Für das Bearbeitungszentrum ist das Werkzeug ein Verbrauchswerkzeug, das während des Bearbeitungsprozesses beschädigt, abgenutzt, abgesplittert usw. wird. Diese Phänomene sind unvermeidlich, aber es gibt auch kontrollierbare Gründe wie unwissenschaftlichen und unregelmäßigen Betrieb und unsachgemäße Wartung. Nur wenn wir die Ursache finden, können wir das Problem besser lösen.
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Symptome von Werkzeugbruch
1) Ausbrechen der Schneide
Wenn die Materialstruktur, die Härte und der Rand des Werkstücks ungleichmäßig sind, ist der Spanwinkel zu groß, was zu einer geringen Schneidkantenfestigkeit, einer unzureichenden Steifigkeit des Prozesssystems zur Erzeugung von Vibrationen oder einem intermittierenden Schneiden, einer schlechten Schleifqualität und einer anfälligen Schneidkante führt Absplitterungen, das heißt kleine Absplitterungen, Kerben oder Abplatzungen im Kantenbereich. In diesem Fall verliert das Werkzeug einen Teil seiner Schneidfähigkeit, funktioniert aber weiterhin. Bei fortgesetztem Schneiden kann sich der beschädigte Teil des Kantenbereichs schnell ausdehnen, was zu größeren Schäden führt.
2) Absplittern der Schneide oder Spitze
Diese Schadensart tritt häufig unter härteren Schnittbedingungen auf als das Ausbrechen der Schneide oder ist die Weiterentwicklung des Ausbrechens. Größe und Umfang der Ausbrüche sind größer als die Ausbrüche, so dass das Werkzeug seine Schneidfähigkeit vollständig verliert und seine Arbeit einstellen muss. Das Abplatzen der Spitze wird oft als Point Drop bezeichnet.
3) Die Klinge oder das Messer ist gebrochen
Wenn die Schnittbedingungen extrem rau sind, die Schnittmenge zu groß ist, eine Stoßbelastung vorliegt, Mikrorisse im Klingen- oder Werkzeugmaterial vorhanden sind, Restspannungen in der Klinge aufgrund von Schweißen und Schärfen und Faktoren wie unvorsichtiger Betrieb vorhanden sind kann die Klinge oder das Werkzeug beschädigen. abbrechen. Nach Auftreten dieser Schadensform kann das Werkzeug nicht weiter verwendet werden, so dass es verschrottet wird.
4) Die Oberflächenschicht der Klinge löst sich ab
Bei Materialien mit hoher Sprödigkeit, wie z. B. Hartlegierungen mit hohem TiC-Gehalt, Keramik, PCBN usw., aufgrund von Defekten oder möglichen Rissen in der Oberflächenstruktur oder Eigenspannungen an der Oberfläche durch Schweißen und Schärfen während des Schneidvorgangs lässt sich leicht von der Oberflächenschicht ablösen, wenn diese nicht stabil genug ist oder die Werkzeugoberfläche einer wechselnden Kontaktbeanspruchung ausgesetzt ist. Das Abschälen kann auf der Spanfläche auftreten, und das Messer kann auf der Flankenfläche auftreten. Das Peeling liegt in Form von Flocken vor und die Peelingfläche ist relativ groß. Beschichtete Werkzeuge platzen eher ab. Nachdem die Klinge leicht abgezogen ist, kann sie weiterarbeiten, aber nach starkem Abziehen verliert sie ihre Schneidfähigkeit.
5) Plastische Verformung der Schneidteile
Aufgrund der geringen Festigkeit und geringen Härte von Werkzeugstahl und Schnellarbeitsstahl kann es im Schneidteil zu plastischen Verformungen kommen. Wenn das Hartmetall direkt bei hoher Temperatur und in einem Zustand dreidimensionaler Druckspannung arbeitet, erzeugt es auch ein plastisches Fließen auf der Oberfläche und verursacht sogar eine plastische Verformung der Schneidkante oder Spitze, die ein Zusammenbrechen verursacht. Kollaps tritt im Allgemeinen auf, wenn die Zerspanungsmenge groß ist und wenn harte Materialien verarbeitet werden. Der Elastizitätsmodul von Sintercarbid auf TiC-Basis ist kleiner als der von Sintercarbid auf WC-Basis, so dass die Fähigkeit des ersteren, plastischer Verformung zu widerstehen, beschleunigt wird oder schnell versagt. PCD und PCBN unterliegen grundsätzlich keiner plastischen Verformung.
