RSA: Vollmaterialstäbe aus hochfesten Stählen sägen und entgraten
Aktualisiert am: 20.05.2008 14:15
Preisdruck und Wettbewerbssicherung waren die zentralen Themen auf der Messe Tube in Düsseldorf. Stahlerzeuger der etablierten Industrienationen begegnen dem Preisdruck bei konventionellen Stählen aus Fernost mit der Entwicklung einsatzspezifischer hochfester Sorten. Know-how ist allerdings nicht nur in der Stahlherstellung, sondern auch in der Weiterver-arbeitung erforderlich.
Zahlreiche Unternehmen, die ihre Materialbeschaffungskosten durch Stahlimporte aus Fernost oder Osteuropa vermeintlich senken wollten, kehren zu westlichen Anbietern zurück. Diese Tendenz beobachten auch deutsche Stahlerzeuger. Dipl.-Ing. Markus Liedlich von Deutsche Edelstahlwerke GmbH kennt als Leiter des Blankbetriebs am Standort Hagen Gründe: Was unser Unternehmen betrifft sind Versorgungssicherheit und Service zum einen und Kompetenz in Metallurgie und Weiterverarbeitung zum anderen Kundenvorteile, durch die wir uns deutlich differenzieren.
In der Tat sind hochfeste Stähle mit spezifischen Eigenschaften gefragter denn je. Die noch vergleichsweise junge Branche der Windkraftanlagenhersteller verlangt nach rost,- säure- und hitzebeständigen Stählen mit sehr spezifischen Eigenschaften. Entwicklungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie wie der Airbus A 380 stellen neue Anforderungen an Zähigkeit und Härte der Werkstoffe. Kraftanlagenbauer suchen nach innovativen Stählen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Auch der ständige Reduktionsprozess der Automobilhersteller in puncto Gewicht und Teilezahl führt zu variantenreichen Produkten.
Neue Stahlsorten bedeuten auch neue Herausforderungen für die Vorfertigung und Anarbeitung Leistungen, durch die Stahlhersteller zusätzliche Wertschöpfung generieren und Kunden bei ihren Verschlankungsprozessen unterstützen können.
Sägen von Stäben aus hochfesten Stählen
Ganz gleich mit welchen Legierungen und metallurgischen Finessen bestimmte Stahleigenschaften erzeugt werden, ergeben sich für die Zerspanbarkeit in der Regel immer die gleichen Schwierigkeiten. Zähigkeit und hohe Streckgrenzen lassen den Werkstoff im Zerspanungsprozess schmieren; das heißt die Schneiden haben Mühe, das Material zu greifen und einen definierten Span zu bilden. Die Härte des Werkstoffs minimiert die Zerspanungsleistung pro Schneide. Reduzierte Ausbringung, ungenügende Präzision und mangelhafte Rauhigkeitswerte der Schnittfläche sind die handfesten wirtschaftlichen Konsequenzen bei fehlenden Kenntnissen in diesem Bereich. Beim Entgraten kommen noch unvollständige Verrundung der Kanten und fehlende Reproduzierbarkeit hinzu.
Die Deutsche Edelstahlwerke GmbH, ein Unternehmen des Schmolz+Bickenbach-Konzerns, verfügt über großes Know-how in der Erzeugung und Weiterverarbeitung hochfester Stähle. Aufgrund eigener empirischer Untersuchungen und in Zusammenarbeit mit dem Maschinenbau-Unternehmen RSA Entgrat- u. Trenn-Systeme wurden kürzlich Qualität und Ausbringung im Fixlängenzuschnitt optimiert. Der Edelstahlhersteller investierte in eine RSA Säge-Linie der Baureihe RASACUT SC mit integrierter Entgratung und Fixlängenprüfung. Die Säge-Linie ist ausgelegt für die Komplettbearbeitung im Bereich von 200 bis 3.050 mm Länge und 6 bis 30 mm Durchmesser. Nicht entgratete Zuschnitte sind bereits ab 30 mm Länge möglich. Deutsche Edelstahlwerke garantiert Toleranzen von 1/10 der DIN/ISO 10278 für Genaulängen.
