Metallspan

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Metallspan
Stahlspäne aus einer Drehmaschine

Der Metallspan ist ein mechanisch abgetrenntes Teilchen von einem bearbeiteten Werkst√ľck aus Metall.

Inhaltsverzeichnis

Spanbildung

Die Spanbildung l√§uft bei der Zerspanung von Metallen in drei sich wiederholenden Phasen ab. Zun√§chst findet das Anstauchen statt, wobei der Keil in den Werkstoff dringt und das Material staucht und verfestigt. Wird der Druck aufrechterhalten, steigt die Druck- und Schubspannung im Werkst√ľck bis zur Bruchgrenze und ein Span wird abgeschert. Das Abscheren erfolgt am Ort der maximalen Schubspannung, der sogenannten Scherebene, die mit der Werkst√ľckoberfl√§che den Scherwinkel bildet. Der Span flie√üt nun √ľber die Spanfl√§che des Keils ab und wird, wenn er auf weiteren Widerstand st√∂√üt, nochmals gestaucht.

Bei geometrisch unbestimmten Schneiden unterscheidet sich der Vorgang der Spanbildung, da die vielen Schneiden eine unregelm√§√üige Form aufweisen und die Schnitttiefe der einzelnen K√∂rner sehr gering ist. Des Weiteren gleiten die K√∂rner erst √ľber die Werkst√ľckoberfl√§che.

Damit die Späne möglichst wenig Platz beanspruchen und leichter abtransportiert werden können, kann mit Spanleitstufen und Spanleitplatten auf die Spanbildung durch Brechen oder Umleiten des Spans Einfluss genommen werden.

Spanarten

Verschiedene Spanformen und ein Block aus gepressten Spänen
Temperaturverteilung an einer Hartmetalldrehmeißelschneide

Unter einer Spanart versteht man eine bestimmte Spangestalt, die sich in Abh√§ngigkeit von der Spanbildung ergibt. Anhand der Spanart kann der Spanvorgang beurteilt werden. Auf die Bildung der Spanart wirken die Schneidengeometrie, das Form√§nderungsverm√∂gen des Werkstoffs, die Spanungsgr√∂√üen, die Schnittgeschwindigkeit sowie der verwendete K√ľhlschmierstoff ein. Die Unterschiede der drei einzelnen Spanarten sind flie√üend. Mit manchen Werkstoffen k√∂nnen durch Ver√§nderung der Spanbedingungen alle Spanarten erzielt werden.

Reißspan

Wird ein spr√∂der Werkstoff durch ein spanendes Verfahren bearbeitet, entsteht meist der Rei√üspan (auch Br√∂ckelspan genannt). Kleine Spanwinkel und niedrige Schnittgeschwindigkeiten beg√ľnstigen ebenfalls die Bildung von Rei√üsp√§nen. Durch dem Keil vorausgehende Risse im Werkst√ľck l√∂st sich der Span ohne wesentliche Verformung. Durch das Herausbrechen des Spans ist die Oberfl√§che des Werkst√ľcks nach rei√üspanender Bearbeitung rau. Ein Beispiel f√ľr ein Material bei dem Rei√üsp√§ne entstehen ist Messing.

Beim Bearbeiten von Holz siehe: Vorspaltung

Scherspan

Der Scherspan entsteht durch eine Verformung in der Scherzone. Das Material des Spans wird dabei √ľber das Umformverm√∂gen beansprucht. Der Span rei√üt parallel zur Ebene in einzelne Lamellen auseinander. Die hohen Temperaturen sorgen daf√ľr, dass Lamellen miteinander verschwei√üen.

Fließspan

Der Flie√üspan entsteht ebenfalls durch eine Verformung in der Scherzone, jedoch flie√üt der Span kontinuierlich √ľber die Werkzeugschneide ab. Dabei wird das Verformungsverm√∂gen des Materials nicht √ľberschritten. Die Umformung erfolgt somit in allen Schichten gleichm√§√üig. So entsteht ein zusammenh√§ngender Span. Der Flie√üspan entsteht bei einer hohen Schnittgeschwindigkeit und hohen Temperaturen sowie einem kontinuierlichen Schneideneingriff wie es beim Drehen und Bohren der Fall ist. Eine weitere Bildungsbedingung ist der positive Spanwinkel. (Bei einem langen und d√ľnnen Aluminiumspan auch Engelshaar genannt, )

