Legierungsanalyse von Hartmetallen für Werkzeuge

Fräser und Bohrer werden zur Bearbeitung unterschiedlichster Materialien eingesetzt. Je nach späterem Verwendungszweck werden für deren Herstellung unterschiedliche Hartmetalle benötigt. Um die Qualität des Ausgangsmaterials genau bestimmen zu können, muss der Hersteller der Werkzeuge die Materialzusammensetzung des Hartmetalls genau kennen. Dazu ist eine präzise Legierungsanalyseanalyse bei der Wareneingangsprüfung unablässig.

Als Material werden gesinterte Carbidhartmetalle verwendet, die in den meisten Fällen hauptsächlich aus Wolframcarbid bestehen. Dazu kommen in sehr geringen Mengen Additive wie Titancarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid oder Vanadiumcarbid, die je nach Zusammensetzung die Materialeigenschaften des fertigen Hartmetalls wesentlich beeinflussen.

Hartmetalle werden in verschiedene Gruppen eingeteilt: P-Hartmetalle zum Beispiel haben einen verhältnismäßig großen Anteil an Titan- und Tantalcarbid (TiC bzw. TaC) und werden zur Bearbeitung von langspanenden Werkstoffen wie Stahl oder Stahlguss verwendet. Hartmetalle der K-Gruppe sind fast TiC- und TaC-frei und werden bevorzugt für die Bearbeitung von kurzspanenden Werkstoffen wie Eisenguss, Nicht-Eisen-Metallen, gehärteten Stählen, Holz oder Kunststoff eingesetzt. Neben den konventionellen Hartmetallen auf Wolframcarbid-Basis gibt es auch Hartmetalle, die nur Titancarbid und Titannitrid als Hartstoffe beinhalten und sich durch eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit auszeichnen.

Um die Zusammensetzung des jeweiligen Hartmetalls genau analysieren zu können, hat sich die zerstörungsfreie Röntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) gegenüber herkömmlichen chemischen Analyse-Methoden durchgesetzt. Mit der RFA können die Legierungsanteile auch bei geringer Konzentration von ca. 0,1 % schnell und präzise gemessen werden. Dazu werden Geräte mit Halbleiter-Detektor wie das FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL® eingesetzt, um die beinhalteten Elemente sauber voneinander abgrenzen zu können.

Vergleich zweier Wolframcarbid-Proben zu reinem Wolfram

Abb. 1: Vergleich zweier Wolframcarbid-Proben zu reinem Wolfram: gelb reines W, blau 1,2 % TaC (Probe1) und grün 9,8 % TaC (Probe2)

   

WC

Co

TiC

TaC

NbC

Cr3C2

VC

Ni

Mo

Probe 1

X

92,48

5,99

-0,41

1,16

0,60

-0,10

0,13

0,17

-0,02

s

0,28

0,14

0,29

0,13

0,03

0,09

0,20

0,05

0,01

Probe 2

X

69,19

8,17

10,17

9,77

2,51

-0,11

0,14

0,18

-0,02

s

0,53

0,07

0,48

0,41

0,05

0,11

0,24

0,04

0,01

Tab. 1: Messergebnisse für die beiden Proben aus dem Spektrum (in %)

Zur Analyse von Proben, die nicht nur aus reinen Elementen, sondern auch aus chemischen Verbindungen (Komponenten, z. B. Carbide) bestehen, bietet die WinFTM® Software den Komponentenmodus. Dadurch können eine Reihe von Komponenten wie z. B. WC bzw. TiC und TaC wie Elemente gemessen und im Ergebnis mit einem Messwert für die komplette Komponente angezeigt werden. Eine Umrechnung ist nicht mehr nötig.

Das FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL® ist bestens geeignet für die präzise Legierungsanalyse von Hartmetallen. Eingesetzt in der Wareneingangskontrolle hilft es, die Zusammensetzung der eingehenden Hartmetalle zu prüfen und eine schnelle und exakte Materialzuordnung zu ermöglichen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren lokalen Ansprechpartner von Fischer.

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