Bearbeitbarkeit metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe

Bearbeitbarkeit (Machinability) bezeichnet die Eignung eines Werkstoffs für spanende Verfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren oder Schleifen. Sie ist kein intrinsischer Materialparameter, sondern ein anwendungsabhängiges Bewertungskonzept, das das Zusammenwirken von Werkstoff, Werkzeug, Maschine und Prozessparametern beschreibt.

Zentrale Kenngrößen der Bearbeitbarkeit sind Werkzeugstandzeit, erzielbare Oberflächengüte, Spanbildung und Spanabtransport, erforderliche Zerspankräfte bzw. Leistungsaufnahme sowie Maß- und Formgenauigkeit. Werkstoffe mit „guter“ Bearbeitbarkeit ermöglichen hohe Zeitspanvolumina bei geringen Werkzeugverschleißraten und stabiler Prozessführung.

Werkstoffseitig beeinflussen u. a. Mikrostruktur (Gefüge, Korngröße, Ausscheidungen), mechanische Eigenschaften (Härte, Festigkeit, Duktilität), thermophysikalische Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Warmfestigkeit) sowie chemische Reaktivität gegenüber dem Werkzeug die Bearbeitbarkeit. So führen z. B. harte Karbide oder intermetallische Phasen zu erhöhtem Abrasivverschleiß, während adhäsive Neigung zu Aufbauschneidenbildung führt.

Prozessseitig sind Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe, Kühlschmierstoffe und Werkzeugwerkstoff (Hartmetall, Cermet, Schneidkeramik, PKD, CBN) entscheidend. Die Bearbeitbarkeit wird häufig relativ zu einem Referenzwerkstoff angegeben und über standardisierte Versuche (z. B. ISO-Tool-Life-Tests) quantifiziert.

Gezielte Fertigbarkeitsverbesserung erfolgt etwa durch legierte Automatenstähle (S, Pb, Ca, Te zur Spanbruch- und Schmierverbesserung), Gefügeeinstellung durch Wärmebehandlung oder durch Oberflächenzustandskontrolle (Entzunderung, Vorbehandlung). Gleichzeitig müssen negative Effekte auf Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Umwelt-/Gesundheitsaspekte (z. B. bleihaltige Legierungen) berücksichtigt werden.

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