Automatenstähle

Der Name dieser Stähle ist ein wenig irreführend. Es werden aus ihnen keine Automaten gebaut sondern sie sind geeignet für die Zerspanung (Drehen, Fräsen usw.) auf schnellarbeitenden Automaten. Die Anwendung dieser Stähle ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung verschiedener Bauteile. Im Sinne einer für die Serienfertigung notwendigen Automatisierbarkeit werden an die Automatenstähle vielfältige Anforderungen gestellt. Von den Automatenstählen wird vor allem eine gute Zerspanbarkeit gefordert. Zur Beurteilung der Zerspanbarkeit dienen uns vier Hauptbewertungsgrößen: Spanform, Oberflächengüte, Standzeit und Schnittkraft. Wie in Abb.1 zu sehen ist, können die Spanformen recht unterschiedlich sein. 

             

        Abb. 1 Spanformen (CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=316271)

Für die Arbeit von Automaten sind kurzbrüchige Späne wichtig, da nur unter dieser Voraussetzung hohe Schnittgeschwindigkeiten (z. B. bei CNC-Anlagen bis 100 m/min.) erreicht werden können.
Automatenstähle sind unlegierte oder niedrig legierte Qualitätsstähle mit erhöhtem Schwefel- und Phosphorgehalt. Bereits um 1900 wurde die zerspanbarkeitsfördernde Wirkung einer erhöhten Anzahl von Sulfideinschlüssen erkannt. Dementsprechend bildet Schwefel die legierungstechnische Basis vieler Automatenstähle. Weitere Legierungselemente sind Mangan, Blei und Tellur.
Schwefel bildet mit Eisen Sulfide, die sich an den Korngrenzen bzw. im Korninneren ablagern und eigentlich unerwünscht sind. Zur Beseitigung der schädlichen Wirkung von Schwefel bei einer Warmumformung wird den Automatenstählen seit etwa 1965 Mangan zulegiert. Aufgrund seiner hohen Affinität zum Schwefel bildet sich Mangansulfid. Die Gefügeunterbrechung durch Mangansulfideinschlüsse fördert die Entstehung kurzbrüchiger Späne.
Blei spielt in den Automatenstählen neben oder anstelle des Schwefels die wichtigste Rolle.
Da Blei und Eisen keine Mischkristalle bilden, liegen Bleikristalle im Gefüge vor. Sulfide und Bleikristalle bilden Sollbruchstellen im Span. Einige Automatenstähle sind zum Vergüten bzw. zum Einsatzhärten geeignet.
Automatenstähle werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung gekennzeichnet und bilden mit etwa 20 Sorten eine vergleichsweise kleine und spezielle Stahlgruppe. Sie enthalten 0,07 bis 0,65 % Kohlenstoff, 0,18 bis 0,4 % Schwefel, 0,06 bis 0,11 % Phosphor, 0,6 bis 1,5 % Mangan, 0,05 bis 0,4 % Silicium und, wenn ein besonders guter Spanbruch und eine glatte Oberfläche verlangt werden, 0,15 bis 0,3 % Blei. Sortenbeispiele sind: 11SMnPb37, 10S20, 46SPb20.
Die Hauptanwendung von Automatenstählen liegt in der Massenfertigung von gering belasteten Kleinteilen mit hoher Zerspanungsrate wie Verbindungs- und Befestigungselemente, kleinere Wellen, Hydraulikteile, Fittings und ähnliche Produkte. Der Werkstoff selbst ist bei der spanenden Bearbeitung relativ unproblematisch. Da aber bei der Massenfertigung von großen Stückzahlen um jeden Sekundenbruchteil und jeden Hundertstel Cent gekämpft wird, fahren die Bearbeitungsmaschinen an der Grenze der Kinematik und die Werkzeuge an der Grenze der Belastung. Damit spiele die Automatenstähle für die Technik eine ganz wichtige Rolle. <<