Hardmetaal, HSS, HSS-G en HSS-Co: het echte verschil

Het materiaal van de boor bepaalt twee dingen: tegen welke hardheid hij kan en tegen welke temperatuur. Een coating verlengt die grens, maar verlegt hem niet. Een gecoate HSS-boor blijft een HSS-boor zodra de snijkant warm genoeg wordt.

Dat is de hele kern. HSS wordt zacht rond 550 tot 600 graden, hardmetaal pas rond 900 tot 1000 graden. Kobalt in het snelstaal schuift die grens een stuk op. Een laag titaannitride van 2 tot 4 micrometer verlaagt de wrijving, dus er komt minder warmte vrij, maar het snelstaal eronder houdt dezelfde warmhardheid.

Welke boorsoorten zijn er en waar ligt de grens

Vijf soorten dekken vrijwel alles wat u in de praktijk tegenkomt. De hardheid staat in Vickers (HV), omdat coatings en hardmetaal buiten het bereik van de Rockwell-schaal vallen.

Soort	Wat het is	Hardheid	Blijft hard tot	Geschikt voor	Niet geschikt voor	Prijsklasse
HSS (HSS-R)	Snelstaal, spiraal er warm ingewalst	ca. 800 HV (62 tot 64 HRC)	ca. 550 graden	Hout, kunststof, aluminium, koper, zacht staal	RVS, gehard staal, productiewerk	Laag
HSS-G	Zelfde staal, spiraal na het harden geslepen	ca. 800 HV (62 tot 64 HRC)	ca. 550 graden	Constructiestaal, gietijzer, messing, alu	RVS, gehard staal boven 1000 N/mm2	Laag tot midden
HSS-Co 5 (M35)	Snelstaal met 5 procent kobalt, geslepen	800 tot 860 HV	ca. 600 tot 650 graden	RVS, inox, gereedschapsstaal, taai plaatwerk	Beton, tegels, gehard staal boven 60 HRC	Midden
Gecoat HSS (TiN, TiAlN)	HSS-G of HSS-Co met dunne harde toplaag	Laag 2300 tot 3300 HV, kern ca. 800 HV	Laag 600 tot 900 graden, kern onveranderd	Serieproductie in staal, alu, RVS	Alles waar de kern het al begaf	Midden tot hoog
Hardmetaal (VHM)	Wolfraamcarbidekorrels in een kobaltbinder	1100 tot 2000 HV	ca. 900 tot 1000 graden	Beton, steen, tegels, gehard staal, gietijzer	Stoten, wringen, handboormachine uit de hand	Hoog

HSS tegenover HSS-G: waarom het verschil zit in de aanzet

Beide boren zijn van hetzelfde snelstaal gemaakt. Het verschil zit in de productie. Bij HSS-R wordt de spiraal in nog ongehard materiaal gewalst, daarna gaat de boor de oven in. Bij HSS-G wordt eerst gehard en pas daarna wordt de spiraal en de snijkant geslepen.

Slijpen na het harden geeft een scherpere snijkant en een strakkere diametertolerantie, doorgaans h8. Bij walsen loopt het staal tijdens het harden nog iets na. De snijkant is daardoor net wat ronder en de boor loopt wat minder rond.

U merkt dat precies op het moment dat de boor aanzet. Een geslepen boor pakt vrijwel meteen en snijdt een krul. Een gewalste boor glijdt de eerste seconden, moet met kracht worden aangedrukt en wandelt daardoor sneller weg. Op dunne plaat betekent dat een krasspoor in plaats van een gat. Bij HSS-G is het gat ook dichter bij de nominale maat, wat scheelt als u er een tap of een paspen in wilt.

Vuistregel: voor hout en kunststof is HSS-R prima, voor alles wat metaal is neemt u HSS-G. Het prijsverschil is klein en het verschil in gaten per boor is dat niet.

Waarom HSS-Co de keuze is voor RVS

RVS is niet extreem hard, het is taai en het geleidt warmte slecht. De spaan voert de warmte niet af, dus die blijft in de snijkant zitten. Daar komt bij dat austenitisch RVS hardt onder druk: gaat u te langzaam of te licht, dan smeert u het oppervlak dicht en wordt het onder de snijkant harder dan het uitgangsmateriaal.

Kobalt lost het temperatuurdeel op. Vijf procent kobalt in de legering (aangeduid als M35 of HSS-Co 5) tilt de warmhardheid met grofweg 50 tot 100 graden op, tot ongeveer 600 tot 650 graden. De snijkant blijft dus hard op het moment dat een gewone HSS-boor al begint af te ronden.

Praktisch betekent dat: laag toerental, stevige constante aanzet en koelen. Zet de boor aan en stop niet tot het gat door is. Elke keer dat u de druk wegneemt bij RVS, wrijft u en hardt u het materiaal onder de punt.

Hieronder staan de metaalboren waar HSS-G en HSS-Co onder vallen, in de gangbare diameters uit DIN 338.

