Edelstahl:
beliebt in der Anwendung,
anspruchsvoll in der Bearbeitung
Edelstahl, rost- und säurebeständige Stähle, Inox: wo ist da der Unterschied?
Edelstahl: z. B. X2CrNi12 (1.4003)
- Hoher Reinheitsgrad (geringer Schwefel- und Phosphorgehalt, unter 0.025%), ist nicht zwangsläufig auch ein rostfreier Stahl
Rostfreier Stahl / Inox: z.B. X6Cr17
- Korrosionsschutz durch z.B. Chrom (mind. 12%)
Rost- und säurebeständiger Stahl / Inox: z.B. X2CrNiMo18-14-3 (316L)
- Korrosionsschutz durch z.B. Chrom (mind. 12%) oder Nickel
- Säureschutz durch z.B. durch hohe Anteile an Legierungselemente (Chrom, Nickel, Kupfer und Titan)
Rostfreier Edelstahl: z.B. X2CrNiMo18-14-3 (316LM)
- Kombination von hohem Reinheitsgrad und Korrosionsschutz
Oft werden diese Begriffe allerdings als Synonyme verwendet. Auch in unseren Texten wird häufig kein Unterschied gemacht d.h. wenn wir von „Edelstahl“ sprechen, sind oft „Rost- und säurebeständige Stähle“ bzw. „Rostfreie Edelstähle“ gemeint.
Inox ist aus dem Französischen (inoxydable) entliehen, heisst „nicht oxidierbar“ und wird im Deutschen sowohl für „rost- und säurebeständige Stähle“ als auch für Edelstahl verwendet.
Die Charakteristiken
Rost- und säurebeständige Stähle (R&S) zeichnen sich generell aus durch eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion und Säuren, wobei gilt: je höher der Nickelanteil ist, desto besser die Resistenz. Sie verfügen über eine hohe Zähigkeit, und eine niedrige elektrische oder Wärmeleitfähigkeit. Auch wegen ihrer guten Umformbarkeit werden sie immer häufiger im Maschinenbau oder im Haushalt angewendet. Die Korrosionsbeständigkeit macht sie interessant für die Lebensmittel-, Medizin- und die chemische Industrie oder auch für den Uhren- und Schmuckbereich.
Zu unterscheiden ist zwischen drei Arten von nichtrostenden Stählen, die über unterschiedliche Eigenschaften verfügen:
Ferritischer nichtrostender Stahl
- Materialbeispiel: X6Cr17 (1.4016)
- Korrosionsschutz: mittel „korrosionsträge“
- Nicht härtbar durch Wärmebehandlung
- Magnetisch
- Mittlere Wärmeleitfähigkeit
- Gute Wärme- und Kaltumformbarkeit
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- Leicht zerspanbar (ähnlich niedrig legierte Stähle)
- Haupteinsatzgebiete: Achsen, Wellen,
- Materialkosten: mittel
Martensitischer nichtrostender Stahl
- Materialbeispiel: X90CrMoV8 (1.4112)
- Korrosionsschutz: mittel bis hoch
- Härtbar
- Magnetisch
- Mittlere Wärmeleitfähigkeit
- Wärme- und Kaltumformbarkeit: mittel
- Wärmeausdehnungskoeffizient: niedrig
- Mechanische Eigenschaften: gut (hohe Zugfestigkeit)
- Zähigkeit: hoch auch bei tiefen Temperaturen
- Zerspanbarkeit: ungehärtet gut , Schwierigkeit steigt mit zunehmenden Legierungsanteilen
- Haupteinsatzgebiete: Turbinenbau, Pumpenteile, Energietechnik, Nahrungsmittelindustrie, Haushaltgeräte, Medizintechnik
- Materialkosten: mittel
Austenitischer nichtrostender Stahl
- Materialbeispiel: X2CrNiMo 18-14-3 (1.4435)
- Korrosionsschutz: hoch
- Säurebeständigkeit: mittel bis hoch
- Nicht härtbar durch Wärmebehandlung
- Nicht magnetisch
- Wärmeleitfähigkeit: niedrig
- Wärme- und Kaltumformbarkeit: sehr gut
- Wärmeausdehnungskoeffizient: hoch
