«SteelCon»: Perfekte Kombination für anspruchsvolle Materialien Hochleistungsbeschichtung für VHM-Werkzeuge

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GGB Heilbronn GmbH

Angehrn AG - Umformtechnik

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Silizium(-dioxid) gibt es im wahrsten Sinne des Wortes wie Sand am Meer. Die Erdkruste besteht mit einem Massenanteil von etwa 25,8 Prozent aus Silizium. Damit ist Silizium das zweithäufigste chemische Element nach Sauerstoff. Hauptsächlich findet man es in silicatischen Mineralen oder als reines Siliziumdioxid – beispielsweise als Quarz oder auch eben Sand. Aber was hat das mit Zerspanung zu tun? Siliziumhaltige Beschichtungen sind die Antwort auf schwer zerspanbare Materialien, wie gehärtete und rostfreie Stähle oder Titan. Das Erfolgsrezept von Cemecon heisst «SteelCon».

Je härter und zäher das Material ist, umso höher sind in der Regel auch die Tempe­raturen im Zerspanprozess. Die Schwachstelle im Hartmetallsubstrat ist das Binde­element Cobalt, das bei zirka 600 °C so­zusagen «weich» wird und Wolframcarbide sich leichter aus der Verbundstruktur lösen können. Ziel ist es also, das Substrat vor zu hohen Temperaturen zu schützen, um die Standzeit des Werkzeugs zu erhöhen.

Harte und temperaturstabile Beschichtungen

Deswegen sind hier harte und temperaturstabile Beschichtungen gefragt. Silizium als Oxid ist enorm hart, thermisch sehr stabil und isoliert gut gegen Wärme. Damit wird das Element essenzieller Bestandteil im Erfolgsrezept eines Schichtwerkstoffs, der für die Bearbeitung anspruchsvoller Werkstoffe zur Anwendung kommt – wie der HiPIMS-Schichtwerkstoff «SteelCon».

«SteelCon» wurde von Cemecon für die Bearbeitung von gehärteten Stählen mit mehr als 50 HRC entwickelt. Diese Materialien sind sehr hart, können aber auch eine gewisse Zähigkeit aufweisen. Oftmals be­inhalten sie Legierungsbestandteile, die für eine hohe Korrosionsbeständigkeit sorgen. Diese erschweren die Zerspanungsaufgaben zusätzlich. Mit einem sehr hohen Silizium-Anteil ist «SteelCon» hervorragend geeignet für die anspruchsvollen Einsatzbedingungen in der Hartbearbeitung.

Geeignet für rostfrei und Nickelbasis­legierungen

«Und er kann noch mehr, denn unser zweilagiger HiPIMS-Schichtwerkstoff ist ein wahres Multitalent: ‹SteelCon› bringt ebenso Höchstleistungen in anderen schwer zerspanbaren Materialien, wie rostfreien Stählen, Nickelbasislegierungen, Titan, aber auch ‹normalen› Stählen. Das haben zahlreiche Praxistests bewiesen und wird durch Katalogprodukte unserer Kunden untermauert», freut sich Manfred Weigand, Produktmanager Round Tools bei Cemecon, über die exzellenten Ergebnisse in verschiedenen Anwendungen.

Schutz gegen zu hohe Temperaturen

«SteelCon» isoliert hervorragend gegen Hitze, lässt kaum Wärme ins Werkzeug, sondern leitet sie über den Span ab. Das ist gerade bei Materialien von Vorteil, die selbst sehr schlechte Wärmeleiter sind, wie beispielsweise rostfreier Stahl oder Titan. Ohne «SteelCon» würden die hohen Temperaturen, die beim Bearbeiten der harten Werkstoffe unweigerlich entstehen, das Hartmetall verspröden und somit das Werkzeug schädigen.

Sehr glatte Beschichtung – ohne Droplets

Da sich dank des HiPIMS-Prozesses keine Fehlstellen in Form von Droplets bilden können, ist «SteelCon» verfahrensbedingt extrem glatt. So steht einer optimalen Span- und Wärmeabfuhr nichts mehr im Weg. Das Werkzeug kann die Wärme im Span abführen, die Prozess-Stabilität steigt. Es entstehen hervorragende Oberflächengüten am bearbeiteten Werkstück, so dass sich der Anwender oftmals nachfolgende Arbeiten – teilweise sogar das Polieren – sparen kann.

Manfred Weigand: «HiPIMS bringt einen weiteren unschlagbaren Vorteil mit sich. Diese Technologie ermöglicht die Anpassung von Eigenspannungen, die perfekt auf die Beschichtung, Werkzeuggeometrie und Anwendung adaptiert werden können. Das hat direkte und positive Auswirkungen auf die Haftung und Verschleissbeständigkeit.»

Die «SteelCon-Beschichtung» ist sowohl für Schaftwerkzeuge als auch für Wendeschneidplatten (neu) in Serie verfügbar.

Exzellente Ergebnisse im Praxistest

Ein Beispiel zeigt die Stärke von Präzisions­werkzeugen mit «SteelCon»-Beschichtungen: Dafür wurde ein Block aus gehärtetem, legiertem Edelstahl (1.2379) mit einer Härte von 62 HRC trocken mit Kugelkopffräsern (d = 6 mm) abgezeilt (vc = 120 1/min; n = 6,366 1/min; vf = 1,655 mm/min; zf = 0,13; ap, ae = 0,1 mm). Nach drei Überläufen (183 m // 5h:33min) weist der «SteelCon»-beschichtete Fräser im Vergleich zur Wettbewerbsbe­schichtung deutlich weniger Verschleissmerkmale auf (siehe Bilder).

«Damit ‹SteelCon› seine exzellenten Resultate erzielen kann, drehten wir an zahlreichen Stellschrauben: Neben dem Schichtwerkstoff sind das die Schichtdicke, Toleranzen, Vorbehandlung und Finishing. Im Engineering werden die Prozess-­Schritte dann sinnvoll kombiniert und an das Werkzeug an­gepasst. Das Ergebnis ist eine kundenindividuelle Beschichtungsspezifikation, die perfekt auf die Anwendung abgestimmt ist», ergänzt Manfred Weigand.

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