Beim Sägen, so Markus Liedlich, ist die exakte Abstimmung von Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Zähnezahl des Sägeblatts für Qualität und Leistung der Zerspanung sehr wichtig. Bei der RASACUT SC erfolgt der Vorschub des Sägeblatts über einen Servomotor. Das erlaubt, die Vorschubgeschwindigkeit vom Spanvolumen abhängig zu machen ganz automatisch, je nachdem an welchem Punkt des Werkstück-durchmessers sich das Sägeblatt gerade befindet. Ein stufenlos regelbares und breites Drehzahlband des Sägemotors ist die zweite erforderliche Komponente für den effizienten Zuschnitt hochfesten Materials. Unter Berücksichtigung der Zähnezahl des Sägeblatts lässt sich so ein optimales Verhältnis von schnellstmöglicher Sägezeit, optimaler Schnittqualität und wirtschaftlicher Standzeit des Sägeblatts bestimmen.
Was sich in der Theorie aufwendig anhört, lässt sich an der Säge einfach umsetzen. Die Steuerung verlangt vom Bediener zur Abstimmung der Parameter keine CNC-Kenntnisse. Vorschub-geschwindigkeit, Schnitt-geschwindigkeit und Zähnezahl des Blatts lassen sich als Datenstamm auftrags- oder werkstückbezogen abspeichern. Im Regelfall gibt der Bediener nur Auftragsnummer oder die Werkstückdaten ein alle weiteren Einstellungen nimmt die RASACUT SC automatisch vor.
Für die spezifischen Anforderungen im Blankbetrieb des Hagener Edelstahlspezialisten haben sich Einwegsägeblätter aus Hartmetall mit einer Zähnezahl zwischen 80 und 120 als optimales Werkzeug herausgestellt. Sicherlich lassen sich auch mit HSS-Blättern wirtschaftliche Ergebnisse erzielen, wenn sie exakt auf das Werkstück abgestimmt sind. Da wir häufig kleine Lose mit unterschiedlichen Werkstoffqualitäten verarbeiten, haben wir nach einem Allroundblatt geforscht, um einen Sägeblattwechsel nur bei Verschleiß vornehmen zu müssen, erklärt Markus Liedlich den Schwerpunkt seiner Untersuchungen. Ob Hartmetall- oder HSS-Blättern bei schwer zerspanbaren Materialien der Vorzug zu geben ist, lässt sich somit nicht pauschal beantworten. Es empfiehlt sich, für jede Fertigung eine eigene Wirtschaftlichkeitsrechnung aufzustellen. Dass an der RASACUT ein Sägeblattwechsel in nur einer Minute erledigt ist, vergrößert die Flexibilität bei der Wahl des Werkzeugs. Versuche der RSA-Ingenieure ergaben als Faustwert, dass hartmetallbestückte Sägeblätter bei Werkstoffen mit einer Zugfestigkeit > 900 N/mm deutliche Vorteile gegenüber HSS-Blättern aufweisen.
Im Vorfeld haben Markus Liedlich und seine Fachleute auch die Solidität der Säge-Linie RASACUT untersucht und hier im Besonderen das Sägegetriebe. Denn beim Trennen hochfesten Vollmaterials muss es großen Kräften standhalten. Spiel im Getriebe führt gerade bei Hartmetall-Sägeblättern zu sehr schnellem Verschleiß und mangelhafter Schnittqualität. Dipl.-Ing. Rainer Schmidt, Geschäftsführer von RSA, weist daher auch gerne auf die eigene Entwicklungsarbeit hin: Wir haben das Sägegetriebe nicht nur mehrfach überdimensioniert, um auch Belastungsspitzen problemlos zu absorbieren. Mit zigfachen Fertigungsversuchen haben wir das Ziel erreicht, ein nahezu spielfreies Getriebe herzustellen, das langfristig präzise arbeitet auch beim Zerspanen hochfester Stähle und im Drei-Schichtbetrieb.