6) Thermische Rissbildung der Klinge
Wenn das Werkzeug mechanischen und thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt wird, erzeugt die Oberfläche des Schneidteils durch wiederholte thermische Ausdehnung und Kontraktion zwangsläufig thermische Wechselspannungen, die zu Ermüdung und Rissbildung der Klinge führen. Wenn beispielsweise der Hartmetallfräser zum Hochgeschwindigkeitsfräsen verwendet wird, werden die Fräserzähne ständig periodischen Stößen und wechselnder thermischer Belastung ausgesetzt, und auf der Spanfläche werden kammförmige Risse erzeugt. Obwohl einige Werkzeuge keine offensichtliche Wechselbelastung und Wechselbeanspruchung aufweisen, wird aufgrund der ungleichmäßigen Temperatur der Oberflächenschicht und der Innenschicht auch eine thermische Spannung erzeugt. Außerdem gibt es zwangsläufig Defekte im Inneren des Werkzeugmaterials, sodass die Klinge auch reißen kann. Das Werkzeug kann manchmal noch eine Zeit lang weiterarbeiten, nachdem sich der Riss gebildet hat, und manchmal dehnt sich der Riss schnell aus und bewirkt, dass die Klinge bricht oder sich die Klingenoberfläche stark ablöst.
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Ursachen für Werkzeugverschleiß
1) Abrieb
Das verarbeitete Material enthält oft einige winzige Partikel mit extrem hoher Härte, die Rillen auf der Oberfläche des Werkzeugs zeichnen können, was einen abrasiven Abrieb darstellt. Abrasiver Verschleiß tritt auf allen Oberflächen auf, am deutlichsten auf der Spanfläche. Darüber hinaus kann Hanfverschleiß bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten auftreten, aber beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit ist aufgrund der niedrigen Schnitttemperatur der aus anderen Gründen verursachte Verschleiß nicht offensichtlich, sodass der abrasive Verschleiß der Hauptgrund ist. Je geringer die Härte des Werkzeugs ist, desto schwerwiegender ist außerdem der Schleifschaden.
2) Kaltschweißverschleiß
Beim Schneiden gibt es viel Druck und starke Reibung zwischen dem Werkstück, der Schneide und den vorderen und hinteren Schneidflächen, sodass es zu Kaltverschweißungen kommt. Durch die Relativbewegung zwischen den Reibpaaren entstehen beim Kaltschweißen Risse und werden einseitig abgetragen, was zu Kaltschweißverschleiß führt. Der Kaltschweißverschleiß ist im Allgemeinen bei mäßigen Schnittgeschwindigkeiten stark. Spröde Metalle haben laut Experimenten eine stärkere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als Kunststoffmetalle; Mehrphasenmetalle sind kleiner als unidirektionale Metalle; Metallverbindungen neigen weniger zum Kaltverschweißen als einfache Substanzen; Elemente der B-Gruppe und Eisen im Periodensystem der chemischen Elemente neigen weniger zum Kaltverschweißen. Kaltschweißen ist schwerwiegender, wenn Hochgeschwindigkeitsstahl und Hartmetall mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten werden.
3) Diffusionsverschleiß
Während des Schneidens bei hoher Temperatur und Kontakt zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug diffundieren die chemischen Elemente auf beiden Seiten im festen Zustand, verändern die Zusammensetzungsstruktur des Werkzeugs, machen die Oberfläche des Werkzeugs brüchig und verschlimmern den Verschleiß des Werkzeug. Das Diffusionsphänomen hält immer die kontinuierliche Diffusion von Objekten mit hohem Tiefengradienten zu Objekten mit niedrigem Tiefengradienten aufrecht.
