Beschichtungstechnik Dicke Schichten auf Wendeschneidplatten sorgen für höhere Standzeiten

Auch wenn es nur 8 bis 10 µm sind, gelten sie schon als dicke Schichten. Das sie jetzt auch in PVD-Technik aufgebracht werden können, sorgt für eine glatte Oberfläche und niedrige Prozesstemperaturen.

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Fast zehn Jahre ist es mittlerweile her, dass zum ersten Mal versucht wurde, die meist dünnen PVD-Schichten auch mit höheren Schichtdicken bis zu 8 µm herzustellen. Erfolgreich besonders auf Wendeschneidplatten eingesetzt, eröffnete sich für die PVD-Technik somit ein wesentlich breiteres Anwendungsfeld.

Bei diesen dicken PVD-Schichten, die seitdem in der Cemecon-Fertigung hergestellt werden, handelt es sich um kundenspezifische Schichtspezifikationen, bei denen Schichtwerkstoffe wie Alox SN² oder Alox SN² gold auf die jeweiligen Wendeschneidplatten-Typen oder die Anforderungen der Kunden angepasst wurden. Diese Schichten sind seit vielen Jahren erfolgreich bei Fräs- oder Drehoperationen im Einsatz.

Was versteht ein Beschichter nun unter einer dicken Schicht? Letztlich geht es doch nur um wenige tausendstel Millimeter, die es aber in sich haben. Die meisten Beschichtungen mit hohen Schichtdicken zwischen 10 und 12 µm werden heute im CVD-Verfahren aufgebracht. Bei den Schichtzusammensetzungen handelt es sich hauptsächlich um TiN, TiCN und Aluminiumoxid, die miteinander kombiniert werden.

Der Trend und auch die Nachfrage gehen jedoch hin zu einer deutlich größeren Materialvielfalt bei den Schichtwerkstoffen. Werkzeughersteller möchten beliebig Elemente wie Aluminium, Chrom oder Silizium miteinander kombinieren können, um die Eigenschaften der Schichtwerkstoffe noch genauer einzustellen und damit für neue Herausforderungen und Materialien bestens gerüstet zu sein.

Einzig PVD-Technik für die Beschichtung der Wendeschneidplatten geeignet

Für die Umsetzung dieser Aufgabe kommt heute nur die PVD-Technik infrage. Dabei kann der Anwender von zusätzlichen Vorteilen profitieren, beispielsweise von sehr glatten Schichtoberflächen und niedrige Prozesstemperaturen, um keine Versprödung des Substrates zu riskieren.

Dementsprechend sind auch oxidische Schichten heute kein Limit mehr für die PVD-Technik. Mit Hilfe von Elementen wie Aluminium, Chrom, Zirkon und weiteren möglichen Bestandteilen werden in den kommenden Jahren neue Schichtwerkstoffe den Markt erobern und damit völlig neue Perspektiven eröffnen.

Diese Schichtwerkstoffe können dann beispielsweise in Kombination mit Supernitriden sowohl in PVD-typischen 3 µm als auch in Schichtdicken von 8 oder 10 µm oder noch höher hergestellt werden – je nach Beschaffenheit der Schneidkante und Anwendung. Zusätzlich stehen neue Vor- und Nachbehandlungsmethoden zur Verfügung, die in Kombination mit dem optimalen Schichtwerkstoff viele individuelle Kundenprodukte möglich machen.

Höhere Schichtdicken ermöglichen neue Anwendungen für Wendeschneidplatten

Die Vorteile, die sich aus den höheren Schichtdicken ergeben, liegen auf der Hand. Einerseits wird das Substrat vor Einflüssen aus dem Zerspanprozess geschützt, zum Beispiel vor hoher Temperatur. Andererseits erhält der Nutzer bei verdoppelter Schichtdicke in einigen Anwendungen ein nahezu 100-prozentiges Standzeitplus. Sowohl die bereits lieferbaren Schichtwerkstoffe aus der Cemecon-Fertigung als auch zukünftige Neuentwicklungen sind geeignet für Dreh- und Schruppfräsanwendungen in allen gängigen Stählen und Gusssorten.

Die Cemecon AG betreibt in Würselen eine Fertigung von Beschichtungslösungen mit eigenen Produktionslinien für die einzelnen Zerspanwerkzeuggruppen Wendeschneidplatten, Schaftwerkzeuge und Wälzfräser. In diesen Linien werden sowohl Fertigungsschritte, Peripherie, Anlagentechnik als auch Schichtwerkstoffe genau auf die Anforderung der jeweiligen Werkzeuggruppe abgestimmt.

Große Zahl an individuellen Beschichtungen der Wendeschneidplatten möglich

Durch gezielte Kombination von Bearbeitungsschritten, Schichtwerkstoffen und Schichtdicken entstehen nahezu unendlich viele individuelle Beschichtungen, die nicht miteinander vergleichbar sind und jedem Kunden eine Abgrenzung zu seinem Wettbewerbern ermöglichen.

Auch wer bereits Inhouse-Beschichtungstechnik nutzt und Unternehmen, die solch eine Anschaffung für die Zukunft planen – beiden eröffnen sich zusätzliche Möglichkeiten mit den neuen Entwicklungstrends in der PVD-Technik:

• Die Abscheidung von oxidischen Schichten, zum Beispiel auf Basis von Chrom oder Aluminium.
• Die Beschichtung von nichtleitenden Schneidstoffen wie Si3N4-Keramiken.
• Das Erreichen höherer Schichtdicken auf Wendeschneidplatten in Kombination mit den Vorteilen von PVD.

Bisher mussten sich speziell Hersteller von Wendeschneidplatten meist mit mehreren Techniken auseinandersetzen, um alle Anforderungen unter einen Hut zu bekommen. Mit den neuen Trends in der PVD-Entwicklung wird es in absehbarer Zeit möglich sein, mit einer einzigen Technik ein deutlich breiteres Feld von Anforderungen abzudecken.

Angefangen von Bearbeitungen wie Fräsen (Schlichten oder Schruppen), über Stechen bis hin zu Drehbearbeitungen – all das und noch einiges mehr wird zukünftig mit einer Anlage umgesetzt werden können. Zusätzlich könnten noch weitere Schneidstoffe wie Keramiken beschichtet werden.

Was ebenfalls in der industriellen Produktion einen hohen Stellenwert einnimmt, ist der Umweltschutz: Das PVD-Verfahren ist umweltfreundlich und produziert keine schädlichen Abfallprodukte.

Inka Harrand ist Produktmanager bei der Cemecon AG, 52146 Würselen.

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