Unternehmensnachrichten über Zement-Karbid-Stäbe mit Kühlmittellöchern: Eine effektive Lösung für die Bearbeitung von Hitzeschmerzpunkten

In industriellen Szenarien wie der Formenherstellung, Tieflochbohren und Hochgeschwindigkeitsfräsen dienen Hartmetallstäbe als Basismaterial für Kernschneid- und Umformwerkzeuge. Traditionelle Vollhartmetallstäbe haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Die beim Zerspanen entstehende Wärme kann nicht schnell abgeführt werden, was zu einer Erweichung und beschleunigten Abnutzung der Werkzeugschneide führt und sogar die Präzision des Werkstücks beeinträchtigt. Hartmetallstäbe mit Kühlmittelbohrungen beheben dieses Problem, indem sie im Inneren des Stabs vorgefertigte Durchgangs- oder Halb-Durchgangs-Kühlmittelkanäle vorsehen, die es dem Kühlmittel ermöglichen, direkt zur Schneidkante oder zum Bearbeitungsbereich zu gelangen und die Wärme an der Quelle zu kontrollieren.Dieses Design verlängert nicht nur die Lebensdauer von Hartmetallstäben um 30 % bis 60 %, sondern erhöht auch die Bearbeitungseffizienz um über 20 %. Es reduziert auch die durch hohe Temperaturen verursachte Verformung des Werkstücks und eignet sich daher besonders für die Bearbeitung von harten Materialien (wie Edelstahl und Titanlegierungen) und komplexen Bearbeitungsszenarien.Dieser Artikel analysiert den Kernwert, die Strukturtypen, die Anwendungsszenarien und die wichtigsten Anwendungspunkte von Hartmetallstäben mit Kühlmittelbohrungen. Alle Inhalte basieren auf praktischer Industrieerfahrung, um Ihnen zu helfen, diese Werkzeug-Upgrade-Lösung schnell zu beherrschen.

Obwohl traditionelle Vollhartmetallstäbe eine hohe Härte aufweisen, schränken hohe Temperaturen ihre Leistung in Szenarien mit mittlerer bis hoher Geschwindigkeit oder bei schwer zu bearbeitenden Materialien ein. Die spezifischen Schwachstellen lassen sich in drei Kategorien zusammenfassen:

Reibung zwischen dem Hartmetallstab und dem Werkstück beim Schneiden oder Umformen erzeugt lokale Temperaturen von 300–800 °C. Obwohl Hartmetall selbst hitzebeständig ist, erweichen anhaltend hohe Temperaturen die Bindemittelphase (z. B. Kobalt) an der Werkzeugschneide und verringern so die Verschleißfestigkeit. Zum Beispiel: Bei der Bearbeitung von Edelstahl 304 mit herkömmlichen Hartmetallstäben verschleißt die Schneide 2–3 Mal schneller als bei der Bearbeitung von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl, was einen Werkzeugwechsel nach der Bearbeitung von durchschnittlich nur 50 Werkstücken erfordert.

Beim herkömmlichen Zerspanen wird Kühlmittel nur durch externes Sprühen aufgetragen. Aufgrund von Bearbeitungspfaden (z. B. tiefe Löcher, Sacklöcher) oder Werkzeugstrukturen hat das Kühlmittel jedoch Schwierigkeiten, die Schneidkante zu durchdringen. Zum Beispiel: Beim Tieflochbohren erhitzt sich das externe Kühlmittel, bevor es den Lochboden erreicht, wodurch seine Kühlwirkung drastisch reduziert wird und die Abweichung der Lochwandpräzision 0,02 mm überschreitet.

Nicht abgeleitete Wärme wird auf das Werkstück übertragen und verursacht lokale thermische Verformungen. Zum Beispiel: Bei der Bearbeitung von dünnwandigen Formteilen verzieht die von herkömmlichen Hartmetallstäben erzeugte Wärme die Werkstückkanten, was mehrere nachträgliche Korrekturen erfordert und die Bearbeitungskosten und -zyklen erhöht.

Hartmetallstäbe mit Kühlmittelbohrungen lösen die oben genannten Probleme an der Wurzel, indem sie eingebaute Kanäle verwenden, um Kühlmittel „direkt zum Problembereich“ zu leiten, wodurch dreifache Verbesserungen in Bezug auf „Kühlung, Verschleißfestigkeit und Präzision“ erzielt werden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Vollstäben ist die Kühlmittellochkonstruktion nicht nur ein einfacher „Bohr“-Prozess – sie optimiert die Kanalstrukturen basierend auf den Bearbeitungsanforderungen und erzielt letztendlich vier Kernvorteile:

Kühlmittel erreicht die Werkzeugschneide direkt durch eingebaute Kanäle, leitet schnell über 70 % der Reibungswärme ab und kontrolliert die Schneidentemperatur innerhalb von 200–400 °C (der stabile Bereich für die Hartmetall-Bindemittelphase). Praktische Fälle zeigen:

• Bei der Bearbeitung von Titanlegierungen halten Hartmetallstäbe mit Kühlmittelbohrungen 80–120 Werkstücke, während herkömmliche Stäbe nur 40–60 Werkstücke halten – eine Erhöhung der Lebensdauer um 50 %.
• In Tieflochbohrszenarien erfordern herkömmliche Stäbe alle 2 Stunden ein Nachschleifen der Schneide aufgrund hoher Temperaturen, während Stäbe mit Kühlmittelbohrungen dieses Intervall auf 4–5 Stunden verlängern, wodurch die Ausfallzeiten für Werkzeugwechsel reduziert werden.

