Kann ein Formgewindebohrer für Gusseisen verwendet werden?

Kann ein Formgewindebohrer für Gusseisen verwendet werden? Diese Frage stellt sich in der Zerspanungsindustrie häufig, und als Lieferant von Formgewindebohrern bin ich hier, um eine umfassende Antwort zu geben.

Grundlegendes zum Formen von Gewindebohrern

Bevor Sie sich mit der Frage befassen, ob Gewindebohrer für Gusseisen verwendet werden können, ist es wichtig zu verstehen, was Gewindebohrer sind. AGewindeformender Gewindebohrerist ein Werkzeug, mit dem Gewinde in einem Werkstück erzeugt werden, indem Material verdrängt und nicht geschnitten wird. Dieser Vorgang wird als Kaltumformung bezeichnet. Bei Verwendung eines Formgewindebohrers wird das Material zur Seite gedrückt, um die Gewindeform zu formen, was zu einem glatteren und stärkeren Gewinde führt als bei Gewindebohrern.

Die Vorteile der Verwendung von Formgewindebohrern sind zahlreich. Sie produzieren Gewinde mit besserer Ermüdungsbeständigkeit, da das Material durch die Kaltumformung gehärtet wird. Dadurch sind die Fäden haltbarer und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie unter Belastung versagen. Darüber hinaus erzeugen Formgewindebohrer keine Späne, was bei vielen Bearbeitungsvorgängen ein erheblicher Vorteil sein kann. Späne können Probleme wie ein Verstopfen des Gewindebohrers, Kratzer auf der Werkstückoberfläche und zusätzliche Reinigungsschritte verursachen.

Eigenschaften von Gusseisen

Gusseisen ist eine Gruppe von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2 %. Es ist bekannt für seine hervorragende Gießbarkeit, hohe Verschleißfestigkeit und sein gutes Dämpfungsvermögen. Es gibt verschiedene Arten von Gusseisen, darunter Grauguss, Weißguss, Sphäroguss und Temperguss, jede mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften.

Grauguss ist die häufigste Art. Es hat eine Graphit-Mikrostruktur in Form von Flocken, die ihm eine gute Bearbeitbarkeit verleiht, es aber auch spröde macht. Weißes Gusseisen hingegen weist eine harte und spröde Karbidmikrostruktur auf, was die Zerspanung erschwert. Sphäroguss enthält Graphit in Form von Knötchen, was ihm im Vergleich zu Grauguss eine bessere Duktilität und Zähigkeit verleiht. Temperguss wird durch Wärmebehandlung von weißem Gusseisen hergestellt, was zu einem duktileren Material führt.

Verwendung von Formgewindebohrern für Gusseisen: Die Herausforderungen

Die größte Herausforderung bei der Verwendung eines Formgewindebohrers für Gusseisen ist die Sprödigkeit des Materials. Wie bereits erwähnt, arbeiten Formgewindebohrer durch Materialverdrängung. Voraussetzung dafür ist, dass das Material eine gewisse Duktilität aufweist, damit es ohne Rissbildung verformt werden kann.

Grauguss ist mit seiner plättchenartigen Graphitstruktur relativ spröde. Beim Einsatz eines Formgewindebohrers für Grauguss besteht ein hohes Risiko, dass das Material während des Gewindeformprozesses reißt oder abplatzt. Die zur Materialverdrängung erforderliche Kraft kann dazu führen, dass die Graphitflocken als Spannungskonzentratoren wirken und so zur Ausbreitung von Rissen führen.

Noch problematischer ist weißes Gusseisen. Die harte und spröde Mikrostruktur des Hartmetalls macht es nahezu unmöglich, mit einem Formgewindebohrer Gewinde zu formen. Die hohe Härte von weißem Gusseisen würde eine extrem hohe Umformkraft erfordern, die den Gewindebohrer beschädigen und zu Rissen im Werkstück führen könnte.

Verwendung von Formgewindebohrern für Gusseisen: Die Möglichkeiten

Beim Einsatz von Formgewindebohrern in Gusseisen sind jedoch nicht alle Hoffnungen verloren. Sphäroguss und Temperguss bieten aufgrund ihrer besseren Duktilität ein größeres Potenzial für den Einsatz von Formgewindebohrern.

