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Es gibt unzählige industrielle Werkstoffe. Um allen Spezifikationen gerecht zu werden müssen diese bestimmte DIN-Normen entsprechen.
Welche Werkstoffe sich dabei besonders für die Kugelherstellung eignen und eine Erklärung der gängigsten Abkürzungen finden Sie hier.
Werkstoffe sind Materialien, die auf Grund ihrer besonderen und technischen nutzbaren Eigenschaften zur Fertigung von Endprodukten, Bauteilen und Werkzeugen geeignet sind. Hierfür wird ein Rohstoff durch verschiedene Verfahren aufbereitet und eignet sich erst dann zum Werkstoff und zur Weiterverarbeitung. Um die Güte (Qualität) eines Werkstoffes sicherzustellen, werden diese in einer Werkstoffprüfung kontrolliert und anschließend in Güteklassen unterteilt.
Da es eine Vielzahl an Werkstoffen gibt, ist eine detaillierte Unterteilung in bestimmte Werkstoffgruppen unabdingbar. Im Allgemeinen werden drei Hauptgruppen unterschieden:
Präzisionskugeln werden aus Werkstoffen aller drei Hauptgruppen hergestellt. Je nach Anforderung oder gewünschter Eigenschaft der Kugel wird der Werkstoff gewählt.
Werkstoffe werden in jedem produzierenden Gewerbe eingesetzt. Welcher Werkstoff für welches Anwendungsgebiet geeignet ist hängt primär von den besonderen Eigenschaften des Werkstoffes ab.
Hierbei kann man die Eigenschaften in drei Gruppen unterteilen:
Welcher Werkstoff zum Einsatz kommt wird von seinen Eigenschaften, der Verfügbarkeit, dem Preis und der Recycelbarkeit bestimmt. Bei der Kugelherstellung sind besonders Stahlkugeln, Edelstahlkugeln und Keramikkugeln beliebt. Je nach Zusammensetzung des Werkstoffes sind diese besonders korrosionsbeständig oder sehr präzise in der chemischen Zusammensetzung.
Mit der Werkstoffnummer wird der Werkstoff genauer bezeichnet und zugeordnet. Um die Werkstoffnummer aufzuschlüsseln, erhalten Sie hier einen kleinen Überblick.
Die Werkstoffnummern werden als Ziffernreihenfolge dargestellt, z.B.: 1.2345(67). Die erste Ziffer bezeichnet die Werkstoffhauptgruppe (1.2345(67)). Die Gruppe der Stähle entspricht dabei der Ziffer eins. Darauf folgt die Sortennummer (1.2345(67)). Dies entspricht der Stahlgruppe, so wird z.B. Roheisen mit den Ziffern 00 bis 19 gekennzeichnet. Die folgenden Ziffern sind die Zählnummern und die erweiterten Zählnummern (1.2345(67)). Die einzelnen Stahlsorten werden dort durchnummeriert. Je nachdem wie viele Stähle in einer Stahlgruppe vorhanden sind kann die Zählnummer bis auf vier Stellen erhöht werden.
Da das Feld der Werkstoffe sehr umfangreich und komplex ist, haben sich verschiedene Organisationen auf nationaler und internationaler Ebene zusammengeschlossen, um Normen und Klassifizierungen zu erstellen. Bei Werkstoffen, die bei der Kugelherstellung relevant sind, kommt sowohl die Deutsche Industrie Norm (DIN) als auch die Europäische Norm (EN) und die Internationale Organisation für Normung (ISO) zu tragen. Ein Sonderfall bieten hierbei die Stahlkugeln und Edelstahlkugeln. Neben der Werkstoffnummer wird oftmals noch eine AISI Nummer angegeben. AISI steht für American Iron and Steel Institute und ist der nordamerikanische Branchenverband der Stahlindustrie. So ist der Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 auch unter AISI 304 bekannt. Es handelt sich also nicht um unterschiedliche Werkstoffe, sondern um die deutsche und US-amerikanische Bezeichnung des gleichen Werkstoffes. Oftmals wird die AISI Nummer in Klammern hinter der Werkstoffnummer angegeben.
