Ermöglicht langlebigeres und produktiveres Drehen von Stahl mit neuen Hartmetall-Wendeplatten
Eine kürzlich von OpenText durchgeführte Umfrage ergab, dass 92% der Hersteller der Meinung sind, dass die soziale Verantwortung der Unternehmen (Corporate Social Responsibility, CSR) wichtig für ihren allgemeinen Ruf auf den Märkten ist. Obwohl das Drehen von Stahl von Natur aus ein Prozess ist, bei dem Abfälle anfallen, ist es für Hersteller möglich, ihre Nachhaltigkeit zu verbessern, ohne Kompromisse bei der Prozesssicherheit einzugehen - selbst unter den beispiellosen Herausforderungen von COVID-19. Hier erklärt Rolf Olofsson, Produktmanager bei Sandvik Coromant, die Weltmarktführer in der Metallbearbeitung eine andere Herangehensweise an das Ausdrehen von Stahl.
Nach Angaben der 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung wie von den Vereinten Nationen (UN) definiert, wird von den Herstellern erwartet, dass sie ihre Umweltauswirkungen minimieren und dabei über eine einfache Optimierung des Energieverbrauchs hinausgehen. Während CSR für Unternehmen wichtig ist, schätzt Sandvik Coromant, dass Hersteller zwischen 10% und 30% an Material während ihrer Bearbeitungsprozesse verschwenden, wobei die typische Bearbeitungseffizienz unter 50% liegt, einschließlich der Entwurfs-, Planungs- und Bearbeitungsphasen.
Was können die Hersteller also tun? Die UN-Ziele empfehlen zwei Hauptwege, die Faktoren wie Bevölkerungswachstum, endliche Ressourcen und die lineare Wirtschaft berücksichtigen. Der erste besteht darin, diese Herausforderungen mit Technologie zu bewältigen. Industrie 4.0-Konzepte - wie cyber-physische Systeme, Big Data oder das Internet der Dinge (IoT) - werden häufig als Weg zur Abfallreduzierung für Hersteller genannt.
Dabei ist jedoch noch nicht berücksichtigt, dass die meisten Hersteller noch keine modernen Maschinen mit digitalen Funktionen für ihre Stahldreharbeiten eingesetzt haben.
Die meisten Hersteller sind sich bewusst, wie wichtig die Wahl des Wendeplattentyps ist, um das Drehen von Stahl effizienter und produktiver zu machen, und wie sich dies auf die Gesamtleistung und die Werkzeugstandzeit auswirkt. Viele übersehen jedoch einen Aspekt, indem sie nicht das gesamte Werkzeugkonzept betrachten - von fortschrittlichen Wechselplatten über Werkzeughalter bis hin zu einfach einzuführenden digitalen Lösungen. Jeder dieser Faktoren kann dazu beitragen, das Drehen von Stahl nachhaltiger zu gestalten, indem der Energieverbrauch gesenkt und der Abfall minimiert wird.
Die Hersteller stehen beim Drehen von Stahl vor einer Reihe von Herausforderungen, wie z. B. mehr Teile pro Schneidkante aus einer einzigen Wendeschneidplatte zu erhalten, das Spanvolumen zu erhöhen, die Zykluszeiten zu reduzieren, die Lagerbestände zu optimieren und natürlich den Abfall zu minimieren.
Aber was wäre, wenn es einen Weg gäbe, all diese Herausforderungen zu meistern, aber mit dem Schwerpunkt auf mehr Nachhaltigkeit? Eine Möglichkeit, den Energieverbrauch zu senken, ist die Reduzierung der Schnittgeschwindigkeiten. Die Hersteller können die Produktivität aufrechterhalten, indem sie den Vorschub und die Schnitttiefe proportional erhöhen. Dies spart nicht nur Energie, sondern führt auch zu einer längeren Werkzeugstandzeit. Beim Drehen von Stahl hat Sandvik Coromant die Erfahrung gemacht, dass eine durchschnittliche Standzeiterhöhung von 25% in Verbindung mit einer zuverlässigen und vorhersehbaren Leistung den Materialabfall sowohl am Werkstück als auch an der Wendeschneidplatte minimieren kann.