Wenn beispielsweise das Hartmetall 800 Grad heiß ist, diffundiert das darin enthaltene Kobalt schnell in die Späne und Werkstücke, und WC zersetzt sich in Wolfram und Kohlenstoff und diffundiert in den Stahl; Wenn die Schnitttemperatur von PKD-Werkzeugen beim Schneiden von Stahl- und Eisenmaterialien höher als 800 Grad ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kohlenstoffatome im PKD mit einer großen Diffusionsintensität auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen, um eine neue Legierung und die Oberfläche zu bilden des Werkzeugs wird graphitisiert. Die Diffusion von Kobalt und Wolfram ist relativ schwerwiegend, und die Antidiffusionsfähigkeit von Titan, Tantal und Niob ist relativ stark. Daher hat YT-Hartmetall eine bessere Verschleißfestigkeit. Beim Schneiden von Keramik und PCBN ist der Diffusionsverschleiß bei einer Temperatur von bis zu 1000 Grad -1300 Grad nicht signifikant. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe von Werkstück, Span und Werkzeug entsteht beim Schneiden im Kontaktbereich ein thermoelektrisches Potential. Dieses thermoelektrische Potential kann die Diffusion fördern und den Werkzeugverschleiß beschleunigen. Diese Art des Diffusionsverschleißes unter Einwirkung des thermoelektrischen Potentials wird als "thermoelektrischer Verschleiß" bezeichnet.
4) Oxidationsverschleiß
Wenn die Temperatur ansteigt, wird die Oberfläche des Werkzeugs oxidiert, um weichere Oxide zu erzeugen, die von Spänen gerieben werden, was als oxidativer Verschleiß bezeichnet wird. Zum Beispiel: Bei 700 Grad ~800 Grad reagiert Sauerstoff in der Luft mit Kobalt, Karbid, Titankarbid usw. in Hartmetall, um weiche Oxide zu bilden; Bei 1000 Grad reagiert PCBN chemisch mit Wasserdampf.
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Klingenabnutzungsmuster
1) Rake-Face-Schaden
Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit hoher Geschwindigkeit verschleißt der Teil der Spanfläche in der Nähe der Schnittkraft unter der Einwirkung von Spänen zu einer sichelförmigen konkaven Form, daher wird dies auch als Kraterverschleiß bezeichnet. Im frühen Verschleißstadium vergrößert sich der Spanwinkel des Werkzeugs, was die Schnittbedingungen verbessert und das Einrollen und Brechen von Spänen fördert. Wenn der sichelförmige Krater jedoch weiter zunimmt, wird die Festigkeit der Schneidkante stark geschwächt, was schließlich dazu führen kann, dass die Schneidkante bricht. Fall. Beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffen mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten und dünneren Schnittstärken tritt Kolkverschleiß im Allgemeinen nicht auf.
2) Werkzeugspitzenverschleiß
Schneidenverschleiß ist der Verschleiß der Flanke des Schneidenbogens und der angrenzenden Nebenfreifläche, die die Fortsetzung des Verschleißes der oberen Flanke des Werkzeugs ist. Aufgrund der schlechten Wärmeableitungsbedingungen und der konzentrierten Belastung hier ist die Verschleißgeschwindigkeit schneller als die der Flanke, und manchmal bildet sich eine Reihe kleiner Rillen mit einem Abstand gleich dem Vorschubbetrag auf der Hilfsflanke, was als Rillenverschleiß bezeichnet wird . Sie sind hauptsächlich auf die gehärtete Schicht und Schnittlinien auf der bearbeiteten Oberfläche zurückzuführen. Beim Schneiden von schwer zerspanbaren Materialien mit hoher Neigung zur Kaltverfestigung kommt es am ehesten zu Rillenverschleiß. Der Werkzeugspitzenverschleiß hat den größten Einfluss auf die Rauheit der Werkstückoberfläche und die Bearbeitungsgenauigkeit.