Kontrollierte Temperaturen ermöglichen es Hartmetallstäben, höheren Schnittgeschwindigkeiten standzuhalten (15 %–25 % schneller als herkömmliche Stäbe). Zum Beispiel:

• Beim Fräsen von 45#-Stahl beträgt die sichere Schnittgeschwindigkeit für herkömmliche Stäbe 80–100 m/min, während Stäbe mit Kühlmittelbohrungen 100–125 m/min erreichen können, wodurch die Bearbeitungszeit für eine einzelne Charge um 20 % verkürzt wird.
• In der Massenproduktion von Automobilteilen führen Effizienzverbesserungen direkt zu einer erhöhten Produktivität. Basierend auf einem 8-Stunden-Arbeitstag können Stäbe mit Kühlmittelbohrungen 30–50 Werkstücke mehr bearbeiten.

Echtzeit-Kühlmittelkühlung verhindert die Wärmeübertragung auf das Werkstück und ist ideal für die Bearbeitung von dünnwandigen und Präzisionsteilen. Zum Beispiel:

• Bei der Bearbeitung von 2 mm dicken Edelstahl-Dünnwandteilen erreicht der Verzug von Werkstücken, die mit herkömmlichen Stäben bearbeitet wurden, 0,1 mm, während Stäbe mit Kühlmittelbohrungen dies auf 0,03 mm begrenzen, wodurch nachträgliche Korrekturen überflüssig werden.
• Bei der Formhohlraum-Bearbeitung können Stäbe mit Kühlmittelbohrungen Maßgenauigkeitsfehler innerhalb von ±0,005 mm kontrollieren und so die Anforderungen für Präzisionsformen erfüllen.

Für Szenarien, in denen herkömmliche Stäbe Schwierigkeiten haben – wie tiefe Löcher (Tiefe > 10 * Durchmesser), Sacklöcher und harte Materialien (HRC > 40) – überwindet die Kühlmittellochkonstruktion Einschränkungen:

• Tieflochbearbeitung (z. B. Öldurchgangslöcher in Motorblöcken): Kühlmittel erreicht den Lochboden durch Kanäle und verhindert so die Ansammlung von Spänen und Kratzern an der Lochwand.
• Bearbeitung von harten Legierungen (z. B. Nickelbasislegierungen): Kontrollierte Temperaturen verhindern, dass die Hartmetallstabkante aufgrund von „thermischer Sprödigkeit“ absplittert, wodurch die Bearbeitungsstabilität erheblich verbessert wird.

Unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen entsprechen unterschiedlichen Kanaldesigns, wobei die Kernunterschiede in der Anzahl, Verteilung und dem Durchdringen der Löcher liegen. Im Folgenden sind die drei in der Industrie am häufigsten verwendeten Typen aufgeführt, mit einer Tabelle, die wichtige Auswahlpunkte vergleicht:

1. Bearbeitungsart: Wählen Sie „Zentrales Einzelloch“ für Tiefloch-/Zentralschnitt, „Mehrfach-Seitenloch“ für Mehrschneiden-/Planbearbeitung und „Spiral-Loch“ für Hochgeschwindigkeitsrotation/Gewindebearbeitung.
2. Stabdurchmesser: Kleinere Stabdurchmesser erfordern entsprechend kleinere Löcher (um eine Verringerung der Stabilität des Stabs zu vermeiden). Zum Beispiel passen ø6-mm-Stäbe zu ø2-mm-Löchern, während ø20-mm-Stäbe zu ø4–5-mm-Löchern passen.
3. Kühlmitteldruck: Hoher Druck (>5 bar) ist für Löcher mit kleinem Durchmesser geeignet (um ein Verstopfen zu verhindern), und niedriger Druck (2–3 bar) ist für Löcher mit großem Durchmesser geeignet (um den Fluss sicherzustellen).

Obwohl Hartmetallstäbe mit Kühlmittelbohrungen eine hervorragende Leistung bieten, wirken sich Details während der Verwendung direkt auf ihre Lebensdauer und Effektivität aus. Konzentrieren Sie sich auf die folgenden vier Punkte:

• Priorisieren Sie „wasserbasierte Rostschutz-Kühlmittel“ (z. B. Emulsionen, synthetische Kühlmittel); vermeiden Sie reine ölbasierte Kühlmittel (hohe Viskosität verstopft leicht Löcher).
• Bei der Bearbeitung von korrosionsanfälligen Materialien (z. B. Edelstahl, Titanlegierungen) muss das Kühlmittel Rostschutzmittel enthalten (Konzentration >5 %), um Rost und Verstopfung in den Lochwänden zu verhindern.

