Keuze is reuze

Als het werkt: Boren van staal

Ooit was het leven simpel. Je ging naar de winkel en kocht een hamer. Geen lastige vragen over of je een houten of een fiberglas steel wilde hebben. Geen vragen over de coating. Tegenwoordig kun je geen gereedschap meer kopen of er is keuze uit verschillende variëteiten, allemaal geschikt voor verschillende toepassingen. Dat geldt ook voor metaalboren. Hier een overzicht van de grootste verschillen.

Boortjes van kobaltstaal hebben vaak een geel- of goudkleurig uiterlijk. Zij blijven in de regel langer scherp en kunnen bij hogere snelheden worden gebruikt dan gewone HSS-boren. Beeld Jeroen Bons

Vroeger hing de kwaliteit van een boortje af van het staal waarvan het was gefabriceerd. Dat kon laag-koolstofstaal zijn, wat niet tot goede resultaten leidde, omdat dit vrij zacht is. Hoog-koolstofstaal is al een stuk harder en wordt al beter bruikbaar, maar voornamelijk voor hout en zachte materialen. HSS (high speed steel) is een verdere ontwikkeling van het hoge-koolstofstaal. Het HSS heeft een temperatuurbewerking heeft ondergaan, waardoor het gereedschapstaal een andere kristalstructuur krijgt. Daardoor is het beter geschikt om harde werkstukken aan te pakken en voor hogere boorsnelheden. Nadeel van deze boren is, dat ingeval van oververhitting de kristalstructuur weer naar een geringere hardheid terugvalt en de punt van de boor dus meteen zijn scherpte verliest.

Wolfraamcarbide

Jarenlang zijn de ‘gewone’ HSS-boren de enige geweest waarmee werkstukken goed waren te behandelen. Om de spiraalboren in topconditie te houden, was het aanbevolen ze niet te snel te laten draaien en eventueel veel snijolie of andere koelvloeistof te gebruiken.

Een van de eerste en goedkoopste methodes om HSS-boren langer scherp te houden was het aanbrengen van een zwarte oxidelaag. Dit is een afsluitende laag die verder corroderen belet. Bovendien maakt het de boor wat gladder en beter hittebestendig.

Twee andere methodes die al langer bekend zijn, bestaan uit het aanbrengen van de meest hard materialen, voornamelijk op de punt van de boor. Het op één na hardste materiaal op aarde is wolfraamcarbide. Hiermee is vrijwel elk ander materiaal te verspanen. Het wordt voornamelijk om de top van betonboren gebruikt, waar het bekend staat als Widia. Dit is een Duitse aanduiding, die ‘Wie Diamant’ (zoals diamant) betekent. Helaas is wolfraamcarbide nogal bros en zouden boortjes met Widia nogal snel breken. Bovendien is Widia een duur materiaal.

Om dezelfde redenen wordt ook PCD (polykristalijn diamant) niet veel toegepast, behalve in specifieke toepassingen, zoals de vliegtuigindustrie. Het ingewikkelde fabricageproces maakte het voor gewone toepassingen onbetaalbaar.

Titanium

In plaats daarvan is gekeken naar coatingsoorten waarbij meestal titanium wordt gebuikt, een metaal dat hoge temperaturen aankan. Een laag titanium-nitride op een gebruikelijke HSS-boor kan de levensduur ervan wel met een factor drie of meer doen toenemen. Behalve dat titanium-nitride goed met hoge temperaturen overweg kan, is het ook sterk en maakt het dat de boor goed in het werkstuk grijpt.

De vraag of de op deze wijze behandelde boor nog wel te slijpen is, wordt door experts verschillend beoordeeld. Ten eerste wordt wel erkend dat het moeilijker wordt om een stuk gereedschap te slijpen naarmate het gereedschap zelf sterker is. In het gekste geval is het alleen nog met diamant te slijpen. Maar ten tweede is de vraag of het zijn harde coating niet verliest bij het op scherpte brengen van de boor. Omdat niets van de snijdende (happende) kant van de boor wordt verwijderd tijdens het slijpen, meent men dat de scherpte niet wordt aangetast bij het bijwerken van een versleten boor.

Naast titanium-nitride zijn er ook boren verkrijgbaar met een laag titanium-aluminium of titanium-koolstof-nitride. Ook wordt zirkonium-nitride gebruikt evenals auminium-chrome-silicium-nitride, dat via zeer dunne laagjes wordt opgedampt. En dan is er nog een borium-aluminium-magnesium-coating mogelijk, die een harde keramische laag op de boor deponeert.

Kobaltstaal

Na al deze moeilijk uit te spreken coatings bestaat er ook nog een meer begrijpelijke bewerking om hard gereedschapstaal te maken. Door hiervoor staal te gebruiken met daarin een hoog gehalte aan kobalt, verkrijgt men een zeer sterke soort gereedschapstaal. Dit kobaltstaal is, naast de diverse genoemde soorten titanium-coatings, de meest gebruikte methode om sterke boren te verkrijgen die werkstukken bij hoge snelheid aankunnen. Om het eenvoudig te houden bestaan er dus naast ‘gewoon’ HSS-staal ook de scherpere en meer slijtvaste kobalt-staalsoorten en zijn ook boren met titanium-coatings in de handel.

Zelfs bij het gaatjes boren heeft de techniek toegeslagen. Veel boren worden nu van ander staal gemaakt of van een harde coating voorzien, waardoor ze beter door het werkstuk gaan.

Lees ook:

Als het werkt: Point Nemo

Als het werkt: Straalmotorschepen