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HERZBLUT FÜR HARTMETALL

Vom Erz bis zum fertigen Produkt

Entdecken Sie die gesamte Prozesskette zur Herstellung von Hartmetallprodukten.

 

CERATIZIT ist einer der wenigen Hartmetallhersteller, der die gesamte Wertschöpfungskette aus einer Hand bietet:
Vom Erzabbau über Pulveraufbereitung, vom Rohling und Halbfertigteil bis hin zum einsatzfertigen Produkt.
Für Sie bedeutet das: Eine immer gleichbleibend hohe Qualität, auf die Sie sich verlassen können.

Die Hartmetallherstellung

Der Herstellungsprozess von Hartmetall hat eine besonders große Auswirkung auf die Qualität des Endproduktes. Hartmetall kann nur pulvermetallurgisch hergestellt werden. Bei den zahlreichen Verfahrensschritten müssen alle Verunreinigungsmöglichkeiten sorgfältig ausgeschaltet werden. Hartmetall bietet die Möglichkeit sehr lange Laufzeiten zu verwirklichen, das hohe Qualitätsniveau in der Herstellung von Hartmetall ist absolut notwendig um eine gleichbleibende und homogene Hartmetallqualität zu garantieren, die wiederum Voraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Standzeiten ist.





Was sind die Rohstoffe zur Herstellung von Hartmetall & Hartmetallkomponenten?

Die Basis für die Herstellung von Hartmetall und die Fertigung hochqualitativer Hartmetallwerkzeuge ist Wolframerz, das in Minen abgebaut wird. Aus 2.000 kg Wolframerz werden 4 kg Scheelit- bzw. Wolframit gewonnen, woraus 2,55 kg Wolframmetall werden. Wolframit und Scheelit werden durch chemische und physikalische Prozesse zu Ammoniumparawolframat (APW). Unter hohen Temperaturen wird APW zu Wolframoxid kalziniert (Ammoniak wird entzogen). Das Wolframoxid wird unter Wasserstoffatmosphäre und hohen Temperaturen zu Wolfram-Metallpulver reduziert. Durch Beimischen von Kohlenstoff entsteht aus Wolfram-Metallpulver unter hohen Temperaturen das Wolframcarbid. Das zerkleinerte Wolframcarbid wird anschließend mit den Bindemetallen (Kobalt, Nickel oder Eisen) in einer Nassmahlung sorgfältig zu einer homogenen Suspension vermischt. Für höchste Verschleißbeständigkeit werden dem Wolframcarbid, je nach späterer Hartmetallsorte, unterschiedlichste Mengen an Kobalt im nanokristallinen Bereich von < 0,2 μm beigemischt.





Pulverherstellung

Der Herstellprozess für Wolframkarbid beginnt mit dem Abbau des Wolframerzes. Durch die ersten Trennungs- und
Verarbeitungsschritte entsteht ein sehr reines Kristallisat von Ammonium-Parawolframat (kurz APW). Durch Glühen  unter Luftabschluss erhält man das blaue Wolframoxid W2O5, durch Glühen an Luft das grünlichgelbe Wolframoxid WO3. Bei Temperaturen von 800 – 1000°C erfolgt die Reduktion von Wolframoxid in reines Wolframpulver. Das Wolframpulver wird dazu mit Ruß oder Grafit gemischt und dann auf eine Temperaturvon 1500 – 2000°C erhitzt. Der verarbeitungsfähige Hartmetallansatz entsteht in weiterer Folge durch das Einwiegen der verschiedenen Karbidpulver, der Bindemetalle, Presshilfsmittel und sonstiger Zusätze, die je nach gewünschter Korngröße unterschiedlich lang nass gemahlen und anschließend durch Sprühtrocknen granuliert werden.





Formgebungsverfahren des Hartmetall-Grünlings

Um das granulierte Gemisch in Form zu bringen, gibt es vier unterschiedliche Pressverfahren:

Strangpressen oder Extrudieren: Mit diesem Verfahren werden Teile wie Stäbe oder Leisten hergestellt, indem plastifiziertes Pulver durch eine Matrize gepresst und abgelängt wird.

Metall-Pulverspritzgießen: Beim Metall-Pulverspritzgießen wird eine Hartmetall-Paste in einer Spritzgussmaschine in Form gebracht.

Matrizenpressen: Beim Direktpressen wird unter Verwendung eines Presswerkzeuges das Pulver direkt in seine endgültige Form gebracht.

Kaltisostatisches Pressen oder Schlauchpressen (Dry-Bag oder Wet-Bag): Dabei werden Gummischläuche in Stahlkäfigen mit dem Pulver befüllt und anschließen in die kaltisostatische Presse eingebaut, die das Pulver gleichmäßig in grobe Formen verfestigt. Über anschließende Formgebung wird die endgültige Form hergestellt.

Formgebung des Formrohlings

Grünlingsbearbeitung

Die Weiterverarbeitung des sogenannten Grünlings oder Presslings erfolgt im ungesinterten Zustand. Die mechanische Bearbeitung erfolgt mit konventionellen Verfahren, wie etwa Fräsen, Trennen, Bohren oder Drehen.

Sintern, die Verdichtung des Grünlings zum Hartmetallrohling

Die eigentlichen Eigenschaften der Hartmetallsorten werden ihnen beim Sinterprozess verliehen. Beim Sintern wird durch Erwärmen auf ca. 1.500 °c aus dem Grünling ein homogenes und dichtes Hartmetall. Das Volumen des Grünlings reduziert sich dabei um bis zu 50 %, je nach Hartmetallsorte. Es ist also für die Auslegung der Bauteile in der Grünlingsherstellung sehr viel Erfahrung nötig, um beim Endprodukt die richtigen Abmessungen zu erzielen. Der Hartmetallhersteller CERATIZIT verfügt seit Jahrzehnten über dieses Know-how, um den exakten Sinterschwund zu berechnen und die Qualität des Endproduktes zu gewährleisten.

Sinterzeit: ca. 24 Stunden
Druck: bis zu 100 bar
Sintertemperatur: 1.400 °C – 1.600 °C





Finalisieren der Hartmetallrohlinge

Die Bearbeitung von Hartmetall hat einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften und die Leistung der fertigen Werkzeuge. Durch qualitativ korrekte Ausführung der einzelnen Bearbeitungsschritte kann die Lebensdauer von Werkzeugen deutlich erhöht werden. Mit folgenden Bearbeitungstechnologien lässt sich Hartmetall bearbeiten:

  • Schleifen
  • Polieren
  • Erodieren
  • Honen
  • Verrunden
  • Sandstrahlen
  • Galvanische Beschichtung
  • Vorbeloten

 

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