Schwerpunkt
Beschichtungen
Grosser Sprung nach vorne
16.12.2009
Beschichtungen: Bei Walter läuft die Schneidstoffentwicklung auf Hochtouren. Nach der Weltneuheit „PVD-Tiger“ kommt bereits der nächste große Wurf – diesmal mit CVD-Beschichtung: Tigertec Silver. Die ersten Feldversuche und Praxisergebnisse lassen aufhorchen, der Performance-Sprung nach vorne ist gewaltig.
Jörg Drobniewski, Leiter der Schneidstoffentwicklung bei Walter in Tübingen, erklärte auf dem 1. Walter-Forum 2007: „Im CVD-Bereich werden wir schon in den nächsten zwei oder drei Jahren mit einer neuen Beschichtungsgeneration zu rechnen haben.“ Zwei, drei Jahre ist die typische Frist, welche die Forschung benötigt, Schneidstofftechnologien weiterzuentwickeln. Diese Frist ist inzwischen zu Ende, der angekündigte Schneidstoff liegt vor. Sein Name:
Tigertec Silver. Das Outfit sticht in die Augen. Die Freifläche mit neuer TiCN-Dekorbeschichtung strahlt silbern, die Spanfläche ist wie bei der Vorgängergeneration schwarz. Walter hält mit der zweifarbigen Optik an der Funktion der Verschleißerkennung fest. Neues mischt sich mit Bewährtem.
Um zu rekapitulieren: Je nach gewünschtem Härte-Zähigkeits-Verhältnis werden Hartmetallwendeplatten nach dem CVD- oder PVD-Verfahren beschichtet (Chemical Vapour Deposition/Physical Vapour Deposition). Beim PVD-Verfahren sind die Prozesstemperaturen um mehrere hundert Grad Celsius niedriger als beim CVD-Verfahren, das Hartmetallsubstrat behält eine höhere Zähigkeit. PVD-Beschichtungen zeichnen sich daher durch exzellente Zähigkeit aus, weniger durch Hochtemperaturverschleißfestigkeit. CVD-Beschichtungen verhalten sich umgekehrt.
Idealer Schneidstoff
Ziel der Entwicklung ist es, PVD-Beschichtungen hochtemperaturstabiler, CVD-Beschichtungen zäher zu machen. Walter hat mit dem „PVD-Tiger“ auf PVD-Aluminiumoxid-Basis einen Schneidstoff auf den Markt gebracht, dessen Verschleißeigenschaften bei hohen Zerspanungstemperaturen unter den PVD-beschichteten Hartmetallen bislang unerreicht sind. Mit Tigertec Silver kommt nun ein Pendant auf den Markt, dessen hohe Zähigkeit ein ähnliches Alleinstellungsmerkmal unter den CVD-Schneidstoffen darstellt. Eine neue Technologie, bestehend aus Vorbehandlung, Beschichtung und Nachbehandlung macht es möglich. „Bei den bisherigen Schneidstoffen der Tigertec-Familie ist es gelungen, das Eigenspannungsverhalten der Beschichtung zu verbessern“, lässt Drobniewski durchblicken, „die Tigertec-Silver-Technologie geht noch einen Schritt weiter: Die Eigenschaften des Schneidstoffes werden so eingestellt, dass eine extreme Verbesserung der Riss- und Bruchempfindlichkeit erreicht wird, ohne dass die ausgezeichneten Hochtemperatureigenschaften negativ beeinflusst werden. Die Bezeichnung Weltneuheit ist auch hier absolut angemessen, der Markt kennt kein vergleichbares Produkt.“ In der Praxis nimmt die Prozesssicherheit durch die genannten Eigenschaften noch mehr zu. „Kein anderer CVD-Hartmetallschneidstoff kommt derzeit dem idealen Schneidstoff näher“, bringt es der Entwicklungsleiter auf den Punkt. Der „ideale Schneidstoff“, in der Theorie oft als „Gummi-Diamant“ bezeichnet, bietet gleichermaßen eine absolute Härte und eine absolute Zähigkeit. Der enorme Sprung des silbernen Tigers nach vorne bringt noch einen weiteren wichtigen Vorteil mit sich: die Eignung für die Nassbearbeitung. Für CVD-beschichtete Schneidstoffe wird in der Regel die Trockenbearbeitung empfohlen. Tigertec Silver kann für die Nass- und Trockenbearbeitung eingesetzt werden. Die genannte hohe Zähigkeit bedeutet auch eine hohe Thermoschockbeständigkeit.
Hohe Thermoschockbeständigkeit
Die Markteinführung von Tigertec Silver wird step by step erfolgen. Kurz- bis mittelfristig soll das bisherige CVD-
beschichtete Wendeplattenprogramm für das Drehen, Fräsen und Bohren durch den neuen silbernen Tiger komplett ersetzt werden. Den Anfang übernimmt die universelle Qualität WKP35S (S = Silver) für das Fräsen von Guss- und Stahlwerkstoffen (ISO-K, ISO-P).
Die bisherige Tigertec-Qualität WKP35 hat schon seit Jahren eine Benchmark-Position inne, der silberne Nachfolger WKP35S überflügelt selbst diesen Spitzenschneidstoff, wie Feldversuche belegen. Bei der Bearbeitung von Vergütungsstahl 42CrMo4 lagen die Standzeiten um 70 Prozent höher. Im Vergleich zu anderen Produkten des Weltmarktes fiel der Unterschied noch deutlicher aus: 100 Prozent Verbesserung und mehr.
Erste Praxisergebnisse
Auch erste Praxisergebnisse liegen inzwischen vor. Ein Zerspaner testete den neuen Schneidstoff WKP35S mit Xtratec-Eckfräsern F4042 (D = 63mm, Z = 6). Bearbeitet wurde ein großer geschweißter Hohlrahmen aus ST37 für ein Maschinengestell. Länge/Breite des Bauteils 4500 mm/500 mm. Die größten zu fräsenden Flächen auf der oberen und unteren Innenseite des Rahmens hatten Abmessungen von etwa 3500 mm x 500 mm. In den Flächen befanden sich Bohrungen, sodass zahlreiche unterbrochene Schnitte die Bearbeitung erschwerten. Zusätzlich beanspruchten schweißbedingte Materialaufhärtungen das Werkzeug überdurchschnittlich.
Der bislang für diese Bauteile eingesetzte Fräser mit Standardbestückung erreichte nach Bearbeitung einer der Innenflächen sein Standzeitende. Der F4042 mit WKP35S schaffte bei identischen Schnittwerten beide großen Innenflächen und darüber hinaus weitere Flächen eines in den Hohlrahmen geschweißten Vorbaus (Schnittwerte:
Vc  = 400 m/min, fz = 0,2 mm, ap = 1,5 bis 3,0 mm, ae ≤ 60 mm; Schruppbearbeitung). Die Anwendung ist gleichzeitig ein typisches Beispiel für eine Nassbearbeitung. Die hohe und gleichzeitig lange Konstruktion ist überdies schwingungsanfällig, eine weitere Schwierigkeit, mit welcher Werkzeug und Schneidstoff zurechtkommen müssen.
Der Anwender äußerte sich begeistert und erklärte sich zu einem Großversuch in seiner Fertigung bereit, um das Potenzial des neuen Schneidstoffes bei weiteren Anwendungen zu testen.
