Kann Tieflochbohren auch bei hochlegierten Sonderstählen eingesetzt werden?

Ja, Tieflochbohren lässt sich auch bei hochlegierten Sonderstählen einsetzen, und zwar mit hoher Präzision und reproduzierbaren Ergebnissen. Der Schlüssel liegt in der richtigen Verfahrenswahl, einer angepassten Prozessauslegung und dem gezielten Einsatz von Kühlschmiermitteln. Die folgenden Abschnitte beleuchten die wichtigsten Fragen rund um das Tiefbohren anspruchsvoller Sonderstähle.

Welche hochlegierten Sonderstähle lassen sich tieflochbohren?

Grundsätzlich lassen sich die meisten hochlegierten Sonderstähle tieflochbohren, darunter rostfreie austenitische Stähle, Werkzeugstähle, Warmarbeitsstähle sowie nickelbasislegierte Werkstoffe. Entscheidend ist nicht allein die Legierungszusammensetzung, sondern auch der Wärmebehandlungszustand des Werkstücks zum Zeitpunkt der Bearbeitung.

In der Praxis begegnen Tiefbohrspezialistinnen und Tiefbohrspezialisten regelmäßig folgenden Werkstoffgruppen:

• Austenitische Edelstähle wie 1.4301 oder 1.4571, die durch ihre Zähigkeit und Neigung zur Kaltverfestigung besondere Anforderungen an Werkzeug und Prozessführung stellen
• Martensitische Werkzeugstähle wie 1.2344 oder 1.2379, die im vergüteten Zustand bearbeitet werden und hohe Schneidkräfte erzeugen
• Warmarbeitsstähle, die im Formenbau und in der Druckgusstechnik verbreitet sind
• Nickelbasislegierungen wie Inconel, die aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit besonders schwer zerspanbar sind

Kleinste Veränderungen in der Legierungszusammensetzung oder im Wärmebehandlungszustand können das Spanverhalten erheblich beeinflussen. Materialinhomogenitäten wie Lunker oder Einschlüsse können das Werkstoffverhalten zusätzlich unvorhersehbar verändern, weshalb eine sorgfältige Werkstoffprüfung vor der Bearbeitung empfehlenswert ist.

Was macht hochlegierte Stähle beim Tieflochbohren so anspruchsvoll?

Hochlegierte Stähle sind beim Tieflochbohren anspruchsvoll, weil sie häufig eine Kombination aus hoher Zähigkeit, Neigung zur Kaltverfestigung und schlechter Wärmeleitfähigkeit mitbringen. Diese Eigenschaften erschweren die Spanbildung, erhöhen den Werkzeugverschleiß und gefährden die Prozessstabilität, besonders bei großen Bohrtiefen.

Im Einzelnen spielen folgende Faktoren eine Rolle:

• Kaltverfestigung: Austenitische Stähle verfestigen sich unter mechanischer Belastung an der Oberfläche. Bleibt das Werkzeug zu lange an einer Stelle oder wird zu langsam vorgeschoben, steigt die Schneidkraft überproportional an.
• Geringe Wärmeleitfähigkeit: Viele hochlegierte Stähle leiten Wärme schlechter ab als unlegierter Baustahl. Die entstehende Prozesswärme konzentriert sich an der Schneidkante und beschleunigt den Werkzeugverschleiß.
• Spanverhalten: Das Spanverhalten bestimmt maßgeblich die Prozessstabilität. Zähe Werkstoffe neigen zu langen, schwer zu brechenden Spänen, die bei großen Bohrtiefen den Spanabfuhrkanal verstopfen können.
• Werkzeugverschleiß: Härtere und zähere Werkstoffe erzeugen zwar stabilere Prozesse als weiche Aluminiumlegierungen, beanspruchen jedoch das Werkzeug deutlich stärker.

Diese Kombination aus thermischen und mechanischen Belastungen erfordert eine präzise Abstimmung aller Prozessparameter, von der Schnittgeschwindigkeit und dem Vorschub bis hin zur Werkzeuggeometrie und Beschichtung.

Welches Tieflochbohrverfahren eignet sich für Sonderstähle am besten?

Für hochlegierte Sonderstähle empfiehlt sich in den meisten Fällen das Einlippen-Tieflochbohren (ELB) bei kleinen bis mittleren Durchmessern, da es besonders hohe Präzision und sehr gerade Bohrungen ermöglicht. Bei größeren Durchmessern bietet das BTA-Tieflochbohren wirtschaftliche Vorteile durch eine effizientere Spanabfuhr.

Einlippen-Tieflochbohren bei Sonderstählen

Das Einlippen-Tieflochbohren (ELB) ist durch seine selbstzentrierenden Führungsleisten besonders geeignet, wenn enge Toleranzen und hohe Geradheit gefordert sind. Gerade bei zähen, zur Kaltverfestigung neigenden Stählen profitiert der Prozess von der kontrollierten Schnittgeometrie und der präzisen Kühlmittelzuführung direkt an die Schneidkante.

BTA-Tieflochbohren bei größeren Durchmessern

Das BTA-Tieflochbohrverfahren führt das Kühlschmiermittel von außen zu und transportiert die Späne durch das innere Bohrrohr ab. Diese Konstruktion ermöglicht bei größeren Bohrdurchmessern eine zuverlässigere Spanabfuhr, was bei hochlegierten Stählen mit problematischem Spanverhalten ein entscheidender Vorteil ist. Das Verfahren ist wirtschaftlicher, wenn große Bohrtiefen und Durchmesser gefragt sind.