Entgraten von hochfesten Stählen
Über Qualität und Reproduzierbarkeit der Entgrat-Ergebnisse entscheidet in erster Linie das Werkzeug; eine Hochleistungsbürste mit Drahtbesatz. Auch bei diesem Verfahren handelt es sich um einen Zerspanungsprozess, da jede Drahtspitze eine Schneide bildet, die den Grat in mikroskopisch kleinen Spänen abträgt. Für hochfeste Stähle und Sorten mit hohen Streckgrenzen ist ein von RSA entwickelter Spezialdraht am geeignetsten. Er weist eine Zugfestigkeit von rund 3.000 N/mm auf. Mit seinem naturharten Gefüge erreicht der RSA Draht eine höhere Kerbschlagzähigkeit als sonst übliche ölschlussgehärtete Drähte. Die Vorteile zeigen sich in hohen Standzeiten und einer sauberen Kantenverrundung ohne die Bildung eines Sekundärgrats. Kurze Entgrat-Zeiten werden durch die starke Besatzdichte der Hochleistungsbürsten bzw. -walzen erreicht. Eine Bürstenwalze der Abmessung 300 mm Durchmesser, 460 mm Länge, die in Entgrat-Automaten zum Einsatz kommt, weist rund 390.000 Drähte sprich Schneiden auf. Bei der hohen Umfangsgeschwindigkeit von 45 m/s werden so Stundenleistungen von 5.000 Stück und darüber erzielt. Unterschiedliche Drahtstärken ermöglichen darüber hinaus eine präzise Anpassung an den zu entgratenden Werkstoff. Für Werkstücke aus Edelstahl stehen entsprechende Hochleistungsbürsten mit Edelstahldrahtbesatz zur Auswahl. Kostenlose Tests werden hier von RSA ange-boten.
Gerüstet für die hohen Anforderungen der Automobilindustrie
Auf der Erzeugerseite waren die Deutsche Edelstahlwerke GmbH von jeher ein wichtiger Lieferpartner der Automobilindustrie für Stähle mit besonderen Qualitäten. Inzwischen sieht sich das Unternehmen auch auf Seite der Weiterverarbeitung gut aufgestellt. Zum Beispiel werden auf der neue Säge-Linie RASACUT Federstähle mit Zugfestigkeiten bis 800 N/mm in Abmessungen zwischen 9 und 14 mm Durchmesser und Längen bis 3.000 mm zugeschnitten. Das Wickeln, Vergüten und Oberflächenbehandeln übernehmen anschließend Automobilzulieferer der ersten und zweiten Stelle in der Beschaffungskette. Der besondere Anspruch an die Homogenität des Metallgefüges wird im Walzprozess ebenso lückenlos überwacht, wie die Präzision im Zuschnitt auf Fixlänge. Nach dem Sägen und Entgraten wird jedes Teil vollautomatisch auf Länge geprüft. Werkstücke außerhalb der Toleranz separiert das in die Säge-Linie integrierte Mess-Modul. So gelangen keine fehlerhaften Teile zum Kunden. Nachweise wie cpk-Werte und die Dokumentation der einzelnen Messergebnisse werden vollautomatisch erstellt und dem Automobilzulieferer auf Wunsch gemeldet. Durch den modularen Aufbau der RSA Säge-Linie ist das Unternehmen auch gewappnet, jederzeit die Prozesse Anfasen und Reinigen zu ergänzen, sollten solche Forderungen aus der Automobilbranche aktuell werden.