- Mechanische Eigenschaften. Gut (hohe Zugfestigkeit, Bruchzähigkeit)
- Zähigkeit: hoch auch bei tiefen Temperaturen
- Zerspanbarkeit: schwierig
- Haupteinsatzgebiete: Turbinenbau, Luftfahrt, Energietechnik, Präzisionsinstrumente, Medizintechnik
- Materialkosten: hoch
Die Herausforderung
So sehr diese erwähnten Qualitäten in der Verwendung geschätzt werden, so anspruchsvoll sind sie in der Bearbeitung. Eine effiziente Bearbeitung scheitert oft an der schlechten Wärmeleitfähigkeit (austenitische Stähle), an der Neigung zur Kaltverfestigung der Oberfläche und am zäh-elastischen Verhalten dieser Materialien. Die Konsequenzen für die Werkzeuge sind zum Beispiel eine Überhitzung an den Schneiden, die Bildung von Aufbauschneiden, ein hoher Verschleiss und speziell beim Bohren das Verklemmen von langen Spänen in den Spannuten. Viele der heute verfügbaren Spiralbohrertypen oder Fräser eignen sich nur bedingt für die Bearbeitung dieser Materialien.
Die Lösung
Um eine effiziente Lösung für die Zerspanung auch in kleinen Durchmessern anbieten zu können, die den Zusatz „bestens geeignet für rostfreie Stähle“ auch wirklich verdient, hat Mikron Tool bei der Werkzeugentwicklung verschiedene Faktoren einbezogen und gleichzeitig den Bearbeitungsprozess klar definiert. Dies gilt beim Zentrieren genauso wie beim Fräsen, Entgraten oder beim Bohren in Edelstahl.
Das Hartmetall
Die von Mikron Tool verwendeten Hartmetalle für die Bearbeitung von rostfreien Stählen sind resistent gegen Wärmeschock und verfügen gleichzeitig über eine hohe Biegefestigkeit sowie Bruchzähigkeit.
Die Geometrie
Die Geometrie ist von den Zerspanungsspezialisten so ausgelegt, dass keine hohen Schnittkräfte notwendig sind, das Werkzeug über eine hohe Stabilität verfügt und die Schneiden einen guten Spanbruch garantieren. Die Nutenform (z.B. beim Bohrer) fördert ausserdem die Abfuhr der Späne aus der Zerspanungszone.
Die Kühlung
Auf die Kühlung wird bei der Entwicklung speziell geachtet. Sie ist wenn immer möglich im Werkzeug integriert, sei es mittels Kühlkanälen bis an die Spitze des Werkzeuges, sei es durch den Schaft mit Austritt des Kühlmittels am Konus. Dies ist die beste Gewähr dafür, dass keine Überhitzung des Werkzeuges an den Schneiden stattfindet und die Späne regelmässig aus dem Bearbeitungsbereich weggespült werden. Nicht immer verfügt der Anwender aber über eine entsprechend ausgerüstete Maschine. Aus diesem Grund gibt es zum Beispiel den Kleinbohrer CrazyDrill SST-Inox sowohl in einer Version „Bohrer mit Innenkühlung“ als auch in einer Ausführung für externe Kühlmittelzuführung.
Die Beschichtung
Die Beschichtungen werden so gewählt, dass sie temperatur- und oxidationsresistent sind mit einem hohen Widerstand gegen Verschleiss sowie einer tiefen Adhäsion zu Metallen.
Der Bearbeitungsprozess
Der von Mikron Tool empfohlene Bearbeitungsprozess wird immer in praktischen Tests ermittelt mit dem Fokus auf ein bestmögliches Verhältnis von Bearbeitungszeit, Prozesssicherheit und Standzeit. Konkret bedeutet das: hohe Schnitt- und Vorschubsgeschwindigkeiten vereint mit der Garantie einer guten Kühlung der Schneiden und gleichzeitig einem guten Spänefluss, um das Verklemmen in den Spannuten verhindern.
