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May 24, 2023

Tipps zum erfolgreichen Sägen und zur Auswahl von Sägeblättern für Nichteisenmaterialien

Das Sägen von Nichteisenmaterialien kann eine Herausforderung sein, aber mit dem richtigen Band bewaffnet

Das Sägen von Nichteisenmaterialien kann eine Herausforderung sein, aber mit dem richtigen Bandsägeblatt und dem richtigen Plan zum Schneiden des Materials kann ein Hersteller hochwertige Schnitte und langlebige Sägeblätter erwarten.

Aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften werden im Allgemeinen Nichteisenmaterialien (also solche, die keine nennenswerte Menge Eisen enthalten) ausgewählt. In den meisten Fällen sind sie leicht, korrosionsbeständig, hochleitfähig und nicht magnetisch.

Diese Materialien weisen jedoch ihre eigenen, einzigartigen Schneidprobleme auf. Es ist hilfreich, im Voraus zu wissen, was beim Sägen dieser Materialien auf Sie zukommen kann. Dies ist der erste Schritt, um herauszufinden, wie die Herausforderungen beim Schneiden von Nichteisenmaterialien angegangen und gemeistert werden können.

Die Palette der Nichteisenmaterialien umfasst unter anderem Aluminium, Kupfer, Blei, Zinn, Titan und Zink. Auch Kupferlegierungen wie Messing und Bronze gehören zu dieser Familie. Abhängig von ihrer Zusammensetzung können einige dieser Materialien mehrere Qualitäten haben, sodass die Sägeparameter und Überlegungen unterschiedlich sein werden.

Mit welchen Sägeproblemen sind Bediener beim Umgang mit diesen Materialien konfrontiert? Sie müssen mit der Abrasivität des Materials, den Gummieigenschaften, der Tendenz zur Blattspänebelastung, der Kapazität des Blattspalts und der Aufrechterhaltung einer optimalen Blattgeschwindigkeit zurechtkommen.

Im Allgemeinen lassen sich weiche Materialien wie Aluminium und Kupfer leichter bearbeiten als härtere und zähere Materialien wie Titan, aber die weichen Materialien können sich unter den Zähnen eines Sägeblatts als unhandlicher erweisen.

Nichteisenmaterialien wie Aluminium und Messing haben im Vergleich zu härteren Metallen niedrige Schmelzpunkte. Wenn Sie nicht die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen treffen, kann die beim Sägen entstehende Hitze leicht dazu führen, dass geschmolzenes Aluminium in die Hohlräume und auf die Zähne des Sägeblatts gelangt, wodurch es unbrauchbar wird und glasiert. Darüber hinaus muss der Bediener berücksichtigen, dass er zwar mit einer schnelleren Vorschubgeschwindigkeit auskommen kann, aber Faktoren kontrollieren muss, die die Spanlast beeinflussen.

Eine Überlastung der Zahnspalten kann zu vielen Problemen führen, z. B. zum Absplittern der Zähne vom Träger (auch Strippage genannt), zum Herumspringen der Klinge im Material und zu rauen Schnitten. Eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, ist die Verwendung einer Klinge mit gröberer Teilung anstelle einer Klinge mit feinen Zähnen. Dadurch können die Hohlräume die Späne leichter abtransportieren, einer Verdichtung widerstehen und hoffentlich die Schnittfuge reinigen, bevor sie vollständig gefüllt ist. Außerdem erfordert weiches Material im Vergleich zu hartem Material beim Sägevorgang keinen großen Vorschubdruck, da die Zähne nicht viel Druck benötigen, um in das Material einzugreifen.

Beim Schneiden weicher Materialien wie Aluminium und Kupfer ist ein geringerer Vorschubdruck, eine höhere Vorschubgeschwindigkeit und eine viel höhere Klingengeschwindigkeit der beste Ansatz. Dies ermöglicht eine gute Durchdringung der Klinge und eine rechtzeitige Spanentfernung.

