aluminiumoxid besser als bei Siliziumnitrid. SiAlon eignet sich für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung hitzebeständiger Legierungen.

Keramische Schneidwerkzeuge müssen entsprechend dem zu bearbeitenden Material eingesetzt werden. Im Vergleich zu Hartmetall kann ihre Bearbeitungsgeschwindigkeit jedoch bis zu 20-mal höher sein. Die Auswahl geeigneter keramischer Werkzeuge kann die Produktionseffizienz erheblich steigern und gleichzeitig indirekt Kosten sparen, da weniger in Ausrüstung investiert werden muss.