Abnehmer von Rohlingen für Gesenkschmiedestücke, wie zum Beispiel Wellen für Automobile, melden bereits Interesse an, ihre Vorfertigung an Deutsche Edelstahlwerke auszulagern. Die hohe Präzision der Säge-Linie in Verbindung mit der integrierten 100%-Kontrolle ist für Umformbetriebe die ideale Voraussetzung, die engen Toleranzgrenzen der OEMs von wenigen Gramm exakt einzuhalten und parallel dazu den Ausschuss zu reduzieren.
Zahlreiche Unternehmen, die ihre Materialbeschaffungskosten durch Stahlimporte aus Fernost oder Osteuropa vermeintlich senken wollten, kehren zu westlichen Anbietern zurück. Diese Tendenz beobachten auch deutsche Stahlerzeuger. Dipl.-Ing. Markus Liedlich von Deutsche Edelstahlwerke GmbH kennt als Leiter des Blankbetriebs am Standort Hagen Gründe: Was unser Unternehmen betrifft sind Versorgungssicherheit und Service zum einen und Kompetenz in Metallurgie und Weiterverarbeitung zum anderen Kundenvorteile, durch die wir uns deutlich differenzieren.
In der Tat sind hochfeste Stähle mit spezifischen Eigenschaften gefragter denn je. Die noch vergleichsweise junge Branche der Windkraftanlagenhersteller verlangt nach rost,- säure- und hitzebeständigen Stählen mit sehr spezifischen Eigenschaften. Entwicklungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie wie der Airbus A 380 stellen neue Anforderungen an Zähigkeit und Härte der Werkstoffe. Kraftanlagenbauer suchen nach innovativen Stählen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Auch der ständige Reduktionsprozess der Automobilhersteller in puncto Gewicht und Teilezahl führt zu variantenreichen Produkten.
Neue Stahlsorten bedeuten auch neue Herausforderungen für die Vorfertigung und Anarbeitung Leistungen, durch die Stahlhersteller zusätzliche Wertschöpfung generieren und Kunden bei ihren Verschlankungsprozessen unterstützen können.
Sägen von Stäben aus hochfesten Stählen
Ganz gleich mit welchen Legierungen und metallurgischen Finessen bestimmte Stahleigenschaften erzeugt werden, ergeben sich für die Zerspanbarkeit in der Regel immer die gleichen Schwierigkeiten. Zähigkeit und hohe Streckgrenzen lassen den Werkstoff im Zerspanungsprozess schmieren; das heißt die Schneiden haben Mühe, das Material zu greifen und einen definierten Span zu bilden. Die Härte des Werkstoffs minimiert die Zerspanungsleistung pro Schneide. Reduzierte Ausbringung, ungenügende Präzision und mangelhafte Rauhigkeitswerte der Schnittfläche sind die handfesten wirtschaftlichen Konsequenzen bei fehlenden Kenntnissen in diesem Bereich. Beim Entgraten kommen noch unvollständige Verrundung der Kanten und fehlende Reproduzierbarkeit hinzu.
Die Deutsche Edelstahlwerke GmbH, ein Unternehmen des Schmolz+Bickenbach-Konzerns, verfügt über großes Know-how in der Erzeugung und Weiterverarbeitung hochfester Stähle. Aufgrund eigener empirischer Untersuchungen und in Zusammenarbeit mit dem Maschinenbau-Unternehmen RSA Entgrat- u. Trenn-Systeme wurden kürzlich Qualität und Ausbringung im Fixlängenzuschnitt optimiert. Der Edelstahlhersteller investierte in eine RSA Säge-Linie der Baureihe RASACUT SC mit integrierter Entgratung und Fixlängenprüfung. Die Säge-Linie ist ausgelegt für die Komplettbearbeitung im Bereich von 200 bis 3.050 mm Länge und 6 bis 30 mm Durchmesser. Nicht entgratete Zuschnitte sind bereits ab 30 mm Länge möglich. Deutsche Edelstahlwerke garantiert Toleranzen von 1/10 der DIN/ISO 10278 für Genaulängen.