Eine weitere zu berücksichtigende Sache ist, dass weiche Metalle zwar einfacher zu bearbeiten sind, es jedoch schwieriger sein kann, ein gewünschtes Finish zu erzielen, wenn man die tatsächliche Mechanik auf Mikroebene des Materials berücksichtigt, das sich vom Sägezahn trennt. Die Wahl der falschen Klinge, insbesondere einer Klinge ohne positiven Spanwinkel, kann die Mikrostruktur des Materials komprimieren und es beim Schneiden schwieriger machen. Weichere Materialien scheinen leichter zu schneiden zu sein, aber beim Sägen dieser Materialien ist es wichtig, genauso vorsichtig zu sein, damit kein Ausschuss entsteht oder Ihr Bandsägeblatt beschädigt wird.

Nichteisenhaltige Strukturmaterialien wie Kupferrohre oder Aluminiumprofile verschärfen dieses Problem, da sie nicht nur unter den üblichen Schnittproblemen bei Nichteisenmetallen leiden, sondern auch die unterbrochenen Schnitte, die entstehen, wenn sich die Zähne in das Material hinein- und herausbewegen, das Sägeblatt beschädigen können. (Es kann schwierig sein, beim Sägen dieser Materialien die perfekte Zahnteilung zu finden, da die Zähne während des Schneidvorgangs von größeren zu kleineren Querschnitten wechseln.) Wie bei allen Strukturmaterialien muss besonderes Augenmerk auf die richtige Auswahl des Sägeblatts und der richtigen Zähne gelegt werden Tonhöhe.

Beim Sägen durch härtere und zähere Nichteisenmaterialien wie Titan und Zink ist die Belastung der Zahnräume ein seltenes Problem, da das Material nicht dazu neigt, die Zahnräume zu belasten, wie dies bei weichen Materialien der Fall ist. Dadurch können beim Schneiden harter Materialien mehr Zähne eingesetzt werden, was die Produktivität steigert. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Sägen von harten und weichen Metallen besteht darin, dass harte Metalle einen höheren Vorschubdruck erfordern, was ein besseres Eindringen der Zähne ermöglicht.

Diese Arten harter Materialien können nicht schnell geschnitten werden. Daher werden eine langsamere Vorschubgeschwindigkeit und eine langsamere Klingengeschwindigkeit verwendet, damit die Klinge in das Material eindringen und die erforderliche Spanlast durchziehen kann.

Bimetall-Bandsägeblätter ermöglichen einen schnellen, qualitativ hochwertigen Schnitt von Nichteisenmetallen und halten den Strapazen schneller Schnitte stand. Bei richtiger Anwendung können sie auch lange halten.

Klingenhersteller verwenden in der Regel einen Schnellarbeitsstahl (HSS) für die Klingenzähne und verbinden ihn mit verschiedenen Methoden, wie etwa Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, mit einem hochfesten Kohlenstoffstahlrücken. Mit dieser Kombination erhalten Bediener die Schnittgeschwindigkeit, die sie suchen, sowie die Haltbarkeit, die Nicht-Bimetall-Sägeblättern fehlt.

Im Allgemeinen stimmt es, dass ein Sägearbeiter beim Schneiden harter Materialien mehr Sägeblätter verwenden kann, aber es hängt davon ab, welche harten Materialien und welche weichen Materialien verglichen werden. Bimetall-Bandsägeblätter können eine ausgezeichnete Wahl sein, die zu einer längeren Lebensdauer des Sägeblatts führen kann. Beispielsweise können M51-HSS-Bimetallklingen Schnittgeschwindigkeiten erreichen, die mit Klingen aus M42-HSS vergleichbar sind, und eine längere Werkzeuglebensdauer bieten. M51 ist abriebfester als M42 und kann dadurch die Lebensdauer der Klinge verlängern.

Außerdem wird die Schneidleistung des HSS durch die Legierung mit Kobalt und Vanadium deutlich gesteigert. Diese Legierungselemente erhöhen die Hitze- und Verschleißfestigkeit erheblich.

