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Materialkunde

Hartmetall (HM)

Hartmetall ist ein Kunstprodukt aus verschiedenen feinstens gemahlenen Pulvern wie Kobalt und sogenannten Hartstoffen - überwiegend Wolframcarbid - die bei hoher Temperatur und extremem Druck zu einem soliden Körper versintert ("gebacken") werden. Je nach Zusammensetzung des Pulvergemisches und Verdichtungsmethode können die Eigenschaften der einzelnen HM-Sorten über einen sehr großen Bereich gesteuert werden. HM hat mit Eisenwerkstoffen wie etwa Stahl nichts zu tun. HM ist extrem hart, daher aber auch etwas spröde und bruchempfindlich. HM verhält sich ähnlich wie Keramik: Während man mit einem HM-Werkzeug unter günstigen Umständen wochenlang weitgehend verschleißfrei arbeiten kann, genügt eine einzige ungeschickte Berührung, um dessen Spitze zu beschädigen. HM-Werkzeuge veschleißen nicht durch plastisches "stumpf werden", sondern durch Zertrümmerung des Gefüges an der Spitze. Dort lösen sich immer wieder einzelne mikroskopisch feine "Brösel", was schließlich zum Nachlassen der Schneidleistung führt. Wichtig daher: Möglichst niemals die Spitze eines Schneidwerkzeugs berühren und wenn doch, dann auf keinen Fall mit einem harten Gegenstand. Insbesonders nicht seitlich gegen die Spitze drücken. Bei besonders filigranen Messern genügt seitlicher Druck mit einem Fingernagel um die Spitze zu beschädigen. Sie können HM von Stahl leicht unterscheiden: Ein Werkzeug aus HM (Dichte: ca. 12 - 15 g/cm3) ist etwa doppelt so schwer wie das selbe aus Stahl (Dichte ca. 7.1 g/cm3).
Grobkörniges HM
Grobe Körner bewirken rauhe Oberflächen und damit eine hohe Reibung zwischen Werkzeug und Material. Folge: Mitreißen von Materialpartikeln. Die gröberen Ecken der Struktur neigen schneller zum Ausbrechen als eine feinere Körnung. Folge: Hoher Verschleiß.
Feinkörniges HM
Die feinere Kornstruktur erlaubt glattere Oberflächen und bessere Schneideigenschaften. Die kleineren Körner haben einen besseren Verbund als bei einer groben Struktur. Ergebnis: Glattere Schnitte und deutlich höhere Standzeit des Werkzeugs.

Kunststoff

:| PA ... Polyamid
im trockenen Zustand hart und spröde, bei Feuchtigkeitsaufnahme und normalen Raumbedingungen wird PA zäh und abriebfester und Volumen nimmt zu => Problem bei Präzisionsteile

PC ... Polycarbonat
+ extrem hohe Schlagzähigkeit, + weiter Einsatztemperaturbereich, + schlechte Brennbarkeit (selbstverlöschend)

PE ... Polyethylen (Polyäthylen)
sehr gute Beständigkeit gegen Chemikalien und Lösungsmittel, außerordentlich geringe Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit, hervorragende elektrische und dielektrische Eigenschaften (guter Isolator), geringe Dichte physiologisch unbedenklich, geringe UV-Stabilität und Witterungsbeständigkeit, weiche Oberfläche und geringe Steifigkeit, hohe Kriechneigung, nach oben eher begrenzte Einsatztemperatur

:) PEEK ... Polyetheretherketon
+ höchste Festigkeit und Steifigkeit, + hohe Zähigkeit auch in der Kälte, + gute Gleiteigenschaften und Abriebfestigkeit, + hohe Wärmeformbeständigkeit und Dimensionsstabilität, + Einsatztemperatur von -40 °C bis +260°C, + sehr gute Chemikalienbeständigkeit, + hervorragende Hydrolysebeständigkeit, + hervorragende elektrische Isoliereigenschaften, + sehr hohe Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung, + nicht entflammbar bzw. selbstverlöschend, - relativ geringe Kerbschlagzähigkeit, - geringe Beständigkeit gegen Aceton

PE-HD … Hart – Polyethylen
+ hervorragende Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit d.h. unempfindlich gegen den Angriff der meisten Säuren, Laugen, vieler organischer Lösungsmittel und Warmwasser, + geringste Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit, + sehr gute elektrische und dielektrische Isoliereigenschaften, + sehr hohe Zähigkeit und Bruchdehnung auch in der Kälte, + gute Spannungsrissbeständigkeit, + physiologische Unbedenklichkeit - lebensmittelecht + niedrige Dichte, - die begrenzte Einsatztemperatur (zwischen -50 °C und ca. +90 °C), - die weiche Oberfläche, die geringe Steifigkeit und hohe Kriechneigung, - die geringe Witterungsbeständigkeit (zur UV-Stabilisierung wird auch PE schwarz, mit Ruß versetzt angeboten. Wirkt auch antistatisch)

PE-HMW … Hochmolekulares Polyethylen
Im Vergleich zu Hart-Polyethylen weist diese Spezialtype erhöhte mechanische Werte, wie Schlag- und Kerbschlagzähigkeit, Reißfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit sowie gute Gleiteigenschaften auf.

