Was ist Werkzeugstahl?

Werkzeugstahl ist eine Kategorie von Kohlenstoff- und legierten Stählen, die sich gut für die Herstellung von Werkzeugen eignen. Wie der Name schon sagt, sind diese Stähle speziell für die Herstellung und Formgebung anderer Werkstoffe entwickelt worden. Werkzeugstähle sind bekannt für ihre Härte, ihre Abrieb- und Verformungsbeständigkeit und ihre Fähigkeit, eine Schneide unter hoher Belastung zu halten.

In Branchen wie der spanenden Bearbeitung, der Metallumformung und dem Druckguss sind Werkzeugstähle aufgrund ihrer Robustheit und Zuverlässigkeit unter extremen Arbeitsbedingungen unverzichtbar. Im Gegensatz zu Allzweckstahl wird Werkzeugstahl für spezifische Anwendungen entwickelt, und jede Variante ist genau auf die Bedürfnisse der Industrie zugeschnitten.

Die Kenntnis von Werkzeugstahl ist für Unternehmen, die in der Fertigung und Bearbeitung tätig sind, von entscheidender Bedeutung, da die Wahl des richtigen Stahls sowohl die Produktivität als auch die Produktqualität beeinflusst.

Eigenschaften von Werkzeugstahl

Werkzeugstahl besticht durch seine außergewöhnlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die ihn für anspruchsvolle Anwendungen unverzichtbar machen. Diese Eigenschaften werden durch Legierung und Wärmebehandlung auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten.

Physikalische Eigenschaften

Zu den physikalischen Eigenschaften von Werkzeugstahl gehören Merkmale wie Dichte, Wärmeleitfähigkeit und Schmelzpunkt. Diese Eigenschaften haben Einfluss darauf, wie sich der Stahl bei der Bearbeitung und in der Betriebsumgebung verhält.

• Dichte: Werkzeugstähle haben eine Dichte von etwa 7,8 g/cm³, die für die meisten Stähle typisch ist. Diese Konsistenz gewährleistet eine vorhersehbare Leistung in den Fertigungsprozessen.
• Wärmeleitfähigkeit: Werkzeugstähle haben in der Regel eine mäßige Wärmeleitfähigkeit, die die Wärmeabfuhr während des Schneidens oder Umformens erleichtert. Dies ist entscheidend für Werkzeuge, die mit hohen Geschwindigkeiten oder unter starker Reibung arbeiten.
• Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt von Werkzeugstahl variiert je nach seiner Zusammensetzung, liegt aber in der Regel zwischen 1.400°C und 1.500°C. Dieser hohe Schmelzpunkt gewährleistet die Stabilität bei Hochtemperaturanwendungen.

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Werkzeugstahl bestimmen seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastung, Verformung und Verschleiß. Diese Eigenschaften sind es, die den Werkzeugstahl in der Zerspanung auszeichnen.

• Härte: Werkzeugstähle sind bekannt für ihre hohe Härte, die nach der Wärmebehandlung oft 60 HRC (Rockwell-Härteskala) übersteigt. Dies ermöglicht es den Werkzeugen, scharfe Schneiden zu behalten und dem Verschleiß zu widerstehen.
• Zähigkeit: Werkzeugstähle sind zwar hart, aber so konstruiert, dass sie bei Stößen oder Belastungen nicht brechen und ein Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit herstellen.
• Abnutzungswiderstand: Das Vorhandensein von Legierungselementen wie Vanadium und Chrom erhöht die Verschleißfestigkeit, so dass die Werkzeuge unter abrasiven Bedingungen länger halten.
• Druckfestigkeit: Werkzeugstähle weisen eine ausgezeichnete Druckfestigkeit auf und sind daher ideal für Anwendungen wie Stanz- und Schmiedegesenke.

Diese Eigenschaften machen Werkzeugstahl zu einem bevorzugten Werkstoff für Werkzeuge, die Präzision, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen erfordern.

Werkzeugstahl-Sorten

Werkzeugstähle werden je nach Zusammensetzung und Verwendungszweck in verschiedene Güteklassen eingeteilt. Diese Güten werden in der Regel nach dem System des American Iron and Steel Institute (AISI) eingeteilt.

Kaltarbeitswerkzeugstähle (Sorten: Serie A, D, O)

• O1 (Ölhärtung): Ideal für Werkzeuge für allgemeine Zwecke. Leicht zu bearbeiten und wärmezubehandeln.
• A2 (lufthärtend): Bietet eine gute Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit.
• D2 (hoher Kohlenstoffgehalt, hoher Chromanteil): Außergewöhnliche Verschleißfestigkeit; etwas schwieriger zu bearbeiten.

Warmarbeitsstähle (Güten: H-Serie)

• H13: Hervorragend geeignet für das Warmschmieden und den Druckguss; behält seine Härte auch bei hohen Temperaturen bei.
• H11: Ähnlich wie H13, aber mit höherer Zähigkeit.

