Klebtechnologie

Hartstoffschneiden mittels Klebverbindung befestigen

| Autor / Redakteur: Dipl.-Chem. Renate Luhn*, Dr.-Ing. Sabine Sändig*, Dr. Ing. Simon Jahn*, Prof. Dr.-Ing. Paul L. Geiß**, Dipl.-Ing. Sascha Gramsch-Kempkes**, Dipl.-Ing. Torsten Maul*** / Luca Meister

Abb. 3: Geklebtes Funktionsmuster.
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Abb. 3: Geklebtes Funktionsmuster. (Bild: IFW/GFE/AWOK)

>> PKD- und PCBN-Schneiden werden in der gesamten Werkzeugbranche gegenwärtig mittels Lötverfahren auf Werkzeugträgern befestigt. Ein Forschungskonsortium aus Deutschland hat nun eine klebtechnische Lösung zum Verbinden von Hartstoffschneiden entwickelt, die in der Lage ist, einige bei Lötverbindungen vorherrschende Nachteile zu beseitigen.

Auf der Basis eines in Simulationsstudien ermittelten Modells erfolgte die Konstruktion von Schneidenaufnahmen, welche die Eigenschaften ausgewählter Hochtemperaturklebstoffe berücksichtigen. Unter Verwendung eines Laserverfahrens zur Oberflächenvorbehandlung der Hartmetallwerkstoffe konnte eine deutliche Steigerung der Klebfestigkeit vor allem im Temperaturbereich über 150 °C erzielt werden. Die auf Basis dieser Technologie hergestellten Musterwerkzeuge wurden bei der Zerspanung unterschiedlicher Werkstoffe erfolgreich erprobt.

Graphitisierung, Haarrisse und Materialspannungen

Beim Herstellen von Werkzeugen mit aufgelöteten Schneidplatten bzw. -einsätzen werden PKD (polykristalliner Diamant), PCBN (polykristallines kubisches Bornitrid) und Hartmetall durch Induktions- oder Hochtemperaturlöten mit dem Werkzeugträger verbunden. Die hierbei eingesetzten Lote, deren Schmelzpunkte zwischen 650 bis 680 °C liegen, bedingen eine Erwärmung der zu fügenden Werkstoffe auf über 680 °C, woraus eine Graphitisierung des Diamantmaterials bzw. Zerstörung des CBN-Materials resultieren kann. Weiter können sich sowohl im Trägermaterial als auch in den aufgesetzten Blanks aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnungen von Schneid- und Trägerwerkstoff thermisch bedingte Materialspannungen und Haarrisse ausbilden mit dem Risiko, dass die Schneiden aus dem Träger ausbrechen.

Zur Lösung der genannten Problematik wurde vorgeschlagen, das Löten durch das wärmearme Fügeverfahren Kleben zu ersetzen. Dazu wurde durch die Kombination von Oberflächenvorbehandlungs-Verfahren mit ausgewählten Klebstoffen ein umfangreiches Untersuchungsprogramm durchgeführt, um den klebtechnischen Verbund zwischen Hartstoffschneiden und Schneideinsatzträgern mit geringer Fügeteilerwärmung, hoher Präzision und hohen Werkzeugstandzeiten zu ermöglichen.

Ergänzendes zum Thema
 
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