Beim Sägen, so Markus Liedlich, ist die exakte Abstimmung von Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Zähnezahl des Sägeblatts für Qualität und Leistung der Zerspanung sehr wichtig. Bei der RASACUT SC erfolgt der Vorschub des Sägeblatts über einen Servomotor. Das erlaubt, die Vorschubgeschwindigkeit vom Spanvolumen abhängig zu machen ganz automatisch, je nachdem an welchem Punkt des Werkstück-durchmessers sich das Sägeblatt gerade befindet. Ein stufenlos regelbares und breites Drehzahlband des Sägemotors ist die zweite erforderliche Komponente für den effizienten Zuschnitt hochfesten Materials. Unter Berücksichtigung der Zähnezahl des Sägeblatts lässt sich so ein optimales Verhältnis von schnellstmöglicher Sägezeit, optimaler Schnittqualität und wirtschaftlicher Standzeit des Sägeblatts bestimmen.
Was sich in der Theorie aufwendig anhört, lässt sich an der Säge einfach umsetzen. Die Steuerung verlangt vom Bediener zur Abstimmung der Parameter keine CNC-Kenntnisse. Vorschub-geschwindigkeit, Schnitt-geschwindigkeit und Zähnezahl des Blatts lassen sich als Datenstamm auftrags- oder werkstückbezogen abspeichern. Im Regelfall gibt der Bediener nur Auftragsnummer oder die Werkstückdaten ein alle weiteren Einstellungen nimmt die RASACUT SC automatisch vor.
Für die spezifischen Anforderungen im Blankbetrieb des Hagener Edelstahlspezialisten haben sich Einwegsägeblätter aus Hartmetall mit einer Zähnezahl zwischen 80 und 120 als optimales Werkzeug herausgestellt. Sicherlich lassen sich auch mit HSS-Blättern wirtschaftliche Ergebnisse erzielen, wenn sie exakt auf das Werkstück abgestimmt sind. Da wir häufig kleine Lose mit unterschiedlichen Werkstoffqualitäten verarbeiten, haben wir nach einem Allroundblatt geforscht, um einen Sägeblattwechsel nur bei Verschleiß vornehmen zu müssen, erklärt Markus Liedlich den Schwerpunkt seiner Untersuchungen. Ob Hartmetall- oder HSS-Blättern bei schwer zerspanbaren Materialien der Vorzug zu geben ist, lässt sich somit nicht pauschal beantworten. Es empfiehlt sich, für jede Fertigung eine eigene Wirtschaftlichkeitsrechnung aufzustellen. Dass an der RASACUT ein Sägeblattwechsel in nur einer Minute erledigt ist, vergrößert die Flexibilität bei der Wahl des Werkzeugs. Versuche der RSA-Ingenieure ergaben als Faustwert, dass hartmetallbestückte Sägeblätter bei Werkstoffen mit einer Zugfestigkeit > 900 N/mm deutliche Vorteile gegenüber HSS-Blättern aufweisen.
Im Vorfeld haben Markus Liedlich und seine Fachleute auch die Solidität der Säge-Linie RASACUT untersucht und hier im Besonderen das Sägegetriebe. Denn beim Trennen hochfesten Vollmaterials muss es großen Kräften standhalten. Spiel im Getriebe führt gerade bei Hartmetall-Sägeblättern zu sehr schnellem Verschleiß und mangelhafter Schnittqualität. Dipl.-Ing. Rainer Schmidt, Geschäftsführer von RSA, weist daher auch gerne auf die eigene Entwicklungsarbeit hin: Wir haben das Sägegetriebe nicht nur mehrfach überdimensioniert, um auch Belastungsspitzen problemlos zu absorbieren. Mit zigfachen Fertigungsversuchen haben wir das Ziel erreicht, ein nahezu spielfreies Getriebe herzustellen, das langfristig präzise arbeitet auch beim Zerspanen hochfester Stähle und im Drei-Schichtbetrieb.