Wie bereits oben beschrieben können Kugeln aus allen drei Werkstoff Hauptgruppen hergestellt werden. So sind bei der Auswahl des geeigneten Werkstoffes kaum Grenzen gesetzt. Folgend werden Werkstoffbeispiele aufgeführt, die bei der Kugelherstellung sehr beliebt sind:
1.4301 ist der erste kommerziell verfügbare nichtrostende Edelstahl und ist der weltweit am häufigsten eingesetzten rostfreien Edelstahl. Auf Grund seiner guten mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit wird der Werkstoff 1.4031 auch in Kugelform häufig eingesetzt.
Der Werkstoff 1.4306 ähnelt dem Werkstoff 1.4301. Beides sind Edelstähle, der nennenswerte Unterschied liegt dabei im Kohlenstoffgehalt. Durch den geringeren Kohlenstoffgehalt von 1.4306 ist der Werkstoff hochwertiger als 1.4301. Der Kohlenstoffgehalt wirkt sich auf die Korrosionsbeständigkeit bei Temperaturen zwischen 400 und 850 Grad Celsius aus. Diese Temperaturen entstehen zum Beispiel beim Schweißen. Durch die Bolzschweißtechnik können auch Edelstahlkugeln schnell und sicher verschweißt werden. Das Kugelschweißen ist optimal in der dekorativen Metallgestaltung z.B. in der Möbelindustrie anzuwenden.
Die beste Korrosionsbeständigkeit bei dem Werkstoff 1.4034 wird im vergüteten Zustand mit polierter Oberfläche erreicht. Besonderes Merkmal des Werkstoffes ist allerdings die hohe Härteannahme. Dadurch wird 1.4034 sehr häufig für Wälzlager verwendet. Kugeln aus 1.4034 eignen sich besonders bei Kugelventilen.
Bei der Kugelherstellung wird häufig der Werkstoff 1.4404 verwendet. Er gehört zu den korrosionsbeständigen Edelstahlsorten und zeichnet sich durch eine hohe Beständigkeit gegenüber nichtoxidierenden Säuren aus. Kugeln aus dem Werkstoff 1.4404 werden bei Temperaturen von bis zu 550 Grad Celsius eingesetzt und finden in verschieden Anwendungsgebieten wie zum Beispiel in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie Verwendung.
Der gehärtete Kohlenstoffstahl 1.0616 hat eine hohe Tragfähigkeit und Belastbarkeit und ist leitfähig. Nachteil des Werkstoffes ist allerdings, dass er nicht korrosionsbeständig ist. Daher kann er nur in bestimmten Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Kugeln aus dem Werkstoff 1.0616 werden in Kugellagern für Möbel, Möbelrollen und Rollen für Förderanlagen eingesetzt.
1.3505 ist ein standardmäßiger Wälzlagerstahl aus dem Kugeln gefertigt werden. Kugeln aus diesem Werkstoff sind gehärtet, leitfähig und magnetisch. Darüber hinaus besitzt der Werkstoff 1.3505 gute bis sehr gute physikalische Eigenschaften, ist allerdings nur bedingt korrosionsbeständig. Kugeln aus Wälzlagerstahl finden besonderen Anklang bei Kugellagern, im allgemeinen Maschinenbau, sowie der Luftfahrt und vielen weiteren Gebieten.
Keramikkugeln zeichnen sich durch höchste Härte und Widerstandsfähigkeit aus. Im Keramikbereich gehören die Siliziumnitrid-Kugeln zu den am meisten verwendeten Kugeln. Auf Grund der hohen Präzision von Kugeln aus Si3N4 werden diese in Hochgenauigkeitslagern verwendet. Die Genauigkeit der Kugeln findet daher auch in der Medizin und Luftfahrtindustrie Einsatz.
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