Die wichtigsten Werkstoffe und ihre Eigenschaften

Bei der Gewindebearbeitung kommen Sie um ein wenig Werkstoffkunde nicht herum. Der erste Schritt beim Gewindeschneiden ist es schließlich, den geeigneten Gewindebohrer auszuwählen. Und den können Sie nicht finden, wenn Sie nicht wissen, mit welchem Werkstoff Sie es genau zu tun haben.

Aber keine Sorge, es ist nicht nötig, die genaue Zusammensetzung einer Nickel-Kobalt-Legierung mit all ihren Stoffeigenschaften auf die Hunderterstelle genau im Kopf zu haben. Ein Überblick über die Grundlagen reicht in der Regel aus und den bekommen Sie natürlich bei uns.

In unserem Online-Shop finden Sie außerdem auf jeder Produktseite ausführliche Angaben zum original Werkstoff und den Werkstoffgruppen, die mit einem Werkzeug bearbeitet werden können. Schauen Sie also unbedingt auch einmal dort vorbei!

So werden die Werkstoffe eingeteilt

Werkstoffe können auf unterschiedliche Weise eingeteilt werden. Für gewöhnlich werden Werkstoffe mit ähnlichen Eigenschaften oder Zusammensetzungen dabei in Gruppen zusammengefasst.

Jedem Werkstoff ist eine Werkstoffnummer zugeordnet, sodass er stets eindeutig zu identifizieren ist. Parallel dazu existieren weitere normierte Bezeichnungen und Werkstoffkurznamen für Stähle, die einer festen Systematik folgend durch eine Kombination aus Zahlen und Buchstaben zentrale Eigenschaften des Werkstoffes abbilden.

Allgemeine Unterteilung

Unterschieden wird bei den Werkstoffen zunächst einmal zwischen Metallen und Nichtmetallen. Letztere Gruppe kann dann noch eingeteilt werden in Werkstoffe aus der Natur, die organisch (z. B. Holz) oder mineralisch (z. B. Grafit) sein können, und künstliche Werkstoffe wie Kunststoffe, Glas oder Keramik. Und dann gibt es natürlich noch die Verbundwerkstoffe, die aus mehreren verschiedenen Grundstoffen bestehen. Dazu zählen etwa verstärkte Kunststoffe oder Hartmetalle.

Unterteilung der Metalle

Das klingt kompliziert? Dann wird es Sie sicher freuen, dass wir uns beim Gewindeschneiden in erster Linie auf die Gruppe der Metalle konzentrieren können. Zwar lassen sich auch in Kunststoffen Gewinde erzeugen, das ist aber eher die Ausnahme. Eine gute Übersicht über alle Materialien zum Gewindeschneiden finden Sie hier.

Metalle lassen sich weiter unterscheiden in zwei Untergruppen: Eisenwerkstoffe und Nichteisenmetalle.

Eisenwerkstoffe

Auch in der Untergruppe der Eisenwerkstoffe sind wir noch nicht bei der kleinsten Einheit angekommen. Hier werden Stähle von Eisengusswerkstoffen unterschieden. Entscheidend ist der Kohlenstoffanteil, der beim Stahl bei maximal 2 % liegt, bei Gusseisen jedoch höher.

Stahl zeichnet sich vor allem durch seine große Festigkeit aus und kann kalt oder warm umgeformt werden. Stahlsorten mit jeweils spezifischen Eigenschaften gibt es wortwörtlich wie Sand am Meer – nämlich mehrere tausend. Dazu gehören Edelstahl, Werkzeugstahl oder Automatenstahl, der besonders gut für spanende Fertigungsverfahren wie das Gewindebohren geeignet ist.

Gusseisen kann nicht plastisch umgeformt werden, ist dafür aber gut gießbar. Gusseisenwerkstoffe werden daher gerne für komplexe Formen verwendet, die sich auf andere Art und Weise nur schwer herstellen lassen.

Nichteisenmetalle (NE-Metalle)

Die Bedeutung von Eisen wird klar, wenn wir uns vor Augen führen, dass das verbindende Merkmal der zweiten Gruppe der Metalle tatsächlich einfach nur die Tatsache ist, dass es sich eben nicht um Eisen handelt. In diese Gruppe fallen Werkstoffe wie Kupfer, Zink, Blei, Aluminium, Magnesium, Nickel oder Titan und ihre jeweiligen Legierungen.

Anhand ihrer Dichte lassen sich die Nichteisenmetalle in Schwermetalle und Leichtmetalle einteilen. Schwermetalle wie Kupfer oder Chrom werden oft aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften gezielt für ausgewählte Aufgabenbereiche verwendet. So kommt Kupfer wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit in Stromleitungen zum Einsatz.