Die richtige Wahl der Wendeschneidplatte trägt in gewissem Maße dazu bei, dies zu erreichen. Aus diesem Grund bietet Sandvik Coromant zwei neue Hartmetallsorten für das P-Drehen an, die als GC4415 und GC4425 bezeichnet werden, sein Programm erweitert. GC4425 bietet eine verbesserte Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Zähigkeit, während die Sorte GC4415 als Ergänzung zu GC4425 entwickelt wurde, wenn eine bessere Leistung und höhere Hitzebeständigkeit erforderlich sind.
Wichtig ist, dass beide Sorten bei zähen Werkstoffen wie Inconel und unlegiertem Edelstahl ISO-P eingesetzt werden können, die besonders komplex und schwierig zu bearbeiten sind. Die richtige Sorte kann bei der Bearbeitung einer größeren Anzahl von Werkstücken im Rahmen von Massen- und/oder Serienfertigungsprozessen helfen.
Die Sorte GC4425 bietet eine extrem hohe Prozesssicherheit, da sie eine intakte Schneidenlinie beibehält. Da die Wendeschneidplatte mehr Teile pro Schneidkante liefern kann, wird weniger Hartmetall verbraucht, um die gleiche Anzahl von Komponenten zu bearbeiten. Darüber hinaus verhindern Wendeschneidplatten mit konstanter und vorhersehbarer Leistung eine Beschädigung des Werkstücks, wodurch der Materialabfall minimiert wird. Beide Vorteile reduzieren die Menge des produzierten Ausschusses.
Darüber hinaus wurden sowohl bei GC4425 als auch bei GC4415 das Grundmaterial und die Beschichtung der Wendeschneidplatte so entwickelt, dass sie widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen sind. Dies reduziert die Auswirkungen, die zu übermäßigem Verschleiß führen, und infolgedessen ist das Material besonders gut bei der Aufrechterhaltung der Schneidkantenlinie bei höheren Temperaturen.
Die Hersteller müssen jedoch auch die Verwendung von Kühlmittel am Einsatz berücksichtigen. Bei der Verwendung eines Werkzeugs mit Kühlmittelzufuhr von oben und unten kann es sinnvoll sein, die Kühlmittelzufuhr von oben bei bestimmten Vorgängen abzuschalten. Die Hauptfunktionen des Kühlschmierstoffs sind die Spanabfuhr, die Kühlung und die Schmierung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstückmaterial.
Bei richtiger Anwendung wird die Produktion maximiert, die Prozesssicherheit erhöht und die Werkzeugleistung und Werkstückqualität verbessert. Die Verwendung von Werkzeughaltern mit Innenkühlung kann auch die Standzeit der Wendeschneidplatte verbessern.
Sowohl der GC4425 als auch der GC4415 verfügen über die zweite Generation der Inveio® Schicht, eine Tonerde (Al2O3) Beschichtung, die für die Bearbeitung entwickelt wurde. Die Untersuchung von Inveio auf mikroskopischer Ebene zeigt, dass die Oberfläche des Materials durch eine unidirektionale Kristallorientierung gekennzeichnet ist. Darüber hinaus wurde die Kristallorientierung mit der zweiten Generation der Inveio-Beschichtung erheblich verbessert. Noch stärker als zuvor ist jeder Kristall in der Aluminiumoxid-Beschichtung in die gleiche Richtung ausgerichtet, was eine starke Barriere gegen die Schneidzone darstellt.
Inveio bietet der Wendeschneidplatte eine bessere Verschleißfestigkeit und eine längere Standzeit. Werkzeuge mit längerer Standzeit sind natürlich vorteilhaft für die Senkung der Kosten pro Bauteil. Darüber hinaus enthält ihr Hartmetall-Grundmaterial einen hohen Anteil an recyceltem Hartmetall, was sie zu einer der umweltfreundlichsten Hartmetallsorten macht.
Um diese Behauptungen zu überprüfen, wurde die GC4425-Sorte von Sandvik Coromant-Kunden vor der Markteinführung getestet. Bei einem dieser Kunden handelte es sich um ein allgemeines Maschinenbauunternehmen, das sowohl die Wechselplatte eines Wettbewerbers als auch die GC4425-Wechselplatte bei der Herstellung von Druckwalzen einsetzte. Ein ISO-P-Typ wurde einer kontinuierlichen axialen Außenbearbeitung und einer halb-abrasiven Bearbeitung mit einer Schnittgeschwindigkeit (vc) von 200 m/min, einem Vorschub von 0,4 mm/omw (fn) und einer Schnitttiefe (ap) von 4 mm unterzogen.