• Vor jedem Gebrauch: Blasen Sie die Löcher mit Druckluft (0,3–0,5 MPa) durch, um Restspäne oder Verunreinigungen zu überprüfen.
• Nach längerer Lagerung: Spülen Sie die Löcher mit sauberem Wasser aus, trocknen Sie sie und tragen Sie Rostschutzöl auf (um die Oxidation der Lochwände zu verhindern).
• Wenn eine Verstopfung auftritt: Reinigen Sie das Loch vorsichtig mit einem dünnen Stahldraht (etwas kleiner als der Lochdurchmesser); stechen Sie nicht mit Gewalt (um eine Beschädigung der Kanäle zu vermeiden).

• Vermeiden Sie das Schleifen in der Nähe der Lochbereiche (insbesondere bei Mehrfach-Seitenloch- und Spiral-Loch-Designs), um eine Beschädigung der Lochkanten durch Schleifscheiben zu verhindern.
• Nach dem Schleifen: Überprüfen Sie, ob die Löcher ungehindert sind. Wenn sich Grate an den Lochöffnungen befinden, polieren Sie diese vorsichtig mit feinem Schleifpapier (1000# oder höher).

• Passende Werkzeughalter müssen Kühlmittelanschlüsse haben, und die Anschlüsse müssen mit den Lochungen des Stabs übereinstimmen (Abweichung ≤0,5 mm), um ein Auslaufen des Kühlmittels zu verhindern.
• Vor dem ersten Gebrauch: Testen Sie den Kühlmittelfluss (stellen Sie sicher, dass kein Auslaufen oder Verstopfen vorliegt), bevor Sie mit der Bearbeitung beginnen.

Tatsache: Eine gut gestaltete Lochstruktur (Lochdurchmesser ≤ 1/3 des Stabdurchmessers, Löcher entfernt von spannungskonzentrierten Bereichen) reduziert die Festigkeit nicht wesentlich. Zum Beispiel hat ein ø15-mm-Stab mit einem ø4-mm-Loch immer noch eine Biegefestigkeit von über 2500 MPa, was den Anforderungen der meisten Bearbeitungsszenarien entspricht. Tatsächlich reduzieren kontrollierte Temperaturen „thermische Schadensschäden“ am Stab und verbessern so die Gesamtlebensdauer.

Tatsache: Auch die Bearbeitung mit niedriger Geschwindigkeit (z. B. Tieflochbohren, schwer zu bearbeitende Materialien) erfordert dieses Design. Zum Beispiel: Bei der Bearbeitung von Nickelbasislegierungen bei niedrigen Drehzahlen verursacht die hohe Materialhärte immer noch konzentrierte Reibungswärme. Herkömmliche Stäbe verschleißen aufgrund schlechter Wärmeableitung schnell, während Stäbe mit Kühlmittelbohrungen die Stabilität durch kontinuierliche Kühlung aufrechterhalten.

Tatsache: Lochdesigns sind sehr szenarienspezifisch – eine universelle Verwendung führt zu einer verringerten Effektivität. Zum Beispiel: Die Verwendung eines „Zentralen Einzelloch“-Stabs zum Planfräsen verhindert, dass Kühlmittel Mehrschneidbereiche abdeckt, was zu nur 30 % der Kühlwirkung eines „Mehrfach-Seitenloch“-Stabs führt. Umgekehrt verhindert die Verwendung eines „Mehrfach-Seitenloch“-Stabs beim Tieflochbohren, dass Kühlmittel den Lochboden erreicht, was zu einer Ansammlung von Spänen führt.

Im Vergleich zum Upgrade auf höherwertige Hartmetallsorten (was die Kosten um über 50 % erhöht), erhöhen die Kühlmittellochkonstruktion die Kosten nur um 10 %–20 %, während sie eine 30 %–60 % längere Lebensdauer und über 20 % höhere Effizienz liefert. Es ist eine kostengünstige Upgrade-Lösung. Insbesondere bei der Präzisionsbearbeitung, der Verarbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien und der Massenproduktion lösen diese Stäbe direkt die Hochtemperatur-Schwachstellen herkömmlicher Werkzeuge und senken die Gesamtbearbeitungskosten.

Wenn Ihre Bearbeitungsszenarien Probleme wie schnellen Werkzeugverschleiß, schlechte Werkstückpräzision oder schwierige Tieflochbearbeitung aufweisen und Sie sich nicht sicher sind, wie Sie Hartmetallstäbe mit Kühlmittelbohrungen auswählen sollen,wenden Sie sich gerne an uns. Wir können kundenspezifische Lochdesigns und Stablösungen basierend auf Ihrer Bearbeitungsart (Bohren/Fräsen/Umformen), Ihrem Werkstückmaterial und Ihren Präzisionsanforderungen anbieten.