Twijfelt u tussen uitvoeringen, kijk dan in het overzicht van de metaalboren voor staal en RVS naar de aanduiding achter HSS. Die vertelt u meer dan de kleur van de boor.

Hardmetaal: harder, maar ook brozer

Hardmetaal is geen staal. Het zijn korrels wolfraamcarbide die met kobalt aan elkaar zijn gesinterd. Dat levert 1100 tot 2000 HV op, ruim twee keer de hardheid van snelstaal, en het blijft hard tot rond 900 graden.

De prijs daarvan is taaiheid. Snelstaal buigt een beetje voordat het breekt. Hardmetaal doet dat niet: het neemt de belasting op tot het punt waarop het scheurt, en dan breekt het ineens. Daar zit de hele praktijkregel in.

• Stoten zijn het probleem, niet de hardheid. Een hardmetalen snijplaatje op een hamerboor is daarom fors en stomp uitgevoerd. Een slanke volhardmetalen metaalboor is dat niet en breekt bij dezelfde behandeling.
• Zijdelingse belasting breekt de punt af. Wringen in het gat, de machine scheef trekken of een gat oprekken door te hevelen kost u de boor. Bij HSS verbuigt hij hooguit.
• Volhardmetaal wil een stabiele opstelling. Kolomboormachine of vaste opspanning. Uit de hand in een accuboormachine is vragen om een afgebroken punt in uw werkstuk.
• Uittreden is het gevaarlijkste moment. Op het laatste millimetertje hapt de boor door de restflens. Neem daar de aanzet terug.

In hamerboren voor beton en steen zit hardmetaal precies waar het thuishoort: de klap wordt door de stalen schacht opgevangen, het carbide doet alleen het snijwerk. Voor tegels, natuursteen en gres komt u eerder uit bij diamantboren voor harde keramiek, omdat daar geen snijkant meer werkt maar alleen nog schuren.

Wat doet een coating wel en wat niet

Een coating is een laag van 1 tot 7 micrometer die met PVD op de boor wordt gedampt. Hij verandert de boor aan de buitenkant, niet aan de binnenkant. Dat is de eerlijke samenvatting.

Coating	Kleur	Hardheid laag	Tot ca.	Wat het doet	Wat het niet doet
TiN (titaannitride)	Goud	ca. 2300 HV	600 graden	Wrijving omlaag (ca. 0,55), minder opbouwsnede, langere standtijd in staal	Van een HSS-boor geen RVS-boor maken
TiAlN en AlTiN	Antraciet tot zwartviolet	2600 tot 3300 HV	700 tot 900 graden	Vormt een oxidehuid die warmte weerkaatst, geschikt voor droog en snel werk in RVS en hard staal	Helpen bij aluminium, daar plakt het juist
Zwart oxide (brunering)	Zwart	Geen meetbare winst	Niet van toepassing	Roestwering met ingeoliede poriën, iets minder aankoeken van spanen	De boor harder of hittebestendiger maken

Let op dat zwart oxide geen coating in dezelfde zin is. Het is een omzetting van het staaloppervlak zelf, 1 tot 2 micrometer dik en poreus. De olie in die poriën doet het roestwerende werk. Een zwarte boor is dus niet automatisch een betere boor.

Waarom is de coating na het eerste naslijpen weg

Omdat de coating op de boor ligt en niet in de boor zit. Bij naslijpen haalt u precies het vlak weg waar de snijkant zat, dus u slijpt de laag daar af. Wat overblijft is een gewone HSS-boor met een coating op de spiraal, waar hij weinig doet.

Dat is geen reden om niet na te slijpen. Het is wel een reden om te weten wat u overhoudt: een boor met de snijsnelheid van onbehandeld snelstaal. Rekent u na het slijpen door met de oude toerentallen van de gecoate boor, dan brandt u hem in een paar gaten op. Bij zwart oxide speelt dat niet, want daar valt niets af te slijpen wat er niet ook onder zit.

Punthoek 118 of 135 graden: wat gebeurt er bij het aanzetten

De standaard van DIN 338 type N is 118 graden. Dat is de scherpere, meer spitse punt. 135 graden is vlakker en wordt meestal gecombineerd met een kruisaanslijping volgens DIN 1412 vorm C.

Punthoek	Karakter	Aanzetten op gladde plaat	Beste toepassing
118 graden	Agressief, snijdt gretig aan	Wandelt zonder centerpons of voorboring	Hout, kunststof, aluminium, zacht staal
135 graden met kruisaanslijping	Rustiger, lagere aanzetdruk nodig	Pakt vrijwel meteen, centreert zichzelf	RVS, hard staal, gehard plaatwerk, dunne plaat

Het verschil zit in de dwarssnede in het midden van de punt. Bij een gewone 118 graden punt is die dwarssnede breed en die snijdt niet, die duwt materiaal opzij. Daardoor zwabbert de punt over een gladde plaat voordat hij grip krijgt. Een kruisaanslijping splitst die dwarssnede in twee extra snijkantjes, zodat de boor in het midden echt snijdt.

