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Standzeituntersuchungen von ta-C beschichtetem Schnellarbeitsstahl

Untersucht wurde die Kombination der diamantartigen Kohlenstoffschicht ta-C auf Schnellarbeitsstahl- Wendelbohrern an einer Aluminiumgusslegierung mit 12% Silizium-Anteil. Unter Variation der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubes ist der Schnittwertebereich der Wendelbohrer unter Einfluss von Minimalmengenschmierung untersucht worden.

von Stefan Scholze und Eckhard Wißuwat

Beim Einsatz bestehender Werkzeugschichten wird eine Steigerung der Standzeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Prozessstabilität gefordert. Eine einfache Verschleißerkennung der Werkzeuge als auch der Einsatz neuer, innovativer Schichten werden von der Schichtentwicklung erwartet. [1] Dabei kann das Abscheiden von ‚harten’ Schichten auf ‚weichen’ Substraten zum sogenannten „Eierschaleneffekt“ führen. Ebenso begrenzen hohe Beschichtungstemperaturen die Vielfalt geeigneter Substrat- Schicht-Kombinationen. Mit den an der Hochschule Mittweida entwickelten Beschichtungsanlagen lassen sich diamantartige Kohlenstoffschichten (DLC) mittels Laserpulsabscheidung (PLD-Verfahren) erzeugen. Auf Grund der niedrigen Beschichtungstemperaturen von unter 100°C [9] lässt sich Schnellarbeitsstahl mit der zu den DLC-Schichten gehörenden tetraedisch gebundenen amorphen Kohlenstoffschicht (ta-C) beschichten. Die prozesssichere Beschichtung des zähen HSS-Substrates (Biegefestigkeit ≤4700 MPa) mit der harten ta-C-Schicht (~6000 HV) lässt somit die Kombination untervon Stefan Scholze und Eckhard Wißuwa Untersucht wurde die Kombination der diamantartigen Kohlenstoffschicht ta-C auf Schnellarbeitsstahl- Wendelbohrern an einer Aluminiumgusslegierung mit 12% Silizium-Anteil. Unter Variation der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubes ist der Schnittwertebereich der Wendelbohrer unter Einfluss von Minimalmengenschmierung untersucht worden. schiedlicher Eigenschaften zu, Tabelle 1.

Mit einem geschätzten Anwendungsanteil von 20 bis 25% hat das Bohren in der spanenden Fertigung eine herausragende Bedeutung. Innerhalb des Bohrens ist der Wendelbohrer das am häufigsten eingesetzte Bohrwerkzeug. [2] Die verfahrensbedingten Besonderheiten beim Bohren ins Volle, wie beispielsweise:

• – eine auf Null absinkende Schnittgeschwindigkeitzur Bohrermitte hin,
• – die Wärmeverteilung an der Wirkstelle,
• – der komplizierte Spänetransport
• – das Reiben der Führungsfasen an der Bohrungswand sowie
• – der erhöhte Verschleiß an der Schneidenecke [3], Abbildung 1 erschweren sowohl die Steigerung der Standzeit als auch der Produktivität unter Beibehaltung geforderter Qualitätsmerkmale. Um den Forderungen gerecht zu werden, berücksichtigt der folgende Lösungsansatz unter Beachtung des:
• – Schmiermitteleinsatzes
• – den Schneidstoff,
• – die Beschichtung des Schneidteils sowie
  auf den Bohrprozess angepasste Schnittwerte [nach 4], Abbildung 2.