Die Anwendungsbereiche
- Uhrenindustrie: Gehäuse, Armbänder
- Automobil: Einspritzsysteme, Bremsen, Ein- und Auslassventile, Bremsscheiben
- Lebensmittelindustrie: Filter, Siebe
- Chemische Industrie: Ventile
- Medizin: Implantate, Infusionsnadeln, chirurgische Instrumente
- Befestigungselemente: Schrauben, Bolzen,
- Allg. Maschinenbau: Ventile, Führungen
- Energieerzeugung: Turbinen
Anwendungsbeispiele
Uhrenindustrie
Uhrengehäuse (z. B. Bohrung Ø 1 mm (.0393”) / Bohrtiefe 1.5 mm (.0591”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Bohrung für Glieder für Uhrenband (z.B. Ø 1.0 mm (.0393”) / 20 mm (.787”) tief in rostfreiem austenitischen Stahl, X8CrNiS18-9, 1.4305, AISI 303)
Bohrung von Uhrenbandgliedern (z.B. Ø 1 mm (.039“) / 3 mm (.118“) tief in rostfreiem austenitischen Stahl, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Uhrenarmband (z.B. Fräsen Ø 3 mm (.118”)in rostfreiem austenitischen Stahl, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Medizintechnik
DHS-Schraube, Bohrung für Kirschnerdraht (z.B. Bohrung Ø 2.7 mm (.106”) / Bohrtiefe 40 x d in rostfreiem austenitischen Stahl X2CrNiMo18-14-3, 1.4441, AISI 316L
Chirurgisches Instrument (z.B. Bohrung Ø 0.3 mm (.0118”) / 1.8 mm (.0709”) tief in rostfreiem austenitischen Stahl X5CrNi18-10, 1.4301)
- Mit CrazyMill Cool
Bauteil für Endoskop (z.B. Fräsen einer Formnute Ø 0.8 mm (.0315”) / 8.8 mm (.346”) lang in rostfreiem martensitischen Stahl, X105CrMo17, 1.4125)
Rastklammer (z.B. innere Formbohrung mit Radius und Passung mit Bohrformreiberin rostfreiem martensitischen Stahl, X39CrMo17-1, 1.4122)
Dentaltechnik
- Mit CrazyDrill Flex
Handstück Dentalbohrer (z.B. Pilotbohrung in Schräge Ø 1.3 mm (.0512”) / Bohrtiefe 2 mm (.0787”) für anschliessende Bohrung in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNiCuNb17-4-4, 1.4548)
Luft- und Raumfahrt
Einspritzdüse (z.B. Ø 0.65 mm (.0256”) / 11 mm (.433”) tief in rostfreiem Stahl AISI 303, X2CrNiMo 18-9-2, 1.4305)
Automotive
- Mit CrazyMill Cool
Kraftstoffeinspritzung (z. B. Fräsen verschiedener Nuten Ø 2.5 mm (.0984”) / Frästiefe 2.5 mm (.0984”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Kupplungsstück (z.B. Bohrung Ø 3.9 mm (.154“), Bohrtiefe 18 mm (.709“) in rostfreiem martensitischen Stahl X14CrMoS-17, 1.4104, AISI 430F)
Einspritzteil (z.B. Stufenbohren Ø 2.8 – 4 mm (.110” - .157”) / Bohrtiefe 11 mm (.433”) in rostfreiem martensitischen Stahl, X20Cr13, 1.4021, AISI 420)
Druckrohrstutzen (z.B. Fertigreiben für höchste Durchmesserpräzision und Oberflächengüte Ø 5.515 mm (.217”) / Bohrtiefe 40 mm (1.575”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Maschinenbau
Verriegelungsbolzen (z.B. Entgraten einer Querbohrung Ø 1 mm (.0393”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Lebensmittelindustrie
Dampfventil für Kaffeemaschine (z.B. eine Bohrung Ø 2.75 mm (.108“), Bohrtiefe 15 x d, in rostfreiem martensitischen Stahl AISI 340)
Ventilteil Kaffeemaschine (z.B. eine Bohrung mit unterschiedlichen Durchmessern / Bohrtiefe 28 mm (1.102”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Hydraulik
- Mit CrazyDrill SST-Inox / schräge Pilotbohrung mit CrazyDrill Crosspilot
Schutzblende (z.B. Bohrung Ø 0.4 mm (.0157”) / Bohrtiefe 0.9 mm (.0354”) in rostfreiem austenitischen Stahl, X5CrNiMo17-12-2, 1.4401, AISI 316)
Hydraulik Komponente (z.B. Bohrung Ø 4 mm (.157“), Bohrtiefe 10 x d in rostfreiem austenitischen Stahl X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Die Produkte
Mikron Tool bietet eine Palette an standardisierten Werkzeugen, die speziell für die Zerspanung von sogenannt schwierigen Materialien entwickelt wurden und sich für die Bearbeitung von rost- und säurebeständigen Stählen eignen.