PE-LD … Weich – Polyethylen
+ gute Chemikalienbeständigkeit, + Wasserdampfundurchlässigkeit, + gute elektrische und dielektrische Eigenschaften, + Lebensmittelecht, + preiswert, - nach oben sehr begrenzte Einsatztemperatur, - schlechte Witterungsbeständigkeit

:) PE-UHMW Ultrahochmolekulares Polyethylen
+ hervorragende Gleiteigenschaften insbesondere bei trockener Reibung, mit guten Notlaufeigenschaften (selbstschmierend), + extrem Abrieb- bzw. verschleißfest, + sehr hohe Schlagzähigkeit auch bei tiefsten Temperaturen, + Dauergebrauchstemperatur von - 200°C bis + 80°C, kurzzeitig bis + 120°C!, + geringste Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit, + hervorragende Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit, + sehr gute elektrische und dielektrische Eigenschaften (guter Isolator), + die antiadhäsive, wachsähnliche Oberfläche verhindert das Anbacken oder Anfrieren vornehmlich feuchter Schüttgüter, + Lebensmittelechtheit, - PE-UHMW zeigt eine hohe Kriechneigung, - schlechte Witterungsbeständigkeit

PP ... Polypropylen
+ hohe Steifigkeit, Festigkeit und Oberflächenhärte, + hervorragende Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit + Einsatztemperatur zwischen +5 °C und ca. +100 °C, von PP-H über 100°C, kurzzeitig bis 140°C, + thermisch sterilisierbar, + PP neigt nicht zur Spannungsrissbildung, + geringste Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlsigkeit, + sehr gute elektrische und dielektrische Eigenschaften, + Lebensmittelechtheit, + geringe Dichte, - zu beachten ist die geringe Witterungsbeständigkeit

:) POM ... Polyoximethylen oder Polyacetal
+ hohe Festigkeit und Steifigkeit, geringe Kriechneigung (druckbeständig), + hohe Oberflächenhärte, eine der härtesten Thermoplasten, trotzdem sehr schlagzäh bis -40° C, + sehr geringe Gleitreibung und gute Abriebfestigkeit bzw. gutes Gleitverschleißverhalten, + Dauergebrauchstemperatur von – 50° bis 110°C, kurzzeitig bis 150°C, damit thermisch sterilisierbar, + geringe Feuchtigkeitsaufnahme, daher hohe Dimensionsstabilität (für Präzisionsteile), + sehr gute elektrische Isolationseigenschaften und dielektrische Eigenschaften mit geringer Abhängigkeit von Temperatur und Frequenz, + physiologisch unbedenklich und für den Einsatz im Lebensmittelbereich zugelassen, + hohe Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung, + hohe Wärmeformbeständigkeit (Thermostabilität), + hohe Chemikalienbeständigkeit gegen Lösungsmittel und Kohlenwasserstoffe, + hohe Hydrolysebeständigkeit, - für Außenanwendung UV-Stabilisierung notwendig! (Ruß), - nicht beständig gegen starke Säuren und Oxidationsmittel.

PTFE ...Polytetrafluorethylen
+ Dauergebrauchstemperatur von -200 bis +260°C, kurzzeitig bis 300°C !, + höchste Chemikalienbeständigkeit, + sehr geringe Gleitreibung, jedoch relativ schlechte Abriebfestigkeit bzw. Gleitverschleißverhalten, + sehr gute elektrische Isolationseigenschaften und dielektrische Eigenschaften mit geringer Abhängigkeit von Temperatur und Frequenz, + physiologisch unbedenklich, + praktisch nicht entflammbar, + mit über 2,2 g/cm³ eine der höchsten Dichten im Kunststoffbereich, - Volumenanomalie bei 19°C (wichtig bei präzisen Teilen)

PVC-U ... Hart-Polyvinylchlorid
+ hohe Festigkeit, Steifigkeit und Härte, + gute chemische Beständigkeit, + schwer entflammbar bzw. selbstverlöschend, + geringe Wasseraufnahme, + gute elektrische Isoliereigenschaften, - geringe Zähigkeit in der Kälte, - geringe Abriebfestigkeit, - nur bedingt witterungsbeständig ohne zusätzliche UV-Stabilisierung

PVDF ... Polyvinylidenfluorid
+ hohe Festigkeit und Zähigkeit auch in der Kälte, + gute Gleiteigenschaften und Abriebfestigkeit, + hohe Wärmeformbeständigkeit - Einsatztemperatur von -60 °C bis +150 °C, + gute Chemikalienbeständigkeit, + sehr geringe Wasseraufnahme + gute elektrische Isoliereigenschaften, + hohe UV-Beständigkeit, + hohe Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung, + nicht entflammbar bzw. selbstverlöschend, - im Brandfall können fluorhaltige Bestandteile frei werden, - bedingte Verklebbarkeit