Entgraten von hochfesten Stählen
Über Qualität und Reproduzierbarkeit der Entgrat-Ergebnisse entscheidet in erster Linie das Werkzeug; eine Hochleistungsbürste mit Drahtbesatz. Auch bei diesem Verfahren handelt es sich um einen Zerspanungsprozess, da jede Drahtspitze eine Schneide bildet, die den Grat in mikroskopisch kleinen Spänen abträgt. Für hochfeste Stähle und Sorten mit hohen Streckgrenzen ist ein von RSA entwickelter Spezialdraht am geeignetsten. Er weist eine Zugfestigkeit von rund 3.000 N/mm auf. Mit seinem naturharten Gefüge erreicht der RSA Draht eine höhere Kerbschlagzähigkeit als sonst übliche ölschlussgehärtete Drähte. Die Vorteile zeigen sich in hohen Standzeiten und einer sauberen Kantenverrundung ohne die Bildung eines Sekundärgrats. Kurze Entgrat-Zeiten werden durch die starke Besatzdichte der Hochleistungsbürsten bzw. -walzen erreicht. Eine Bürstenwalze der Abmessung 300 mm Durchmesser, 460 mm Länge, die in Entgrat-Automaten zum Einsatz kommt, weist rund 390.000 Drähte sprich Schneiden auf. Bei der hohen Umfangsgeschwindigkeit von 45 m/s werden so Stundenleistungen von 5.000 Stück und darüber erzielt. Unterschiedliche Drahtstärken ermöglichen darüber hinaus eine präzise Anpassung an den zu entgratenden Werkstoff. Für Werkstücke aus Edelstahl stehen entsprechende Hochleistungsbürsten mit Edelstahldrahtbesatz zur Auswahl. Kostenlose Tests werden hier von RSA ange-boten.
Gerüstet für die hohen Anforderungen der Automobilindustrie
Auf der Erzeugerseite waren die Deutsche Edelstahlwerke GmbH von jeher ein wichtiger Lieferpartner der Automobilindustrie für Stähle mit besonderen Qualitäten. Inzwischen sieht sich das Unternehmen auch auf Seite der Weiterverarbeitung gut aufgestellt. Zum Beispiel werden auf der neue Säge-Linie RASACUT Federstähle mit Zugfestigkeiten bis 800 N/mm in Abmessungen zwischen 9 und 14 mm Durchmesser und Längen bis 3.000 mm zugeschnitten. Das Wickeln, Vergüten und Oberflächenbehandeln übernehmen anschließend Automobilzulieferer der ersten und zweiten Stelle in der Beschaffungskette. Der besondere Anspruch an die Homogenität des Metallgefüges wird im Walzprozess ebenso lückenlos überwacht, wie die Präzision im Zuschnitt auf Fixlänge. Nach dem Sägen und Entgraten wird jedes Teil vollautomatisch auf Länge geprüft. Werkstücke außerhalb der Toleranz separiert das in die Säge-Linie integrierte Mess-Modul. So gelangen keine fehlerhaften Teile zum Kunden. Nachweise wie cpk-Werte und die Dokumentation der einzelnen Messergebnisse werden vollautomatisch erstellt und dem Automobilzulieferer auf Wunsch gemeldet. Durch den modularen Aufbau der RSA Säge-Linie ist das Unternehmen auch gewappnet, jederzeit die Prozesse Anfasen und Reinigen zu ergänzen, sollten solche Forderungen aus der Automobilbranche aktuell werden.
Abnehmer von Rohlingen für Gesenkschmiedestücke, wie zum Beispiel Wellen für Automobile, melden bereits Interesse an, ihre Vorfertigung an Deutsche Edelstahlwerke auszulagern. Die hohe Präzision der Säge-Linie in Verbindung mit der integrierten 100%-Kontrolle ist für Umformbetriebe die ideale Voraussetzung, die engen Toleranzgrenzen der OEMs von wenigen Gramm exakt einzuhalten und parallel dazu den Ausschuss zu reduzieren.