Nicht das Verfahren allein entscheidet über das Ergebnis, sondern die gesamte Prozessauslegung. Schnittparameter, Werkzeuggeometrie, Beschichtung und Kühlmittelführung müssen aufeinander abgestimmt sein, um bei Sonderstählen reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

Welche Rolle spielt das Kühlschmiermittel bei hochlegierten Stählen?

Das Kühlschmiermittel übernimmt beim Tieflochbohren von hochlegierten Stählen eine Schlüsselfunktion: Es kühlt die Schneidkante, schmiert die Führungselemente, bricht den Span und transportiert ihn sicher aus der Bohrung ab. Bei schwer zerspanbaren Sonderstählen ist der Einsatz von Hochdruckkühlmittel in der Regel unverzichtbar.

Konkret erfüllt das Kühlschmiermittel beim Tiefbohren von Stahl folgende Aufgaben:

• Wärmeabfuhr: Da hochlegierte Stähle Wärme schlecht leiten, muss das Kühlmittel die entstehende Prozesswärme aktiv von der Schneidzone abtransportieren, um Werkzeugverschleiß und thermische Schäden am Werkstück zu vermeiden.
• Schmierung: Eine ausreichende Schmierung reduziert die Reibung zwischen Bohrer und Bohrungswand, was besonders bei langen Bohrtiefen die Geradheit der Bohrung sichert.
• Spanabfuhr: Hochdruck zwingt die Späne in eine definierte Richtung und verhindert, dass sie sich im Bohrkanal festsetzen. Bei zähen Stählen mit langen Spänen ist ein ausreichender Volumenstrom entscheidend.
• Aufbauschneide verhindern: Eine geeignete Kühlschmierstoffzusammensetzung verhindert, dass sich Werkstoffpartikel an der Schneidkante anlagern, was bei bestimmten Legierungen die Oberflächenqualität erheblich verschlechtern kann.

Typ, Druck und Durchfluss des Kühlschmiermittels müssen auf den jeweiligen Werkstoff und das Tieflochbohrverfahren abgestimmt sein. Eine pauschale Empfehlung gibt es hier nicht, die Prozessauslegung ist werkstückspezifisch.

Welche Toleranzen und Oberflächengüten sind bei Sonderstählen erreichbar?

Bei hochlegierten Sonderstählen sind mit dem Tieflochbohren Durchmessertoleranzen im Bereich IT7 bis IT9 und Oberflächengüten von Ra 0,4 bis Ra 1,6 µm erreichbar. Die tatsächlich erzielten Werte hängen stark vom Werkstoff, dem Wärmebehandlungszustand und der Prozessführung ab.

Der Werkstoff hat entscheidenden Einfluss auf Oberflächengüte und Maßhaltigkeit. Harte und zähe Sonderstähle ermöglichen in der Regel stabilere Prozesse als weiche Werkstoffe, beanspruchen aber das Werkzeug stärker. Weiche oder inhomogene Materialien neigen dagegen zu Aufbauschneiden, die die Oberfläche negativ beeinflussen.

Folgende Faktoren bestimmen die erreichbare Qualität maßgeblich:

• Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung: Schon geringe Veränderungen im Gefüge können das Spanverhalten und damit die Prozessstabilität signifikant verändern.
• Werkzeugzustand: Ein verschlissenes Werkzeug verschlechtert Oberflächengüte und Maßhaltigkeit deutlich schneller als bei unlegierten Stählen.
• Materialinhomogenitäten: Lunker oder Einschlüsse können das Werkstoffverhalten lokal unvorhersehbar verändern und zu Abweichungen von der Sollgeometrie führen.
• Prozessparameter: Vorschub, Schnittgeschwindigkeit und Kühlmitteldruck beeinflussen direkt, wie stabil der Prozess läuft und welche Oberflächengüte erzielt wird.

Für besonders enge Toleranzen empfiehlt sich eine Abstimmung bereits in der Konstruktionsphase, um Werkstoffwahl, Wärmebehandlung und Bearbeitungsreihenfolge optimal aufeinander abzustimmen.

Wie wir bei Gutekunst das Tieflochbohren von Sonderstählen umsetzen

Wir bearbeiten hochlegierte Sonderstähle seit Jahrzehnten und beherrschen alle drei klassischen Tieflochbohrverfahren, ELB, BTA und Ejektor, in einem modernen Maschinenpark. Für Sonderstähle setzen wir gezielt auf das jeweils geeignete Verfahren und stimmen Werkzeug, Schnittparameter und Kühlmittelführung werkstückspezifisch ab.

Was uns dabei auszeichnet:

• Erfahrung mit schwer zerspanbaren Werkstoffen aus Branchen wie Formenbau, Maschinenbau, Automobil- und Medizintechnik
• Bohrtiefen bis zu 7.000 mm, auch bei anspruchsvollen Legierungen
• Komplettbearbeitung aus einer Hand, von der Pilotbohrung über Drehen und Fräsen bis zur Oberflächenbehandlung
• Lohnfertigung für Einzelteile und Serien mit zuverlässiger Terminplanung
• Enge technische Abstimmung über den gesamten Fertigungsprozess

Haben Sie ein Werkstück aus hochlegiertem Sonderstahl, das präzise Tieflochbohrungen erfordert? Nehmen Sie Kontakt auf und besprechen Sie Ihre Anforderungen direkt mit unserem Team.

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