Was ist Schnellarbeitsstahl?
Schnellarbeitsstahle gehören zu den Werkstoffen, die für Schneidwerkzeuge in der Metallbearbeitung verwendet werden.
Er wurde entwickelt, um einen Werkstoff für Werkzeuge bereitzustellen, die das Schneiden von metallischen Werkstoffen bei höheren Geschwindigkeiten ermöglichen. Schnellarbeitsstähle sind Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und Legierungselementen. Er wird im Englischen als „highspeed steel“ und daher manchmal kurz als „HSS“ bezeichnet.
Grundsätzlich kann er für die meisten Werkstückmaterialien verwendet werden, allerdings muss die Schnittpunkttemperatur unter 600 °C liegen, da die Härte des Stahls bei Temperaturen über etwa 600 °C schnell abnimmt.
Anwendungen von Schnellarbeitsstählen
Schnellarbeitsstähle sind, wie der Name schon sagt, Werkstoffe, die für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung entwickelt wurden. Sie werden häufig für Schneidwerkzeuge und Klingen verwendet. Zum Zeitpunkt seiner Entwicklung wurde er für das Hochgeschwindigkeits-Schneiden entwickelt, aber heutzutage sind Hartmetallwerkzeuge, die Hartmetall verwenden, besser für das Hochgeschwindigkeitsschneiden geeignet.
Schnellarbeitsstähle können daher mit hohen Geschwindigkeiten schneiden. Sie werden nicht nur für Schneidwerkzeuge, sondern auch für Kaltbearbeitungswerkzeuge und für Formen für die Kunststoffverarbeitung verwendet.
Eigenschaften von Schnellarbeitsstählen
Schnellarbeitsstähle sind die härteste Stahlsorte, aber sie sind weicher und zäher als Hartmetall und daher bei der Bearbeitung stoßfester. Dies hat den Vorteil, dass die Werkzeuge weniger anfällig für Defekte wie Risse, Ausbrüche und Brüche sind, und Schnellarbeitsstähle sind überlegen, wenn Zerspanungsfestigkeit erforderlich ist oder die Kosten niedrig gehalten werden sollen.
Andererseits hat er den Nachteil, dass er bei der Bearbeitung hitzeempfindlich ist, da er bei Temperaturen über 600 °C schnell an Härte verliert. Daher muss darauf geachtet werden, dass das Werkzeug nicht erhitzt wird, z. B. durch Verringerung der Schnittgeschwindigkeit und Verwendung eines geeigneten Kühlmittels.
Im Vergleich zu Werkzeugen aus Hartmetall, die in Bezug auf Schnittgeschwindigkeit, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit überlegen sind, haben Schnellarbeitsstähle viele Nachteile: Vor allem bei der Bearbeitung von Massenteilen, bei denen sich die Bearbeitungseffizienz direkt auf die Kosten auswirkt, können mit Hartmetallwerkzeugen mehr Teile in der gleichen Zeit bearbeitet werden. Obwohl Hartmetallwerkzeuge pro Werkzeug mehr kosten, sind sie in vielen Fällen aufgrund ihrer längeren Lebensdauer und schnelleren Bearbeitung in Bezug auf die Kosten überlegen.
Arten von Schnellarbeitsstählen
Schnellarbeitsstähle lassen sich grob in zwei Arten unterteilen: Wolfram-Basis (W-Basis) und Molybdän-Basis (Mo-Basis):
1. Wolfram-Basis
Wolfram-Schnellstähle sind kohlenstoffreiche Stähle, denen Wolfram oder andere Elemente zugesetzt wurden. 18 % Wolfram ist der Basistyp, auch bekannt als 18-4-1-Typ, wobei 18 für Wolfram, 4 für Chrom (Cr) und 1 für Vanadium (V) steht. Er wird hauptsächlich für Drehwerkzeuge verwendet.
2. Molybdän-Basis
Schnellarbeitsstähle auf Molybdänbasis wurden als kostengünstigere Version von Stählen auf Wolframbasis entwickelt. Sie enthalten etwa 5 % Molybdän und 6 % Wolfram. Im Vergleich zu Stählen auf Wolframbasis weist er eine höhere Härte und Viskosität auf und ist schlagzäh, so dass er für Bohrer verwendet wird, die Stößen ausgesetzt sind.
Der Zusatz von Kobalt zu Wolfram- und Molybdänbasisstählen erhöht deren Verschleißfestigkeit im Vergleich zu Stählen ohne Kobalt und sie werden gewählt, wenn eine höhere Verschleißfestigkeit erforderlich ist.
Weitere Informationen zu Schnellarbeitsstählen
Härte von Schnellarbeitsstählen
Schnellarbeitsstähle haben eine Vickershärte von 722 HV. S45C, ein Kohlenstoffstahl, der häufig für allgemeine Stähle verwendet wird, hat eine Härte von 201-269 HV und ist damit unter den Stählen sehr hart.
Hartmetall hat eine Härte von 1700-2050 HV und ist damit etwa dreimal so hart wie Schnellarbeitsstahl. Damit ist es das am häufigsten verwendete Werkzeug bei Zerspanungsarbeiten, aber in Situationen, in denen die Bearbeitungszeit nicht so kritisch ist wie bei Prototypen und Einzelstücken hat es eine nicht so lange Lebensdauer und ist nicht kosteneffizient. Schnellarbeitsstahle stehen daher in Bezug auf die Stückkosten und das einfache Nachschleifen mit einer Schleifmaschine an zweiter Stelle nach den Werkzeugen aus Hartmetall.