Schneidkeramik

Schneidkeramiken sind keramische Schneidstoffe, also keramische Werkstoffe für Fräswerkzeuge, Drehmeißel und Bohrer. Aus Schneidkeramiken werden üblicherweise Wendeschneidplatten gefertigt, die als Schneiden in den Werkzeugen fungieren. Schneidkeramiken sind selbst bei hohen Temperaturen härter und verschleißfester als die Hartmetalle, aber dafür bruchempfindlicher und teurer. Mit Schneidkeramiken sind daher höhere Schnittgeschwindigkeiten möglich, Vorschub und Schnitttiefe müssen aber reduziert werden. Noch härter, verschleißfester und teurer sind Werkzeuge aus Bornitrid. Schneidkeramiken werden vor allem eingesetzt in der Luft- und Raumfahrt sowie Automobilbranche bei der Serienproduktion von Werkstücken aus Gusseisen und schwer zerspanbaren Werkstoffen wie hochfester Stahl und Nickel.

Schneidkeramiken werden aus Keramikpulvern gesintert. Im Gegensatz zu den Hartmetallen kommt dabei kein Bindemetall zum Einsatz, was die höhere Warmhärte und geringere Festigkeit bewirkt. Versuche, keramische Pulver mit einem Bindemetall zu sintern, waren erfolglos.

Es werden nach der Zusammensetzung zwei Gruppen unterschieden:

  • Aluminiumoxid-Schneidkeramiken. Sie sind härter, verschleißfester und bruchempfindlicher als die Siliciumnitrid-Keramiken. Außerdem sind sie anfällig gegenüber wechselnden Temperaturen. Aluminiumoxid wird auch für Schleifscheiben genutzt und dort als Korund bezeichnet.
    • Rein oxidische Schneidkeramik (Reinkeramik). Sie besteht selten ausschließlich aus Aluminiumoxid, meist enthält sie noch bis 15 % Zirconiumoxid, das die Festigkeit verbessert.
    • Mischkeramik. Sie enthält auch nicht-oxidische Hartstoffe wie Titancarbid. Dadurch erhöht sich die Härte und Verschleißfestigkeit, weshalb sie geeignet sind, um damit gehärteten Stahl zu bearbeiten (Hartzerspanen). Wegen der höheren Wärmeleitfähigkeit sind sie weniger temperaturwechselempfindlich. Sie sind aufwendiger zu fertigen, teurer und die herstellbaren Werkzeugformen sind begrenzt.
    • Whisker­verstärkte Schneidkeramik. Enthält Whisker – winzige Kristalle – aus Siliciumcarbid, die die Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit erhöhen.
  • Siliciumnitrid-Schneidkeramiken. Sie sind fester, weniger bruchempfindlich und weniger temperaturwechselanfällig. Sie eignen sich auch zum Fräsen und den Einsatz von Kühlschmiermittel. Zur Bearbeitung von Stahl eignen sie sich nicht, da sie chemische Reaktionen eingehen.
    • Reine Siliciumnitrid-Schneidkeramik
    • SiAlON (Silizium-Aluminiumoxid-Nitrid). Enthält Zusätze von Aluminiumoxid.
    • Beschichtete (Siliciumnitrid-)Schneidkeramik

Nach ISO 513 werden folgende Gruppen unterschieden. Das Kürzel beginnt immer mit einem 'C' (engl. Ceramics):

  • CA: Aluminiumoxid-Schneidkeramik
  • CM: Mischkeramik
  • CR: Whiskerverstärkte Keramik (reinforced = verstärkt)
  • CN: Siliciumnidrid-Schneidkeramik (Nitrid)
  • CC: Beschichtet (coated = beschichtet)
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