Ein ordentlicher, langer Spanfluss ist die eleganteste Art der spanenden Metallbearbeitung. Der haupts√§chliche Nachteil ist die Gefahr der Kn√§uelbildung und damit der Beeintr√§chtigung automatischer Betriebsabl√§ufe. Daher eignen sich flie√üspanbildende Werkstoffe nur f√ľr kleine Fertigungslose beziehungsweise f√ľr gro√üe Lose, wenn der Flie√üvorgang des Spanes in regelm√§√üigen Abst√§nden unterbrochen und somit Bandsp√§ne vermieden werden k√∂nnen. F√ľr die Massenfertigung werden wenn m√∂glich kurzbrechende Automatenst√§hle bevorzugt, die einen erh√∂hten Anteil von Schwefel und Phosphor enthalten, welche den Spanbruch beg√ľnstigen, sich jedoch nachteilig auf Festigkeit und Duktilit√§t auswirken.

Lamellenspan

Bei Schwankung der Spanungsdicke aufgrund eines ungleichm√§√üigen Werkstoffgef√ľges kann es zur Ausbildung eines Lamellenspanes kommen. Die Struktur ist √§hnlich dem Scherspan, jedoch entstehen keine Bruchst√ľcke, sondern es findet eine reine Umformung statt.

Lamellenspäne sind Fließspäne mit ausgeprägten Lamellen.

Spanform

Die Spanform beschreibt die Form des Spans nach Verlassen des Werkzeugs. Die Entstehung der Spanform ist im Wesentlichen vom Werkstoff des Werkst√ľcks und den Schnittbedingungen abh√§ngig. Die einzelnen Spanformen werden nach ihrer √§u√üeren Form, nach der Sch√ľttdichte (bei Stahl in t/m¬≥), nach der m√∂glichen Gef√§hrdung des Bedienenden und nach der m√∂glichen Besch√§digung von Werkzeug, Werkst√ľck und Maschine eingeteilt.

Als ung√ľnstig gelten vor allem Bandsp√§ne und Wirrsp√§ne, da sie Spankn√§uel bilden und damit die Arbeitssicherheit gef√§hrden. Au√üerdem besch√§digen sie die Werkst√ľckoberfl√§che, behindern den Sp√§nefall und den automatischen Spanabtransport.

Auch Schraubensp√§ne (auch Wendelsp√§ne genannt) sollten vermieden werden, doch je nach L√§nge gelten sie noch als befriedigend. Die negativen Auswirkungen auf Werkst√ľck und Spanfall sind nicht so ausgepr√§gt wie bei Band- und Wirrsp√§nen. Spanbruchst√ľcke (oder Br√∂ckelsp√§ne) sind ebenfalls zu vermeiden, da sie durch Umherspritzen den Bediener gef√§hrden und F√ľhrungen verstopfen. An modernen Maschinen mit gekapselten Arbeitsraum und gesch√ľtzten F√ľhrungen stellt dies jedoch kein Problem dar.

Die g√ľnstigsten Sp√§ne sind Schraubenbruchsp√§ne, Spiralbruchsp√§ne und Spiralspanst√ľcke. Sie gef√§hrden den Bediener wenig, lassen sich leicht abtransportieren und besitzen eine hohe Sch√ľttdichte.

Spanraumzahl

Die Spanraumzahl R gibt das Verh√§ltnis zwischen dem Raumbedarf einer ungeordneten Spanmenge und dem Werkstoffvolumen der gleichen Spanmenge an. Je kleiner die Zahl, desto weniger Platz wird f√ľr die Sp√§ne ben√∂tigt und desto leichter k√∂nnen diese gehandhabt werden. In der Tabelle[1] sind die wichtigsten Spanformen und ihre Spanraumzahlen angegeben.

Spanform Spanraumzahl
Bandsp√§ne ‚Č• 90
Wirrsp√§ne ‚Č• 90
Flachwendelsp√§ne ‚Č• 50
lange zyl. Wendelsp√§ne ‚Č• 50
Wendelspanst√ľcke ‚Č• 25
Spiralsp√§ne ‚Č• 8
Spiralspanst√ľcke ‚Č• 8
Br√∂ckelsp√§ne ‚Č• 3

Einzelnachweise

  1. ‚ÜĎ Stahl-Eisen-Pr√ľfblatt 1178-90

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