Sphäroguss mit seiner Kugelgraphitstruktur kann einer gewissen Verformung standhalten, ohne dass es zu Rissen kommt. Die Graphitkügelchen wirken als Spannungsabbaumittel und verringern die Wahrscheinlichkeit der Rissausbreitung. Beim Einsatz eines Formgewindebohrers für duktiles Gusseisen ist es wichtig, die richtige Gewindebohrergeometrie auszuwählen und die entsprechende Umformkraft anzuwenden. Ein Gewindebohrer mit einem richtigen Steigungswinkel und Nutendesign kann dazu beitragen, die Umformkraft gleichmäßiger zu verteilen und so das Risiko von Rissen zu verringern.

Temperguss kann aufgrund seiner im Vergleich zu Grau- und Weißguss verbesserten Duktilität ebenfalls ein Kandidat für die Gewindeformung sein. Ähnlich wie bei duktilem Gusseisen kommt es darauf an, den richtigen Gewindebohrer zu verwenden und die richtige Kraft anzuwenden.

Zu berücksichtigende Faktoren bei der Verwendung von Gewindeformern für Gusseisen

1. Tippen Sie auf Material und Beschichtung: Das Material und die Beschichtung des Formgewindebohrers spielen eine entscheidende Rolle. Üblicherweise werden Gewindebohrer aus Schnellarbeitsstahl (HSS) verwendet, für anspruchsvollere Anwendungen sind jedoch möglicherweise Gewindebohrer aus Hartmetall die bessere Wahl. Hartmetall-Gewindebohrer sind härter und verschleißfester und halten den hohen Kräften stand, die beim Formen von Gewinden auf Gusseisen auftreten. Beschichtungen wie Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumtitannitrid (AlTiN) können die Leistung des Gewindebohrers weiter verbessern, indem sie Reibung und Verschleiß reduzieren.
2. Schmierung und Kühlung: Bei der Verwendung von Formgewindebohrern für Gusseisen sind eine ordnungsgemäße Schmierung und Kühlung unerlässlich. Schmierstoffe tragen dazu bei, die Reibung zwischen Gewindebohrer und Werkstück zu verringern, was wiederum die Umformkraft und die Wärmeentwicklung verringert. Kühlmittel können auch dabei helfen, Wärme abzuleiten, wodurch eine Überhitzung des Gewindebohrers verhindert und seine Werkzeuglebensdauer verlängert wird.
3. Bearbeitungsparameter: Die Bearbeitungsparameter wie Spindeldrehzahl, Vorschub und Umformkraft müssen sorgfältig ausgewählt werden. Eine zu hohe Spindeldrehzahl kann zu übermäßiger Wärmeentwicklung und Werkzeugverschleiß führen, während eine zu niedrige Vorschubgeschwindigkeit möglicherweise nicht für eine ausreichende Materialverdrängung sorgt. Die Umformkraft sollte je nach Gusseisensorte und Gewindebohrergröße angepasst werden.

Fallstudien

Schauen wir uns einige Beispiele aus der Praxis für die Verwendung von Formgewindebohrern in Gusseisen an. Ein produzierendes Unternehmen produzierte Bauteile aus Sphäroguss. Anfangs verwendeten sie Gewindebohrer, hatten jedoch Probleme mit der Spanabfuhr und der Gewindequalität. Nach der Umstellung auf Formgewindebohrer stellten sie eine deutliche Verbesserung der Gewindequalität fest. Die Gewinde wurden glatter und die Ermüdungsfestigkeit der Bauteile erhöht. Das Unternehmen meldete außerdem eine Verkürzung der Produktionszeit, da es sich nicht mehr mit Chipproblemen befassen musste.

Ein weiterer Fall betraf eine kleine Werkstatt, die an Teilen aus Temperguss arbeitete. Durch den Einsatz eines hartmetallbeschichteten Formgewindebohrers und der entsprechenden Schmierung konnten hochwertige Gewinde ohne Rissbildung geformt werden. Dies verbesserte nicht nur die Gesamtqualität ihrer Produkte, sondern reduzierte auch die Kosten für Nacharbeiten.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung eines Formgewindebohrers bei Gusseisen zwar Herausforderungen darstellt, unter den richtigen Bedingungen jedoch möglich ist. Sphäroguss und Temperguss eignen sich aufgrund ihrer besseren Duktilität besser für die Gewindeformung. Durch sorgfältige Auswahl des Gewindebohrermaterials, der Beschichtung, der Schmierung und der Bearbeitungsparameter ist es möglich, bei diesen Gusseisensorten qualitativ hochwertige Gewinde zu erzielen.

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Referenzen

• „Bearbeitung von Gusseisen“ – ASM-Handbuch, Band 16
• „Gewindeformen: Prinzipien und Anwendungen“ – Society of Manufacturing Engineers