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Sägen reiner Elemente

Die Exoten aus dem Chemieunterricht

Der klassische Anwender von Bandsägen und Kreissägemaschinen ist es gewohnt, Baustähle, Werkzeugstähle, Edelstähle, hochfeste Nickelbasislegierungen oder Titan zu sägen und anschließend weiter zu bearbeiten. Aber reine Elemente haben wahrscheinlich die wenigsten Anwender je zerspant.

Für die H.C. Starck Hermsdorf GmbH aus dem thüringischen Hermsdorf ist genau das die tägliche Praxis. Das Unternehmen gehört zu den weltweit führenden Anbietern von Halbzeugen und Komponenten aus Refraktärmetallen wie Molybdän, Wolfram, Tantal und Niob. Diese Komponenten finden aufgrund ihrer hohen Schmelzpunkte Einsatz in der Medizintechnik, Elektronik sowie in der Luft- und Raumfahrt. Das Unternehmen ist fokussiert auf einen schonenden Umgang mit Ressourcen und führt Schrotte und anfallende Späne einem Recyclingkreislauf zu.

Für die Aufgabe, recycelte per Elektronenstrahl geschmolzene Mo-Ingots oder Stangen aus hochreinem Tantal (Ta) und Niob (Nb) mit dem Querschnitt 160 x 60 mm und Rundmaterial bis Ø 207 mm zu sägen, welche anschließend zu dünnen Blechen für die Wafer-Produktion ausgerollt werden, suchte man nach einer geeigneten Sägelösung. Da auch Behringer bisher keine Erfahrung in dieser exotischen Sägeanwendung hatte, vereinbarte man Schnittversuche im hauseigenen Technologiezentrum, um verschiedene Maschinen- und Werkzeugkombinationen zu testen und eine passende Sägelösung zu erarbeiten.

Tantal lässt sich fast gar nicht sägen

„Mit einer Dichte von rund 16,6 g/cm³ lässt sich auch ein kleines Stück Tantal nicht mal eben so wegtragen, wie wir auch beim Sägeversuch im Behringer Testzentrum live erleben konnten. Die positiven Sägeversuche waren schlussendlich auch der Hauptgrund für den Zuschlag an Behringer“, erklärt Andreas Mund, Projektingenieur im Bereich Technik bei H.C. Starck.

Auf Grund der besonderen Materialhärte lässt sich Tantal sehr schlecht sägen. Um überhaupt einen erfolgreichen Sägeschnitt durchführen zu können, sind ein Hartmetall-Sägeband mit positivem Spanwinkel und eine ständige Überwachung der Schnittkräfte notwendig.

„Der Sägevorgang ist sehr „hart“. Das Band rumpelt ständig und man hört wie schlecht sich Tantal sägen lässt. Um trotzdem eine vernünftige Schnittqualität erreichen zu können, benötigt man ein sehr stabiles Grundgestell“, erläutert er weiter.

Hier punktet die solide Maschinenbasis des Bandsägeautomaten HBE321A Dynamic, die einen stabilen Sägerahmen aus schwingungsdämpfendem Grauguss und ein präzises Führungssystem in Portalbauweise miteinander kombiniert. Der Sägevorschub erfolgt präzise gesteuert mittels Kugelrollspindel und Servomotor. Um das eingesetzte Hartmetall-Sägeband vor Überbelastung zu schützen, überwacht die feinfühlige Schnittdrucksteuerung permanent die auftretenden Schnittkräfte und regelt den Sägevorschub dynamisch. „Wenn auch die Sägegeschwindigkeit für uns nicht die oberste Priorität hat, so ist ein zuverlässiger und sicherer Schnitt ohne Bruch des Sägebandes für unsere teureren Werkstoffe das Wichtigste“.

Da die Verarbeitung von Molybdän, Tantal und Niob strengen Richtlinien unterliegt, muss möglichst jeder Span nach dem Sägen wieder aufgefangen und dem Schmelzprozess zurückgeführt werden. Vorteilhaft für die Zugänglichkeit und die Reinigung sind die großen Maschinentüren der HBE321A Dynamic, sowie der Späneförderer, der mit wenigen Handgriffen aus der Bandsäge gezogen werden kann.

Die intuitive Anwendung des BT65 Bedienterminals mittels einfacher Piktogramme erleichtert die Steuerung im Alltag, zudem lässt sich der Touchscreen auch mit Arbeitshandschuhen bedienen.

Um mit möglichst wenig Aufmaß arbeiten zu können, wird die Schnittabweichung permanent überwacht. Erreicht der Schnittdruck eingestellte Grenzwerte, so wird mittels Schnittdrucküberwachung der Vorschub und die Schnittgeschwindigkeit entsprechend reguliert.

Vor der Kaufentscheidung hat sich H.C. Starck auf dem gesamten Sägemarkt umgesehen und mit verschiedenen Herstellern Sägeversuche durchgeführt. „Diese verliefen bei weitem nicht so gut, wie die Schnittversuche im Behringer Testzentrum. Auch preislich waren die Wettbewerbsmaschinen ohne Vorteil für uns“, resümiert Projektleiter Andreas Mund.

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