Einsatz von Schneidwerkzeugen aus hitzefesten Legierungen

Einsatz von Schneidwerkzeugen aus hitzefesten Legierungen

Auch die Luft- und Raumfahrtverarbeitung verändert sich rasant. Beispielsweise machen Superlegierungen auf Nickelbasis wie Rene88, von denen die meisten Menschen vor einigen Jahren noch nichts gehört hatten, heute 10–25 % des gesamten Metalls aus, das bei der Herstellung von Flugzeugtriebwerken verwendet wird. Dafür gibt es gute Performance- und Geschäftsgründe. Beispielsweise können diese hitzebeständigen Legierungen die Lebensdauer von Triebwerken verlängern und den Einsatz kleinerer Triebwerke in großen Flugzeugen ermöglichen, was die Verbrennungseffizienz erhöht und die Betriebskosten senkt. Diese robusten Materialien zeigen auch die Kosten für das Werkzeug an. Ihre Hitzebeständigkeit führt zu höheren Temperaturen an der Werkzeugspitze, was die Standzeit des Werkzeugs verringert. Ebenso erhöhen die Karbidpartikel in diesen Legierungen die Reibung deutlich und verkürzen dadurch die Werkzeugstandzeit.

Als Folge dieser veränderten Bedingungen kam es bei der Anwendung des Hartmetallmaterials C-2, das früher viele Titanlegierungen und Nickelbasislegierungen zufriedenstellend verarbeiten konnte, bei der Anwendung heute zu starken Beschädigungen der Schneidkante und starken Schnitttiefenlinien Legierungen. Die Rillen sind abgenutzt. Das neueste feinkörnige Hartmetall kann jedoch Hochtemperaturlegierungen effektiv verarbeiten, und die Werkzeugstandzeit wird verbessert, und was noch wichtiger ist, die Zuverlässigkeit bei der Anwendung von Hochtemperaturlegierungen.

Feinkörniges Hartmetall weist eine höhere Druckfestigkeit und Härte als herkömmliche Hartmetallmaterialien auf, verursacht jedoch geringfügig höhere Kosten hinsichtlich der Zähigkeit. Das Ergebnis ist, dass es den üblichen Fehlerarten bei der Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen wirksamer widersteht als herkömmliches Hartmetall.

Auch für die Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen haben sich PVD-Beschichtungen (Physical Vapour Deposition) bewährt. Die TiN-PVD-Beschichtung (Titannitrid) war die erste, die verwendet wurde und ist immer noch die beliebteste. Neuerdings können auch TiAlN (Titan-Aluminium-Nitrid) und TiCN (Titan-Carbonitrid)-Beschichtungen gut eingesetzt werden. In der Vergangenheit war der Anwendungsbereich von TiAlN-Beschichtungen eingeschränkter als der von TiN. Wenn jedoch die Schnittgeschwindigkeit steigt, sind sie eine gute Wahl und steigern die Produktivität in diesen Anwendungen um bis zu 40 %. Andererseits kann es bei TiAlN je nach Oberflächenbeschaffenheit der Beschichtung bei niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten zu Aufbauschneidenbildung, nachfolgendem Abplatzen und Rillenverschleiß kommen.

Kürzlich wurden Materialien für Superlegierungsanwendungen entwickelt, und diese Beschichtungen bestehen aus mehreren Schichten. Umfangreiche Labor- und Feldtests haben gezeigt, dass diese Kombination im Vergleich zu jeder anderen Einzelbeschichtung in einem breiten Anwendungsspektrum wirksam ist. Daher könnte die PVD-Verbundbeschichtung für Hochtemperaturlegierungsanwendungen zum ständigen Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung neuer Hartmetallmaterialien werden. Zusammen mit MTCVD-Beschichtungen und beschichteter Keramik werden sie voraussichtlich die Hauptschlagkraft für eine effektivere Bearbeitung neuer und schwieriger zu bearbeitender Werkstückmaterialien sein, die entwickelt werden