3) Flankenverschleiß
Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit großen Schnittdicken darf die Flanke des Werkzeugs aufgrund der Aufbauschneidenbildung nicht mit dem Werkstück in Kontakt kommen. Außerdem kommt die Freifläche normalerweise mit dem Werkstück in Kontakt und eine Verschleißzone mit einem Freiwinkel von 0 wird an der Freifläche gebildet. Im Allgemeinen ist der Freiflächenverschleiß in der Mitte der Arbeitslänge der Schneidkante relativ gleichmäßig, sodass der Grad des Freiflächenverschleißes durch die Freiflächenverschleißzonenbreite VB der Schneidkante gemessen werden kann.
Da verschiedene Werkzeugtypen unter unterschiedlichen Schnittbedingungen fast immer einen Flankenverschleiß aufweisen, insbesondere beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit geringer Schnittdicke, ist der Verschleiß des Werkzeugs hauptsächlich Flankenverschleiß und die Verschleißzone Das Maß der Breite VB ist relativ einfach, daher wird VB normalerweise verwendet, um den Grad des Werkzeugverschleißes anzuzeigen. Ein größerer VB erhöht nicht nur die Schnittkraft und verursacht Schnittvibrationen, sondern wirkt sich auch auf den Verschleiß am Bogen der Werkzeugspitze aus, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigt werden.
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So vermeiden Sie Messerbruch
1) Wählen Sie entsprechend den Eigenschaften der verarbeiteten Materialien und Teile die Arten und Sorten von Werkzeugmaterialien angemessen aus. Unter der Prämisse einer gewissen Härte und Verschleißfestigkeit ist darauf zu achten, dass der Werkzeugwerkstoff die notwendige Zähigkeit aufweist.
2) Wählen Sie die geometrischen Parameter des Werkzeugs vernünftig aus. Durch Einstellen der vorderen und hinteren Winkel, der Haupt- und Hilfsablenkungswinkel und der Klingenneigungswinkel usw. ist es möglich, sicherzustellen, dass die Schneidkante und die Werkzeugspitze eine bessere Festigkeit aufweisen. Das Schleifen einer negativen Fase an der Schneidkante ist eine wirksame Maßnahme, um Ausbrüche zu vermeiden.
3) Stellen Sie die Qualität des Schweißens und Schärfens sicher und vermeiden Sie verschiedene Defekte, die durch schlechtes Schweißen und Schärfen verursacht werden. Die im Schlüsselprozess verwendeten Messer sollten geschliffen werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern und auf Risse zu prüfen.
4) Wählen Sie die Schnittmenge vernünftig aus, um übermäßige Schnittkräfte und hohe Schnitttemperaturen zu vermeiden, um Werkzeugschäden zu vermeiden.
5) Stellen Sie so weit wie möglich sicher, dass das Prozesssystem eine bessere Steifigkeit aufweist, und reduzieren Sie Vibrationen.
6) Wählen Sie die richtige Betriebsmethode und versuchen Sie, das Werkzeug so weit wie möglich nicht oder so wenig wie möglich der plötzlichen Wechsellast auszusetzen.
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Ursachen und Gegenmaßnahmen von Werkzeugausbrüchen
1. Unsachgemäße Auswahl der Sorte und Spezifikation der Klinge, z. B. wenn die Dicke der Klinge zu dünn ist oder die Sorte zu hart und zu spröde für die Schruppbearbeitung ausgewählt wird.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie die Dicke der Klinge oder installieren Sie die Klinge vertikal und wählen Sie eine Sorte mit höherer Biegefestigkeit und Zähigkeit.
2. Falsche Wahl der Parameter der Werkzeuggeometrie (z. B. zu große vordere und hintere Winkel usw.).
Gegenmaßnahmen:
Sie können mit der Neugestaltung des Tools unter den folgenden Aspekten beginnen.
1) Reduzieren Sie den vorderen und hinteren Winkel entsprechend.
2) Verwenden Sie eine größere negative Flankenneigung.
3) Reduzieren Sie den Eintrittswinkel.