Schnellarbeitsstähle (Güten: M-, T-Reihe)

• M2: Wird häufig für Bohrer und Schneidwerkzeuge verwendet. Behält die Schärfe unter extremen Bedingungen bei.
• T1: Hervorragend geeignet für Hochgeschwindigkeitsschneiden; behält seine Härte bei Rotglut.

Stoßfeste Werkzeugstähle (Güten: S-Reihe)

• S7: Kombiniert Stärke und Stoßfestigkeit; ideal für Presslufthämmer, Stempel und Meißel.

Jede Sorte ist auf bestimmte industrielle Aufgaben zugeschnitten, und die Kenntnis der Eigenschaften dieser Sorten ist für eine effiziente Materialauswahl unerlässlich.

Wie bearbeitet man Werkzeugstahl?

Tipps zur Vorbearbeitung:

• Wählen Sie das richtige Werkzeug: Werkzeuge aus Hartmetall oder Keramik werden bevorzugt, da sie hohen Temperaturen und Verschleiß standhalten können.
• Geeignete Kühlmittel verwenden: Kühlmittel auf Wasserbasis helfen bei der Wärmeableitung und verlängern die Lebensdauer der Werkzeuge.
• Geschwindigkeit und Vorschub: Verwenden Sie niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und moderate Vorschübe, um übermäßigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.

Während der Bearbeitung:

• Klemmen und Vorrichtungen: Stellen Sie sicher, dass das Werkstück sicher gehalten wird, um Vibrationen zu vermeiden.
• Chip-Kontrolle: Werkzeugstahl erzeugt harte Späne; verwenden Sie Spanbrecher, um dies zu bewältigen.
• Überwachung des Werkzeugverschleißes: Prüfen Sie die Schneidwerkzeuge regelmäßig auf Verschleißerscheinungen, um die Qualität der Oberfläche zu erhalten.

Nachbearbeiten:

• Wärmebehandlung: Werkzeugstahl wird nach der Bearbeitung häufig wärmebehandelt, um seine Endhärte und Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
• Oberflächenveredelung: Bei Anwendungen, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern, kann Schleifen oder Polieren erforderlich sein.

Wozu werden Werkzeugstähle verwendet?

Die Vielseitigkeit von Werkzeugstahl macht ihn zu einem Grundnahrungsmittel in zahlreichen Branchen. Seine Fähigkeit, hohen Belastungen, Verschleiß und Hitze standzuhalten, macht ihn ideal für eine breite Palette von Anwendungen. Hier sind einige gängige Anwendungen:

• Schneidewerkzeuge: Bohrer, fräsen Fräser und Drehmeißel werden häufig aus Schnellarbeitsstählen wie M2 oder T1 hergestellt, die auch bei hohen Temperaturen ihre Schärfe behalten.
• Formen und Gussformen: Werkzeugstähle wie D2 und H13 werden aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit und Zähigkeit für Stanz-, Schmiede- und Spritzgießwerkzeuge verwendet.
• Stanzen und Scheren: Stoßfeste Werkzeugstähle (S-Serie) sind ideal für Stempel und Scherenmesser, die hohen Stoßkräften ausgesetzt sind.
• Maschinenkomponenten: Werkzeugstahl wird in Bauteilen wie Lagern und Zahnrädern verwendet, bei denen es auf Haltbarkeit und Präzision ankommt.
• Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrt: Werkzeugstahl wird für die Herstellung von Präzisionsteilen für Motoren, Turbinen und Strukturbauteile verwendet.

Neben industriellen Anwendungen findet man Werkzeugstahl auch in alltäglichen Werkzeugen wie Messern, Meißeln und Handwerkzeugen, was seine breite Verwendbarkeit unterstreicht. Seine Fähigkeit, für bestimmte Aufgaben maßgeschneidert zu werden, macht ihn zu einem beliebten Werkstoff für Hersteller, die zuverlässige und leistungsstarke Materialien suchen.

Precionns Engagement für herausragenden Werkzeugstahl

Für Unternehmen wie Precionn ist Werkzeugstahl mehr als nur ein Werkstoff - er ist die Grundlage für die Bereitstellung hochwertiger Bearbeitungslösungen. Precionn, ein führendes Unternehmen in der Zerspanungsindustrie, hat sich auf die Verarbeitung von Werkzeugstahl spezialisiert, um Präzisionskomponenten herzustellen, die den höchsten Standards entsprechen. Mit dem Fokus auf Innovation und Qualität nutzt Precionn fortschrittliche Bearbeitungstechniken und modernste Anlagen, um Werkzeugstahl in zuverlässige, leistungsstarke Werkzeuge und Teile zu verwandeln.

Ganz gleich, ob Sie nach kundenspezifischen Formen, Schneidwerkzeugen oder komplexen Komponenten suchen, Precionn stellt mit seinem Fachwissen sicher, dass jedes Projekt mit Präzision und Sorgfalt ausgeführt wird. Besuchen Sie die Website von Precionn, um mehr über die Fähigkeiten des Unternehmens zu erfahren und wie es Sie bei der Bearbeitung von Werkzeugstahl und darüber hinaus unterstützen kann.