Leichtmetalle zeichnen sich dagegen tatsächlich durch ihr geringes Gewicht aus und werden daher häufig im Fahrzeugbau verwendet, um durch Reduzieren der Masse einen geringeren Treibstoffverbrauch zu erreichen.

Diese Eigenschaften kann ein Werkstoff haben

Die Eigenschaften eines Werkstoffs können auf ganz unterschiedliche Weise bestimmt werden. Wir können uns die physikalischen Eigenschaften ansehen, mechanische Eigenschaften, chemische oder fertigungstechnische Eigenschaften. Um diese Übersicht so einfach wie möglich zu halten, beschränken wir uns auf ein paar Merkmale von Werkstoffen, die beim Gewindeschneiden interessant sind.

Zähigkeit und Sprödigkeit

Auf der mechanischen Ebene interessieren wir uns dafür, wie zäh oder spröde ein Werkstoff ist. Diese beiden Begriffe beschreiben, wie viel mechanische Energie ein Werkstoff bei plastischer Verformung aufnehmen kann.

Ein zäher Werkstoff wie Baustahl kann sich zwar bei starker Belastung verformen, bricht oder reißt dabei jedoch nicht. Spröde Werkstoffe wie Glas oder Keramik können dagegen nur wenig Energie absorbieren und brechen sehr schnell. Es gibt auch spröde Metallsorten, wie etwa Gusseisen. Sprödigkeit kann weiterhin auch als unerwünschter Effekt bei unsachgemäßen Produktionsprozessen auftreten, z. B. wenn Stähle fehlerhaft gehärtet werden.

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit gibt an, wie viel Zugspannung ein Werkstoff aushalten kann. Stellen Sie sich zur Verbildlichung einen fest verankerten Metallstab vor, an dem gezogen wird. Zunächst wird der Stab sich elastisch (also nicht dauerhaft) dehnen, dann kommt es zur plastischen (also dauerhaften) Verformung und irgendwann zum vollständigen Bruch. Damit lassen sich wichtige Aussagen über die Stabilität von Schraubverbindungen treffen.

Die plastische Verformung wird auch als Strecken bezeichnet. Die größtmögliche Zugspannung, bevor der Werkstoff gestreckt wird, ist die Streckgrenze. Die Zugkraft, die zu diesem Zeitpunkt aufgewendet wird, ist die Zugfestigkeit des Werkstoffs. Sowohl die Streckgrenze als auch die Zugfestigkeit haben die Einheit N/mm².

Zerspanbarkeit

Im Bereich der fertigungstechnischen Eigenschaften interessieren wir uns bei der Gewindebearbeitung vor allem für die Zerspanbarkeit eines Werkstoffs. Diese gibt an, wie gut sich ein Werkstoff mit spanenden Verfahren wie eben dem Gewindebohren bearbeiten lässt. Die Zerspanbarkeit wird an mehreren Kriterien festgemacht, vor allem an:

• der Qualität der Oberfläche der Bauteile nach dem Zerspanen
• den Spanbedingungen (der entstehende Span sollte den Produktionsprozess nicht behindern)
• der Zerspankraft, die auf das Werkzeug wirkt
• der Standzeit des verwendeten Werkzeugs

Schlechte Zerspanbarkeit kann teilweise durch reduzierte Schnittgeschwindigkeit oder ein geeignetes Kühlschmiermittel ausgeglichen werden. Stähle und Gusseisen sind je nach Gefüge häufig gut zerspanbar, zähe und sehr harte Werkstoffe dagegen nur schwer.

Wie finde ich den richtigen Gewindebohrer für meinen Werkstoff?

Jetzt wissen Sie hoffentlich ein bisschen mehr über den Werkstoff, aus dem Ihr Bauteil besteht. Fragt sich nur, wie Sie die passenden Arbeitsmittel – sprich: Gewindebohrer – dazu finden. Einfache Lösungen bieten wir Ihnen in unserem BAER Shop. Nutzen Sie den BAER Toolfinder auf der Startseite und wählen Sie unter ‚Anwendung‘ den Werkstoff aus, mit dem Sie arbeiten möchten. Schon sehen Sie eine Übersicht über alle Werkzeuge, die für dieses Material geeignet sind. Auch die jeweilige Produktseite zu einem Artikel enthält immer ausführliche Hinweise.

Sie haben weitere Fragen zum Thema Werkstoffe oder ein anderes Anliegen? Dann wenden Sie sich über das Kontaktformular an unseren Kundenservice. Wir helfen Ihnen gerne weiter!