CD-Labor für Moderne beschichtete Schneidwerkzeuge

Wendeschneidplatten für Drehanwendungen mit unterschiedlichen Beschichtungen
Rastelektronenmikroskopische Aufnahme der Querschnittsfläche einer Verschleißschutzschicht auf Hartmetallsubstrat mit überlagerter Darstellung der Kornstruktur

Dieses CD-Labor erforscht Grundlagen und technische Möglichkeiten zur Optimierung von Hartmetallbeschichtungen für verschleißfeste Schneidwerkzeuge für die Zerspanungsindustrie.

 

Der anhaltende Trend in der Zerspanungsindustrie zu immer höherer Produktivität und Kosteneffizienz resultiert in ständig weiter steigenden Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten bei gleichzeitiger Forderung nach längerer Haltbarkeit der Schnittwerkzeuge. Meist kommen Hartmetallschneidwerkzeuge zur Anwendung, welche aus einem Hartmetallkern, umgeben von harten, verschleißfesten Schichten bestehen. Diese Schichten können durch eine weitere Optimierung des Beschichtungsprozesses noch wesentlich widerstandsfähiger gemacht werden.

Typischerweise werden, abhängig von der Beschichtungstechnik und abgeschiedenen Schicht, unterschiedliche Hartmetallsorten verwendet. Ebenso hängt die Wahl der Nachbehandlung und insbesondere deren Parameter erheblich von der Beschichtungstechnik und dem Schichtwerkstoff ab. Die Kombination von Hartmetallsorte und Schichtwerkstoff bestimmt wiederum das Anwendungsfeld. Es gibt jedoch keine systematischen Untersuchungen dazu, wie Verschleiß- und Schadensmechanismen von der Art des Zerspanungsprozesses, sowie der Kombination von Hartmetallsubstrat und Schicht abhängen. Dieses CD-Labor wird diese Mechanismen nun erforschen und daraus Rückschlüsse zur Optimierung der Mikrostruktur der Schicht, dem Design von Schichtzusammensetzung und -architektur und zur geeigneten Nachbehandlungen ziehen. Dafür werden die beschichteten Hartmetallproben jeweils direkt nach der Beschichtung, der Nachbehandlung und der Zerspanung mittels hochauflösender Methoden untersucht, mit dem Ziel die Grundlagen des Schichtwachstums und die Vorzüge der Herstellung neuer Schichtmaterialien besser zu verstehen. Auf Basis dieser Erkenntnisse kann die Substrat/Schicht-Grenzfläche, die Schicht selbst und die Nachbehandlung für die jeweilige Anwendung optimiert und die Wirtschaftlichkeit für eine industrielle Nutzung geprüft werden. Es ist zu erwarten, dass die Anwendung dieses neuartigen, ganzheitlichen Untersuchungsansatzes zur Entwicklung moderner, leistungsfähiger beschichteter Hartmetallwerkzeuge mit deutlich verbesserter Schneidleistung führen wird.

Fräswerkzeug mit austauschbaren beschichteten Wendeschneidplatten
3D Darstellung eines makroskopischen Fehlers mit Rissnetzwerk in der Schicht

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