Das Schneiden mit herkömmlichen Bimetallklingen kann zu einem Wärmestau führen und Bereiche mit Wärmeeinflusszonen (HAZ) erzeugen, die die Integrität des Metalls beeinträchtigen. Eines der neuesten Fertigungsverfahren, die heute zur Herstellung von Bimetallklingen verwendet werden, eliminiert jedoch die HAZ, was dazu beiträgt, Probleme durch Zahnabriss zu reduzieren.

Bei diesem Verfahren werden zwei Streifen HSS-Drähte in fester Phase mit einem Trägerstahl verbunden, wobei das Prinzip des Festkörper-Diffusionsschweißens zum Einsatz kommt. Der Festkörperprozess verbraucht nur 10 bis 20 % der Wärmemenge, die bei einem Schweißfertigungsprozess anfällt. Durch diesen Verbindungsprozess und die HSS-Basis entstehen Klingen, die schnellere Schnittgeschwindigkeiten erreichen, ohne dass die Qualität darunter leidet.

Ein weiterer Schutz gegen Zahnabriss besteht im Schweißkontakt zwischen dem Trägermaterial und den Sägezähnen. Das Diffusionsschweißverfahren sorgt im Gegensatz zum Elektronenstrahlschweißverfahren für 170 % mehr Schweißkontakt mit den Zähnen, sodass die Bruch- und Bruchgefahr der Klingen deutlich reduziert wird.

Darüber hinaus weisen im Diffusionsschweißverfahren hergestellte Schaufeln eine vorteilhafte Zahngeometrie auf. Beispielsweise werden HSS-Drähte an die Seiten des Streifens und die Schmelzzone (den Teil des Metalls, der geschmolzen ist) geklebt, die parallel zu den Zähnen verläuft, wodurch eine gerillte Zahngeometrie entsteht. Durch die Rillenzahngeometrie entstehen zwei durch die Klinge getrennte Schneidflächen. Kurz nach der ersten Verwendung der Klinge entwickeln die Zähne eine U-förmige Rille mit einer Tiefe von 0,001 bis 0,002 Zoll zwischen den beiden HSS-Kanten, wodurch sich der in den Schnitt eingreifende Klingenbereich verändert. Die Nut behält eine konstante Tiefe und verschleißt im gleichen Maße wie die Zähne.

Fortschritte in der Bandsägeblattkonstruktion können zu besseren Schnittergebnissen führen. Beispielsweise entwickeln Bimetallklingen, die mit einem Diffusionsschweißverfahren hergestellt werden, bei der Verwendung eine Rillenzahngeometrie – zwei durch die Klinge getrennte Schneidflächen. Die Zähne bilden eine U-förmige Rille mit einer Tiefe von 0,001 bis 0,002 Zoll zwischen den beiden Kanten aus Schnellarbeitsstahl (HSS). Dieses Zahndesign trägt dazu bei, Späne aus dem Schnitt zu entfernen und beseitigt so ein großes Hindernis für erfolgreiche Schnitte.

Doppelspäne, auch Spaltspäne genannt, entstehen durch die Rillenzahngeometrie. Der Vorteil besteht darin, dass sie leicht aus dem Schnitt entfernt werden können, was wichtig ist, denn wenn Späne im Schnitt verbleiben, besteht die Gefahr, dass sie sich in den Zahnhöhlen verstopfen und sich an den Zähnen festsetzen. Gespaltene Späne lassen sich leichter entfernen, da sie sich wellen und aus dem Schnitt fallen. Das Ergebnis ist ein um 25 % schnelleres Schneiden als Klingen, die mit herkömmlichem Elektronenstrahlschweißen hergestellt werden.

Außerdem ermöglicht die U-Nut einen erhöhten Kühlmittelfluss zur Schnittfläche, und ein richtiger Kühlmittelfluss kühlt und schmiert nicht nur die Klinge, sondern spült auch Späne aus, die sich beispielsweise in den Räumen innerhalb von Rohren verfangen.