Praktisch: boort u op een gladde, harde plaat zonder centerpons, pak dan 135 graden met kruisaanslijping. Boort u in hout of zacht materiaal, dan is 118 graden sneller en maakt hij een netter gat. In houtboren met centerpunt is dat probleem trouwens anders opgelost: daar zit een scherpe centerpunt op die het gat zelf aanwijst.

Welk toerental en welke koeling

Het toerental volgt uit de snijsnelheid en de diameter: n = vc x 1000 gedeeld door (3,14 x D). Daarin is n het toerental in omwentelingen per minuut, vc de snijsnelheid in meter per minuut en D de diameter in millimeter. Dikkere boor betekent dus altijd lager toerental.

Richtwaarden voor HSS-G en HSS-Co, afgerond naar iets wat op een machine instelbaar is.

Materiaal	vc (m/min)	3 mm	5 mm	8 mm	10 mm	13 mm	Koeling
Constructiestaal S235	20 tot 30	2500	1600	1000	800	600	Boorolie of emulsie
RVS 304 en 316	8 tot 15	1300	750	480	380	290	Verplicht, snijpasta of olie
Gietijzer	20 tot 30	2500	1600	1000	800	600	Droog, met afzuiging
Aluminium	40 tot 70	6000	3800	2400	1900	1500	Petroleum of spiritus
Messing en koper	30 tot 50	4200	2500	1600	1300	1000	Droog of licht olie

Voor volhardmetalen boren op een stabiele machine liggen de snijsnelheden een factor 3 tot 4 hoger: ongelegeerd staal 80 tot 100 m/min, austenitisch RVS 20 tot 40 m/min, aluminium 100 tot 140 m/min. Op een handboormachine haalt u die waarden niet en moet u ze ook niet willen halen, want dan zit u weer bij de stabiliteit.

Over koeling nog dit: een straaltje water is geen koeling maar een roestrisico. Wat u wilt is smering op de snijkant, dus boorolie, emulsie of snijpasta. Koel continu, niet af en toe. Een boor die afwisselend heet en koud wordt, krijgt microscheurtjes in de snijkant.

De fout die iedereen maakt: te hard duwen en te snel draaien

Te hoog toerental en te weinig aanzet is de klassieker. De boor snijdt dan niet meer, hij wrijft. Wrijving is warmte, en warmte boven 550 graden maakt snelstaal zacht. Vanaf dat moment is uw boor niet stomp geworden, hij is ontlaten. Naslijpen helpt niet, want het staal eronder is ook zacht.

Het contra-intuïtieve deel: te hard duwen is meestal niet de oorzaak, te weinig duwen bij een te hoog toerental wel. De boor moet spaan afnemen. Een goede spaan bij staal is een doorlopende krul. Ziet u alleen poeder en vonkjes, dan gaat het mis.

Hoe ziet u dat een boor te heet is geweest

1. Aanloopkleuren op de spiraal bij de punt. Strogeel rond 220 graden is nog te overleven. Bruin tot paars rond 280 graden is een waarschuwing. Blauw rond 300 graden en hoger betekent dat er serieus warmte in heeft gezeten.
2. Een zwartblauwe of matgrijze snijkant op een gecoate boor. De goudlaag is daar weggebrand of afgesleten.
3. Afgeronde snijhoeken. Houd de boor tegen het licht en kijk naar de buitenste hoek van de snijkant. Die hoort scherp te zijn. Is hij rond en glimt hij, dan is er materiaal weggegleden in plaats van weggesneden.
4. Een blauwe of bruine rand rond het gat in het werkstuk. Dan zat de warmte niet in de spaan maar in het werk, en dus ook in de boor.
5. De boor snijdt niet meer aan, maar tolt en piept. Dit is het eindstadium. Stoppen en vervangen.

Een boor die alleen stomp is, slijpt u na op 118 of 135 graden en gebruikt u weer. Een boor die blauw is aangelopen tot achter de punt gooit u weg. U kunt daar wel een scherpe kant aan slijpen, maar die houdt geen twee gaten.

Kort samengevat

• HSS blijft hard tot ongeveer 550 graden, HSS-Co tot 600 tot 650 graden, hardmetaal tot 900 tot 1000 graden. Die drie getallen verklaren vrijwel elke keuze.
• HSS-G is na het harden geslepen, dus scherper en maatvaster. Dat merkt u vooral bij het aanzetten op plaat.
• Voor RVS neemt u HSS-Co, laag toerental, constante aanzet en altijd koelen. Stoppen halverwege hardt het materiaal.
• Hardmetaal is twee keer zo hard maar breekt zonder waarschuwing. Geen stoten, geen wringen, geen los handwerk.
• TiN en TiAlN verlagen de wrijving en rekken de standtijd op, maar de kern blijft snelstaal. Na het eerste naslijpen is de coating op de snijkant weg en rekent u weer met HSS-waarden.
• Aanloopkleuren bij de punt zijn het bewijs dat de boor te heet is geweest. Blauw betekent afvoeren, niet naslijpen.