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maschine+werkzeug 08/2009

Superlegierung easy zerspant

Werkzeuge

Fräsen Superlegierungen verlieren mit der fortschreitenden Werkzeugtechnik ihren Schrecken. Die Paul Horn GmbH ist ein Schrittmacher in diesem Bereich, wie am Beispiel einer Gasturbine der Siemens AG sichtbar wird.

Als ›Superlegierungen‹ bezeichnet man Werkstoffe, die extrem hohe Temperaturen aushalten. Die größte Verbreitung haben Nickel-basierte Werkstoffe, da sie Temperaturen über 1000 Grad Celsius verkraften und hohe Kriechfestigkeit besitzen.

Es kommen polykristalline Legierungen für hoch belastete Bauteile und Einkristalllegierungen für höchste Belastungen zum Einsatz. Letztere lassen sich als Turbinenschaufeln in Verbindung mit einer Beschichtung und innerer Kühlung bei Gastemperaturen bis über den Schmelzpunkt der Legierung hinaus einsetzen. Superlegierungen gehören zu den am schwersten zu bearbeitenden Werkstoffen. Ist in der Aluminiumbearbeitung eine Standzeit von mehreren Tagen nicht unüblich, so reduziert sich diese in Sphäroguss auf etwa eine Stunde und erreicht beim Zerspanen von Superlegierungen nur einen Wert von etwa fünf bis zehn Minuten.

Die Schicht machts

Entscheidend in der Bearbeitung dieser Werkstoffe ist die Beschichtung des Werkzeugs. Unbeschichtete HM-Werkzeuge erreichen in der Bearbeitung von geschmiedeten Turbinenschaufeln aus Inconel 718 eine Standzeit von unter einer Minute. TiAIN-Beschichtungen erhöhen diesen Wert auf etwa sechs Minuten, den TiAIN SN²-Beschichtungen auf 25 Minuten steigern. Ni-Superlegierungen neigen beim Zerspanen zur Kaltverfestigung. Die daraus resultierenden Schwingungen und die hohe Festigkeit beim Zerspanprozess belasten die Schneide extrem. Zudem entstehen an der Schneide sehr hohe Temperaturen. Durch die Wahl der Beschichtung wird ein Kompromiss gesucht, um die sich widersprechenden Wunscheigenschaften wie hohe Härte und geringe Rissanfälligkeit der Schneiden anzunähern.

Im Kraftwerk Irsching befindet sich die weltweit leistungsstärkste Gasturbine. Diese Turbine beeindruckt durch die äußeren Abmessungen und ihre Leistung von 340 Megawatt. Verbrennungstemperaturen von mehr als 1500 Grad Celsius erlauben einen Wirkungsgrad von 39 Prozent, der durch die Kopplung der Gasturbine mit einer Dampfturbine (GuD) auf 60 Prozent gesteigert werden kann – dies ist Weltrekord.

  • Bild 1: Superlegierung easy zerspant

    Bild 1: Superlegierung easy zerspant

  • Horn-Know-how: Zirkular-Nutfräser mit dreischneidigen Wendeschneidplatten und innerer Kühlmittelzufuhr zum Bearbeiten der Dichtblechnut von Turbinenschaufeln.

    Horn-Know-how: Zirkular-Nutfräser mit dreischneidigen Wendeschneidplatten und innerer Kühlmittelzufuhr zum Bearbeiten der Dichtblechnut von Turbinenschaufeln.

  • »Unsere Werkzeuge werden auf dasFertigungsproblem hin optimiert und sind der Benchmark.« Markus Kannwischer, Leiter Technik, Mitglied der Geschäftsleitung Paul Horn GmbH

    »Unsere Werkzeuge werden auf dasFertigungsproblem hin optimiert und sind der Benchmark.« Markus Kannwischer, Leiter Technik, Mitglied der Geschäftsleitung Paul Horn GmbH

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Unternehmensinformation

Paul Horn GmbH Hartmetall Werkzeugfabrik

Unter dem Holz 33-35
DE 72072 Tübingen
Tel.: 07071-7004-0
Fax: -72893

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