Beim Schneiden weicher Materialien wie Aluminium bevorzugen einige Endbenutzer die Verwendung von Carbon-Sägeblättern gegenüber Bimetall-Sägeblättern, da die Carbon-Sägeblätter möglicherweise größere Zahnabstände haben und im Voraus kostengünstiger sind. Der Nachteil von Carbonblättern ist jedoch, dass sie nicht so lange halten wie Bimetallblätter.

Bandsägeblätter mit Hartmetallkörnung verfügen über eine durchgehende oder gezahnte Schneidkante für hohe Ermüdungsfestigkeit. Sie können präzise Schnitte in einer Vielzahl von Nichteisenmaterialien, hauptsächlich Nichtmetallen, wie Stahlgürtelreifen, Verbundwerkstoffen, verstärkten Kunststoffen, Verbundgraphit und Glasfaser durchführen. Diese Sägeblätter funktionieren am besten bei viel höheren Sägeblattgeschwindigkeiten, als sie normalerweise bei einer Standard-Metallbandsäge zu finden sind.

Hartmetallbestückte Klingen werden häufig zum Schneiden von eisenhaltigen und nicht eisenhaltigen Vollmaterialien in Produktionsanwendungen eingesetzt. Wie bereits erwähnt, gelingt das Schneiden von Nichteisenmetallen mit Hartmetall-Blättern am besten, wenn die Bandsäge für hohe Blattgeschwindigkeiten geeignet ist. Abhängig von der Anwendung kann dies zwischen 1.000 SFPM und 7.000 SFPM oder mehr bedeuten, wenn eine hohe Produktion angestrebt wird.

Das heißt nicht, dass Nichteisenmaterialien mit Hartmetallklingen nicht langsamer geschnitten werden können, aber sowohl mit Hartmetallspitzen als auch mit Hartmetallkörnung funktionieren in einer Produktionsumgebung am besten.

Ein bestimmter Hersteller stand vor der Herausforderung, 15-Zoll-Sägeplatten zu sägen. Runden aus Titan (6Al-4V). Der Sägevorgang wurde durch die geringe Standzeit der Sägeblätter und extrem grobe Schnitte mit Hartmetall-Sägeblättern erschwert. Es wurde festgestellt, dass die Zahnspangen belastet waren, was zu einem Waschbretteffekt am Schnitt und zu übermäßigen Kräften auf die Zähne führte.

Durch die Umstellung auf ein gröberes Zahnmuster bei gleichzeitiger Anpassung der Sägeblattgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit konnte der Kunde die Sägeblattlebensdauer um etwa 40 % verlängern und gleichzeitig die Produktion steigern. Die Schnitte selbst waren glatt und linienfrei.

Ein anderer Hersteller stieß beim Schneiden von 8-Zoll-Sägezähnen auf Sägezahnspalten, die sich mit gummiartigem Material gefüllt hatten, sowie auf grobe Schnitte. Aluminium-Festkörper auf etwas, das man als Allzwecksäge bezeichnen könnte. Die maximale Blattgeschwindigkeit betrug etwa 270 SFPM. Darüber hinaus würde die Maschine nur ein 1-Zoll-Gerät aufnehmen. Klinge, was die verfügbaren Zahnmuster sowohl bei Bimetall- als auch bei Hartmetall-Sägeblättern einschränkte.

In diesem Fall bestand die einzig gangbare Option darin, einen gröberen Zahn zu finden. Die Lösung war ein Carbonblatt mit einer Zahnteilung von 1,3. Während man erwarten würde, dass ein Carbonblatt aufgrund der Betriebsbedingungen nicht so leistungsfähig ist oder so lange hält wie ein Bimetallblatt, war das Carbonblatt tatsächlich besser als das Bimetallblatt. Es hielt länger und schnitt schneller.

In beiden Fällen half ein Bandsägeblattexperte diesen beiden Produktionsunternehmen dabei, die richtigen Sägeblätter für die jeweilige Aufgabe zu finden. Das Sägen von Nichteisenmaterialien muss keine tägliche Herausforderung sein. Die richtige Bandsäge und die richtigen Sägeparameter können den entscheidenden Unterschied machen.