Die Hersteller geben die Standzeit eines Werkzeugs in der Regel in Form der Anzahl der bearbeiteten Komponenten (Teile) an. Während das Hartmetall des Wettbewerbers 12 Teile bearbeitete, bevor es sich aufgrund plastischer Verformung abnutzte, produzierte die Wechselplatte von Sandvik Coromant 18 Teile, so dass 50% länger mit stabilem und vorhersehbarem Verschleiß arbeitete.
Das Beispiel zeigt, welche Vorteile sich ergeben, wenn die richtigen Bearbeitungselemente kombiniert werden, und wie Empfehlungen zu Werkzeugen und Schnittdaten der ersten Wahl von einem vertrauenswürdigen Partner wie Sandvik Coromant dazu beitragen können, Prozesssicherheit zu erreichen und auch den Zeitaufwand für die Suche nach den richtigen Werkzeugen zu reduzieren. Auch Online-Ressourcen haben sich als beliebt erwiesen, um Herstellern bei der Bestimmung der besten Wechselplatten und -typen für ihre Anforderungen zu helfen, wie zum Beispiel die CoroPlus® Werkzeug-Handbuch.
Um die Prozessüberwachung selbst zu unterstützen, hat Sandvik Coromant CoroPlus® Prozesskontrolle eine Software entwickelt, die die Bearbeitung in Echtzeit überwacht und bei bestimmten Problemen nach programmierten Protokollen vorgeht, z. B. die Maschine anhält oder ein abgenutztes Schneidwerkzeug austauscht.
Dies bringt uns zur zweiten Empfehlung der UN für nachhaltigere Instrumente: der schrittweise Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft, in der Abfallprodukte als Rohstoffe betrachtet und in einen ressourcenneutralen Kreislauf zurückgeführt werden. Es wird immer deutlicher, dass eine Kreislaufwirtschaft sowohl gut für die Umwelt als auch profitabel für die Hersteller ist.
Dazu gehört auch das Recycling von Vollhartmetallwerkzeugen - schließlich sind wir alle Gewinner, wenn verschlissene Werkzeuge nicht auf Mülldeponien und Müllhalden landen. GC4415 und GC4425 enthalten beide einen erheblichen Anteil an recyceltem Hartmetall. Für die Herstellung neuer Werkzeuge aus recyceltem Vollhartmetall werden 70% weniger Energie benötigt als für die Herstellung aus neuen Rohstoffen, und das bedeutet auch, dass 40% weniger Kohlendioxid ausgestoßen wird.
Dann gibt es noch die Hartmetall-Recyclingprogramm von Sandvik Coromant, das allen Kunden weltweit zur Verfügung steht. Das Unternehmen kauft verschlissene Wendeschneidplatten und runde Hartmetallwerkzeuge von seinen Kunden zurück, unabhängig von deren Herkunft. Dies ist wirklich notwendig, wenn man bedenkt, wie knapp und endlich die Rohstoffe sein werden, vor allem auf lange Sicht. Die geschätzten Vorräte an Wolframkarbid beispielsweise belaufen sich auf etwa 7 Millionen Tonnen, was bedeutet, dass sie noch etwa 100 Jahre lang verbraucht werden können. Durch die Recycling-Initiative hat Sandvik Coromant mit seinem Rückkaufprogramm für Vollhartmetall eine Kreislauffähigkeit von 80% erreicht.
Trotz der derzeitigen Unsicherheiten auf dem Markt dürfen die Hersteller ihre anderen Verpflichtungen, einschließlich der sozialen Verantwortung, nicht vergessen. Glücklicherweise können Hersteller mit einem neuen Ansatz in Bezug auf Werkzeuge und die richtigen Vollhartmetall-Wendeschneidplatten ihre Nachhaltigkeit verbessern, ohne die Prozesssicherheit zu beeinträchtigen - und das sogar noch effektiver angesichts der Herausforderungen, die durch COVID-19 auf dem Markt entstehen.
Siehe Die Website von Sandvik Coromant für weitere Informationen.
Nehmen Sie rechtmäßigen Kontakt auf mit Sandvik Coromant BeNeLux.