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Hartbearbeitung - Leistungsfähigkeit von Werkzeugschichten in die Höhe getrieben

24.08.2007
Der Beschichtungsspezialist Oerlikon Balzers, Bingen, besetzt auf der EMO (Halle 3, Stand D 24) zwei Themenschwerpunkte: einerseits mit der PVD-Anlagen Innova, die mit der von Oerlikon Balzers entwickelten P3eTM-Beschichtungstechnik ausgestattet werden kann. Andererseits verschiebt die PVD-Beschichtung Balinit Aldura bei der Hartbearbeitung – insbesondere beim Fräsen – weiter in Richtung HSC. Kennzeichnend für dieses Hartstoffschichtsystem ist ein dualer Aufbau: Sie besteht aus zwei Hochleistungsschichten.

Mit dieser Beschichtung lassen laut Oerlikon Balzers „entscheidende Wettbewerbsvorteile im Werkzeug- und Formenbau“ erzielen. Sie kommen bei der Bearbeitung von Stählen mit einer Härte von 60 HRC zum Tragen. In diesem Härtebereich sind Fräswerkzeuge enormen Belastungen ausgesetzt: Die Späne können nicht geschnitten, sondern müssen unter großer Wärme- und Kraftentwicklung gestaucht und gebrochen werden. Folglich wird die Schneide thermisch und mechanisch entrem beansprucht. Unter diesen Bedingungen sei die wirtschaftliche Fertigung von Formen und Gesenken, so der Beschichtungsspezialist, nur mit optimal ausgelegten Fräswerkzeugen möglich.

Das duale Schichtsystem wurde für VHM-Schaftfräser zum Schruppen und Schlichten gehärteter Stähle entwickelt. Aufgrund des zweilagigen Aufbaus sind sich ergänzende Schichtfunktionen in einer Beschichtung vorhanden. So sorgt die TiAlN-Basisschicht laut Oerlikon Balzers für eine ausgezeichnete Schichthaftung und hohe mechanische Belastbarkeit.

Wesentliche Vorteile der nanokristallinen Deckschicht auf AlCrN-Basis werden in einer hohen Warmhärte, Oxidationsbeständigkeit und thermischen Isolationsfähigkeit gesehen. Dadurch werde zum Beispiel verhindert, dass die hohen Schnitttemperaturen nicht ins Werkzeug dringen, sondern dort wirksam werden, wo sie für einen optimalen Zerspanungsprozess erforderlich seien: im Span. Aus Kombination beider Schichten resulierten „völlig neue Leistungsbereiche“ bei der Hartbearbeitung.

Vergleichstests mit Standardschichten: Bessere Schnittwerte für duale Schichtsysteme

Vergleichstests mit Standardschichten lieferten dazu die Bestätigung. Sie ergaben deutlich bessere Schnittwerte. Vor diesem Hintergrund erschließt sich für Formen- und Werkzeugbauer bei der Bearbeitung vergüteter und gehärterter Stähle laut Oerlikon Balzers ein vielfältiger Nutzen. Das schlage sich in einer höheren Maschinenauslastung, kürzeren Durchlaufzeiten, längeren Werkzeugstandwegen und in einem kontrolliertem Zerspanungsprozess nieder.

Das Ergebnis ist eine höhere Produktivität, bessere Werkstückmaßhaltigkeit und Oberflächenqualität. Eine Wiederbeschichtung der Werkzeuge ohne Leistungsverlust ist den Angaben zufolge möglich. Diese Schicht spiegelt den Trend in der Werkzeugbeschichtung wider, die anwendungsspezifischer wird. Die Maximierung der Leistung in einem bestimmten Anwendungsbereich nimmt zu. Diesem Trend folgt auch die Beschichtungstechnik.

Moderne PVD-Anlagen decken breites Schichtspektrum ab

Heutige PVD-Anlagen decken ein viel breiteres Schichtspektrum ab als noch vor wenigen Jahren. So ermöglicht die Anlage Innova das Abscheiden von Hochleistungsnitrid- und harten Metalloxidschichten in hoher reproduzierbarer Qualität. Außerdem kann die Anlage mit der P3eTM-Beschichtungstechnik ausgestattet werden, die laut Oerlikon Balzers „einen Durchbruch in der Werkzeugbeschichtung“ verspricht: Diese PVD-Verfahrensvariante lasse harte Metaloxidschichten bei Temperaturen deutlich unter einer Temperatur von 600 °C abscheiden.

Josef-Martin Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/oberflaechentechnik/beschichten/articles/91032/

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