16/01/2018

Durit Hartmetall GmbH

Federstahl trifft Hartmetall. Kräftemessen im Fertigungstakt.

Oft dauert das Ganze nur einige Sekunden. Zeit genug für ein Kräftemessen zwischen zwei Werkstoffen, bei dem es vor allem um die bessere Verschleißfestigkeit geht. Wie in vielen industriellen Prozessen kommt es auch bei der Herstellung von technischen Federn zu abrasiven Vorgängen, ausgelöst durch das Zusammentreffen von Federstahl und Hartmetall.

Federstahldraht besitzt eine besondere Elastizität, gute Verformungseigenschaften, eine vergleichsweise hohe Härte sowie eine beachtliche Bruch- und Zugfestigkeit. Ideale Voraussetzungen, um Federn für eine Fülle von Anwendungen und Beanspruchungen herzustellen. Mag das Endprodukt auch begeistern, so können sich bei der Bearbeitung des Materials durch die hohe Abriebneigung des Federstahls möglicherweise Probleme ergeben. Das bedeutet in der Konsequenz, dass sich hochfester Federstahl am besten mit extrem verschleißbeständigen Werkzeugen bearbeiten lässt, die diesen Merkmalen gewachsen sind.

In Härte und Druckfestigkeit kaum zu schlagen

Hier nun kommt Hartmetall ins Spiel. Je nach Zusammensetzung und Gefügestruktur verfügen die zahlreichen Hartmetallsorten über unterschiedliche Spezifikationen. Aufgrund ihrer Vielfalt bieten die Legierungen, die sich zumeist aus Wolframkarbid und Kobalt als Bindemittel zusammensetzen, ein umfangreiches Spektrum an Härten. Die Bandbreite reicht von eher weichen Sorten mit einer Härte von 750HV30 bis hochverschleißfesten Qualitäten mit einer Härte von bis zu 2000HV30.

Zu den herausragenden Eigenschaften des Hartmetalls überhaupt gehört die Druckfestigkeit. Mit bis zu 7000 N/mm² erreicht sie einen Wert, der nur vom Diamanten getoppt werden kann. Auch die Materialdichte im Endprodukt, begünstigt durch die hohe Dichte des Wolframkarbids, liegt um 100% höher als die Dichte von Stahl.

Fasst man die Summe der Vorteile zusammen, ist Hartmetall die optimale Lösung für alle Anwendungen, bei denen ein ausgezeichnetes Verschleißverhalten und außerordentliche Härte gefordert werden. In der Praxis überzeugen Bauteile und Werkzeuge aus Hartmetall durch überdurchschnittliche Standzeiten. So schaffen innovative Hartmetallsorten unter anderem 30 Millionen Hübe ohne Nachschleifen beim Stanzen von 0,05 mm dicken Blech aus rostfreiem Federstahl mit 1400 bis 2000 MPa Zugfestigkeit.

Zwei Fertigungsverfahren in der Praxis

Zurück zu Federfertigung. Druckfedern zum Beispiel werden aus runden, ovalen oder vierkant Federstahldrähten hergestellt, wobei es zwei unterschiedliche Verfahren gibt. Entweder wird das Material durch Winden um einen Dorn oder mit Hilfe von Drahtführungsstiften in jede gewünschte Form gebracht.

Im Einzelnen funktionieren die Fertigungsmethoden folgendermaßen: Beim Winden handelt es sich eine bestimmte Umformtechnik, bei der der Draht über Einzugsrollen und die Drahtführung an die Windestation geleitet wird. Windestifte bringen den Werkstoff auf eine Kreisbahn, wo er zu einem Teilstück mit dem gewünschten Federdurchmesser umgeformt wird. Da der verwendete Stahldraht zurückfedert, müssen die Windestifte übrigens einen Radius haben, der kleiner ausfällt als der Durchmesser der jeweiligen Feder. Nach der Umformung erhält die Feder mit Hilfe eines Steigungskeils ihre vorgegebene Steigung. Im letzten Schritt schneiden Trennmesser die fertige Feder vom Draht ab.

Beim Wickeln kommt als Umform-Tool ein sogenannter Wickeldorn zum Einsatz. Ein Gegenhalter hält den Draht fest, während dieser über einen rotierenden Mitnehmer zur Feder geformt wird. Die Steigung der Feder entsteht durch den Vorschub des Gegenhalters auf dem Dorn. Auch hier richtet sich der Dorndurchmesser nach dem Grad der Rückfederung des verwendeten Federstahls.

Qualitätswerkzeuge für den gesamten Prozess

Schon die kurze Beschreibung der beiden gebräuchlichsten Produktionsverfahren zeigt, dass eine Menge von leistungsstarken Hartmetallkomponenten für die aufwendigen Bearbeitungsprozesse benötigt wird. Als einer der international führenden Hersteller von Präzisionswerkzeugen und Konstruktionsbauteilen aus Hartmetall stellt DURIT der Industrie ein komplettes Instrumentarium zur Verfügung, das sämtliche Prozessabläufe in der Produktion technischer Federn aller Art abdeckt.

Dazu gehören unter anderem

  • Einzugswalzen
  • Draht-, Windedraht- und Zwischenführungen
  • Windeeinsätze, Steigungsstifte, - platten und -keile mit passenden Haltern und Gegenhaltern, Windestifte, Achsen und Windeplatten.
  • Aktivelemente zum Wickeln von Federn
  • Messer und Einsätze, Form- sowie Abschneidemesser und Abschneidedorne
  • Hülsen für den Planschliff
 Auf die richtige Sorte kommt es an

Konstruktionsleiter Heinz-Achim Kordt erklärt dazu: „Dank unserer langjährigen Erfahrung beim Herstellen von Hartmetallen sind wir in der Lage, für die Federfertigung im Kundenauftrag maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln. Denn abhängig von der jeweiligen Aufgabe im Produktionsprozess ist es unerlässlich, das Werkzeug genau auf die speziellen Bedingungen abzustimmen. Der Wickeldorn liefert dafür ein gutes Beispiel. Um bei der Bearbeitung des Federstahls überzeugende Ergebnisse zu erreichen, musste das verwendete Hartmetall verschleißfest und trotzdem elastisch sein. Mit der Sorte GD 40 konnten wir diesen Anspruch zur vollen Zufriedenheit unseres Kunden erfüllen. Damit hat das Hartmetall das Kräftemessen mit dem Federstahl klar für sich entschieden.“

Auch bei den Hülsen, die beim Schleifen der Federn eingesetzt werden, meldet das DURIT-Team Erfolg. Anstelle von Stahl bietet das Wuppertaler Unternehmen jetzt Hülsen aus Voll-Hartmetall an. Aus gutem Grund, denn Hartmetall ist wesentlich verschleißfester als das bisher eingesetzte Material, berichtet Heinz-Achim Kordt. Was zu beweisen war.

 

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