Fraunhofer-Gesellschaft

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Neuartige Beschichtungen für die Drehbearbeitung

Hartbearbeitung, Leichtmetallbearbeitung, Verschleißreduktion
 
: Uhlmann, Eckart; Leyens, Christoph; Gäbler, Jan; Stawiszynski, Bartek; Oyanedel Fuentes, Javier A.; Heinze, Stefan

Werkstatt und Betrieb 148 (2015), No.10, pp.90-93
ISSN: 0043-2792
ISSN: 0177-8897
German
Journal Article
Fraunhofer IWS ()
Fraunhofer IST ()
Drehbearbeitung; Zerspanvolumen; SiC-Zwischenschicht; Hartstoffbeschichten; Entwicklungsschritt; Diamantabscheidung

Abstract
Beschichtetes Hartmetall erschließt neue Leistungshorizonte, erfordert aber auch umfassende Kenntnisse des Machbaren auf der Suche nach dem Optimum. Zwei neue Beschichtungsansätze zeigen die Potenziale bei der Hart- und bei der Leichtbaubearbeitung mittels Drehen. In der metallverarbeitenden Industrie zählt heute der Einsatz von Hartstoffbeschichtungen auf Zerspanwerkzeugen zur Verschleißreduzierung zum Stand der Technik. Besonders bei Hartmetallwerkzeugen haben sich Beschichtungen etabliert und gehören somit zu den am häufigsten eingesetzten Schneidstoffen. Mithilfe entsprechender Beschichtungen lassen sich beispielsweise die Härte und die Oxidationsbeständigkeit des Werkzeugs um ein Vielfaches erhöhen. Indem man ein zähes Hartmetallsubstrat mit einer hochverschleißfesten Hartstoffschicht kombinierte, waren deutliche Steigerungen der anwendbaren Prozessparameter und der Werkzeugstandzeiten erzielbar. Es werden zwei verschiedene Beschichtungsansätze vorgestellt, die im Bereich der Hartbearbeitung und bei der Leichtbaubearbeitung große Potenziale aufzeigen. Die im Rahmen der Untersuchungen eingesetzten HiPIMS-Schichten zeigten also ein deutliches Potenzial für den Bereich der Hartbearbeitung auf. Mit den HiPIMS-beschichteten Werkzeugen konnten bei der Zerspanung vom Kaltarbeitsstahl X210CrW12 höhere Zerspanvolumina im Vergleich zu den DCMS-beschichteten Werkzeugen erreicht werden. In Hinblick auf die erzeugte Oberflächenqualität zeigten die HiPIMS-Schichten ebenfalls Einsatzvorteile. So wurden beim Drehen eines Warmarbeitsstahls vom Typ X40CrMoV5-l mit den HiPIMSbeschichteten Werkzeugen im Vergleich zu den DCMS-beschichteten Wendeschneidplatten höhere Oberflächengüten erzielt. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnte für die HiPIMS-Schichten ein hoher Verschleißwiderstand festgestellt werden. Weitere Entwicklungsschritte innerhalb des Vorhabens sind die Erhöhung der Prozesssicherheit bei der Zerspanung gehärteter Stähle sowie die Ausweitung des Anwendungsfeldes, zum Beispiel im unterbrochenen Schnitt, und die Zerspanung verschiedener Werkstoffgruppen. Und schließlich ergab, als weiteres Fazit, die Auswertung der Zerspantests mit den SiC-Diamantschichten am Beispiel einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung AlSil7Cu4Mg, dass längere Standzeiten auch gegenüber konventionellen Diamantbeschichtungen möglich sind. Als Ergebnis konnte ebenfalls festgehalten werden, dass durch den Einsatz von SiC-Zwischenschichten auf die ätztechnische Behandlung von Hartmetallwerkzeugen verzichtet w erden kann. Bei der weiteren Erforschung dieses Ansatzes soll erprobt werden, ob durch Herabsetzen der Beschichtungstemperatur während der Diamantabscheidung die Schichtdicke der SiC-Zwischenschicht reduziert werden kann. Die Funktion der Zwischenschicht als Co-Diffusionsbarriere soll dabei erhalten bleiben.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-366526.html