Vielfältig sind auch die Möglichkeiten von kundenspezifischen Werkzeugen wie Bohrer, Stufenbohrer, Fräser, Reiber, Entgratwerkzeuge, Drehwerkzeuge, Formwerkzeuge und kombinierte Werkzeuge.
- Zentrieren im Durchmesserberreich von 0.3 bis 6 mm (.0118" bis .236"), Zentrierwerkzeug mit Innenkühlung
- Pilotbohren im Durchmesserbereich von 0.2 bis 2 mm (.008" bis .0787"), Bohrtiefe bis 3 x d, Bohrer mit Innenkühlung, mit 90° Senkung
- Pilotbohren im Durchmesserbereich von 1 bis 6.35 mm (.039“ bis .25“), Bohrtiefe 3 x d, Bohrer mit Innenkühlung, mit 90° Senkung
- Pilotbohren in unregelmässigen, schrägen und gekrümmten Oberflächen im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6.35 mm (.0157" bis .25")
- Bohren im Durchmesserbereich von 0.2 bis 2 mm (.008" bis .0787"), Bohrtiefe bis 12 x d, mit oder ohne Innenkühlung
- Bohren im Durchmesserbereich von 1 bis 6.35 mm (.039“ bis .25“), Bohrtiefe bis 40 x d, Bohrer mit Innenkühlung
- Tieflochbohren im Durchmesserbereich von 0.75 bis 6 mm (.0295" bis .2362"), Bohrtiefe bis 15 x d, Bohrer mit Innenkühlung
- Tieflochbohren im Durchmesserbereich von 1 bis 6 mm (.0393" bis .2362"), Bohrtiefe bis 15 x d, Bohrer mit Innenkühlung
- Mikrotieflochbohren im Durchmesserbereich von 0.2 bis 1.2 mm (.008" bis .0472"), Bohrtiefe bis 50 x d, Bohrer mit Innenkühlung
- Nuten-, Wandungs- und Taschenfräsen im Durchmesserbereich von 0.3 bis 8 mm (.0118" bis .315"), zylindrisch und torisch, Frästiefen bis 5 x d, Fräser mit Innenkühlung
CrazyMill Cool Zylindrisch & Torisch
- Kopier- und Wandungsfräser im Durchmesserbereich von 0.3 bis 8 mm (.012“ bis .315“), Frästiefen bis 5 x d, Fräser mit Innenkühlung
- Bis 1 x d senkrecht ins Material eintauchen, Bohrfräser im Durchmesserbereich von 1 bis 8 mm (0.039“ - .315“), Frästiefen bis 2.5 x d, Fräser mit Innenkühlung
- Anfasen und Entgraten vorder- und rückseitig im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6 mm (.0157" bis .2362")
- Kundenspezifische Werkzeuge im Durchmesserbereich von 0.1 bis 32 mm (.0039" bis 1.2598")
Je nach Anwendung eignen sich auch andere Werkzeuge der CrazyLinie für die Bearbeitung von rostfreien Stählen. Kontaktieren Sie uns hier, um mehr über diese Möglichkeiten zu erfahren.