4) Verwenden Sie eine größere negative Fase oder einen größeren Kantenbogen.
5) Schleifen der Übergangsschneide zur Verbesserung der Spitze.
3) Der Schweißprozess der Klinge ist falsch, was zu übermäßiger Schweißspannung oder Schweißrissen führt.
Gegenmaßnahmen:
1) Vermeiden Sie es, eine dreiseitig geschlossene Klingenrillenstruktur anzunehmen.
2) Korrekte Lotauswahl.
3) Vermeiden Sie die Verwendung von Sauerstoff-Acetylen-Flammschweißen und halten Sie sich nach dem Schweißen warm, um innere Spannungen zu beseitigen.
4) Verwenden Sie so weit wie möglich eine mechanische Klemmstruktur
4. Unsachgemäße Schärfmethode führt zu Schleifspannungen und Schleifrissen; Nach dem Schärfen des PCBN-Fräsers ist die Vibration der Schneidzähne zu groß, was die Belastung der einzelnen Schneidzähne zu stark macht und auch zum Schneiden führt.
Gegenmaßnahmen:
1) Schleifen mit intermittierendem Schleifen oder Diamantschleifscheibe.
2) Wählen Sie eine weichere Schleifscheibe und richten Sie häufig ab, um die Schleifscheibe scharf zu halten.
3) Achten Sie auf die Schärfqualität und kontrollieren Sie streng die Vibration der Fräserzähne.
5. Die Wahl der Schnittmenge ist unangemessen. Wenn die Menge zu groß ist, wird die Werkzeugmaschine langweilig; bei intermittierendem Schnitt ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch, der Vorschub zu groß und bei ungleichmäßigem Zuschnitt die Schnitttiefe zu gering; Hartmanganstahl schneiden Bei Werkstoffen mit großer Neigung zur Kaltverfestigung ist der Vorschub zu klein.
Gegenmaßnahme: Wählen Sie den Schnittbetrag neu.
6. Konstruktive Gründe wie z. B. Unebenheit der Nutunterseite des mechanischen Spannwerkzeugs oder zu langer Messerüberstand.
Gegenmaßnahmen:
1) Trimmen Sie die untere Oberfläche der Lamelle.
2) Ordnen Sie die Position der Schneidflüssigkeitsdüse angemessen an.
3) Der gehärtete Schaft fügt eine Hartmetalldichtung unter der Klinge hinzu.
7. Übermäßiger Werkzeugverschleiß.
Gegenmaßnahmen: Werkzeug wechseln oder Schneide rechtzeitig erneuern.
8. Eine unzureichende Durchflussrate der Schneidflüssigkeit oder eine falsche Füllmethode führt zu plötzlicher Hitze und Rissschäden an der Klinge.
Gegenmaßnahmen:
1) Erhöhen Sie die Durchflussrate der Schneidflüssigkeit.
2) Ordnen Sie die Position der Schneidflüssigkeitsdüse angemessen an.
3) Verwenden Sie effektive Kühlmethoden wie Sprühkühlung, um die Kühlwirkung zu verbessern.
4) Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitsschneiden, um die Auswirkungen auf die Klinge zu reduzieren.
9. Das Werkzeug ist falsch installiert, z. B.: das Schneidwerkzeug ist zu hoch oder zu niedrig installiert; Der Schaftfräser übernimmt asymmetrisches Abwärtsfräsen usw.
Gegenmaßnahme: Tool neu installieren.
10. Die Steifigkeit des Prozesssystems ist zu gering, was zu übermäßigen Schneidvibrationen führt.
Gegenmaßnahmen:
1) Erhöhen Sie die Hilfsunterstützung des Werkstücks, um die Klemmsteifigkeit des Werkstücks zu verbessern.
2) Reduzieren Sie die Auskraglänge des Werkzeugs.
3) Reduzieren Sie den Rückenwinkel des Werkzeugs ordnungsgemäß.
4) Nehmen Sie andere Dämpfungsmaßnahmen vor.
11. Unbeabsichtigter Betrieb, wie z. B.: wenn das Werkzeug von der Mitte des Werkstücks einschneidet, ist die Aktion zu heftig; bevor das Werkzeug zurückgezogen wird, sofort anhalten.
Gegenmaßnahmen: Achten Sie auf die Arbeitsweise.
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Ursachen, Merkmale und Bekämpfungsmaßnahmen der Aufbauschneidenbildung
1. Ursachen
Im schneidkantennahen Teil, im Werkzeug-Span-Kontaktbereich, wird das darunterliegende Metall des Spans aufgrund der großen Anpresskraft in die mikroskopisch kleinen unebenen Spitzen und Täler auf der Spanfläche eingebettet und bildet eine echte Metallspitze -Metallkontakt ohne Lücken und Verklebung. wird dieser Teil der Messer-Chip-Kontaktfläche als Verbindungsfläche bezeichnet. In der Verbindungszone wird eine dünne Schicht aus Metallmaterial auf der Spanfläche an der Unterseite des Chips abgeschieden. Das Metallmaterial dieses Teils des Spans wurde stark verformt und wird bei einer geeigneten Schnitttemperatur verfestigt. Mit dem kontinuierlichen Spänefluss unter dem Druck des nachfolgenden Schneidflusses rutscht diese Schicht aus Stagnationsmaterial relativ zur oberen Späneschicht und verlässt sie, wodurch sie zur Grundlage einer Aufbauschneide wird. Anschließend wird darauf eine zweite Schicht aus stehendem Schneidstoff gebildet, und diese durchgehende Schichtung bildet eine Aufbauschneide.
2. Eigenschaften und Einfluss auf den Schneidprozess
1) Die Härte ist 1,5~2,0 mal höher als die des Werkstückmaterials. Es kann die Spanfläche zum Schneiden ersetzen und hat die Wirkung, die Schneidkante zu schützen und den Verschleiß der Spanfläche zu verringern. Wenn jedoch die Aufbauschneide abfällt, fließen die Trümmer durch den Werkzeug-Werkstück-Kontaktbereich. Werkzeugflankenverschleiß verursachen.
2) Nachdem die Aufbauschneide ausgebildet ist, nimmt der Arbeitsspanwinkel des Werkzeugs deutlich zu, was eine positive Rolle bei der Verringerung der Spanverformung und der Schnittkraft spielt.
3) Da die Aufbauschneide über die Schneide hinausragt, erhöht sich die tatsächliche Schnitttiefe, was sich auf die Maßhaltigkeit des Werkstücks auswirkt.
4) Die Aufbaukante verursacht ein "Furchen"-Phänomen auf der Oberfläche des Werkstücks, das die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks beeinträchtigt.
5) Fragmente der Aufbauschneide binden oder betten sich in die Oberfläche des Werkstücks ein, um harte Stellen zu verursachen, die die Qualität der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks beeinträchtigen.
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die Aufbauschneide nicht gut zum Schneiden geeignet ist, insbesondere zum Schlichten.
3. Kontrollmaßnahmen
Die Bildung von Aufbauschneiden kann vermieden werden, indem das Bodenmaterial des Spans und der Spanfläche nicht verbunden oder verformt und verstärkt wird. Für diesen Tag können die folgenden Maßnahmen ergriffen werden.
1) Reduzieren Sie die Rauheit der Spanfläche.
2) Erhöhen Sie den Spanwinkel des Werkzeugs.
3) Reduzieren Sie die Schnittstärke.
4) Verwenden Sie langsames Schneiden oder Hochgeschwindigkeitsschneiden, um die Schnittgeschwindigkeit zu vermeiden, mit der sich leicht Aufbauschneiden bilden.
5) Führen Sie eine geeignete Wärmebehandlung des Werkstückmaterials durch, um seine Härte zu erhöhen und die Plastizität zu verringern.
6) Verwenden Sie Schneidflüssigkeit mit guten Antihafteigenschaften (z. B. Hochdruck-Schneidflüssigkeit mit Schwefel und Chlor).
