Steigerung der Prozesssicherheit von CVD-diamantbeschichteten Hartmetallwerkzeugen unter Berücksichtigung von Schichteigenspannungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes konnte der Einfluss der Eigenspannungen sowie der Schichtqualität auf das Einsatzverhalten erstmalig konkret erarbeitet werden. Dies ist eine Innovation, welche einen erheblichen Einfluss auf die Herstellung von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen haben kann. Ein Transferprojekt zur weiteren Erarbeitung der Einflüsse der Hartmetallherstellung sowie des Beschichtungsprozesses (Vorbehandlung, Methankonzentration, Temperatur usw.) ist geplant. Somit sollen die Erkenntnisse dieses Projektes dazu führen, dass eine gezielte Optimierung der Schichtqualität, der Eigenspannungen und somit des Einsatzverhaltens auf Seiten der Werkzeughersteller und -beschichter vorgenommen werden kann. Es wurden im Rahmen des Projektes Verschleißmodelle für die Zerspanung von Aluminiumlegierungen entwickelt, welche der spanenden Industrie helfen werden, eine gezielte Prozessauslegung für eine Bearbeitungsaufgabe durchzuführen. Es ist absehbar, dass diese Ansätze die Anwendbarkeit von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen durch die Erhöhung der Prozesssicherheit signifikant steigern wird. Das Hauptziel des Projektes wurde somit erreicht. Ferner wurde ein Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht Eigenspannungsmessungen an dünnen CVD-Diamantschichten, die auf kobalthaltigen Hartmetallsubstraten abgeschieden wurden, durchzuführen. Auch wurde eine Methode zur lokalen Bestimmung von Eigenspannungstiefengradienten entwickelt, welche die tiefenaufgelöste Eigenspannungsanalyse an komplexen und/oder sehr kleinen Werkstückbereichen auf Basis des klassischen, vielfach verifizierten und robusten sin2ψ- Verfahrens möglich macht. Diese Methode bietet daher Potential für weitreichende Anwendungen im Bereich der röntgenographischen Eigenspannungsgradientenanalyse und ist nicht auf die Untersuchung von Schneidwerkzeugen beschränkt. Zusammenfassend wurden alle Ziele des Projektes erreicht und Ergebnisse erzielt, welche nicht nur Einfluss auf die Forschungslandschaft haben werden, sondern zudem auch für erheblichen Fortschritt bei Werkzeugherstellern und -beschichtern in der spanenden Industrie sorgen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Superhard tools. In: Encyclopedia of Production Technology, online Edition
Uhlmann, E.; Barry, J.; Sammler, F.; Fuentes, J.; Richarz, S.
- Kugeldruckverfahren zur Verschleißanalayse an CVD-diamantbeschichteten Hartmetallwerkzeugen. Diamond Business (2009) 4, S. 30 - 35
Uhlmann, E.; Byrne, F.; Reinicke, T.
- Bearbeitung und Einfluss der Schneidkantenmikrogeometrie von Hartmetallwerkzeugen im Fräsprozess. Diamond Business (2012) 1, S. 20 - 25
Uhlmann, E.; Gebhard, S.; Sammler, F.; Kropidlowski, K.
- CVD coated diamond tools for the machining of lightweight materials. In: Proceedings 2. WGP Jahreskongress, Berlin, 2012
Uhlmann, E.; Sammler, F.
- Tribology of treated and coated cutting tools. In: Encyclopedia of Tribology, Springer, 2012
Uhlmann, E.; König, J.; Sammler, F.
- Werkzeugauslegung zur Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen. wt Werkstattstechnik online 102 (2012) 6, S. 416 - 424
Uhlmann, E.; Reimers, W.; Sammler, F.; Meixner, M.
- sin2ψ-based residual stress gradient analysis by energy-dispersive synchrotron diffraction constrained by small gauge volumes. I. Theoretical concept. Journal of Applied Crystallography 46 (2013), S. 610 - 618
Meixner, M.; Klaus, M; Genzel, Ch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1107/S0021889813008340) - sin2ψ-based residual stress gradient analysis by energy-dispersive synchrotron diffraction constrained by small gauge volumes. II. Experimental implementation. Journal of Applied Crystallography 46 (2013), S. 619 - 627
Meixner, M.; Klaus, M; Genzel, Ch.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1107/S0021889813008364) - Werkzeug- und Prozessauslegung für die Fräs- und Bohrbearbeitung von schwer zerspanbaren Aluminiumlegierungen. Diamant Hochleistungswerkzeuge (2013) 1, S. 32 - 38
Uhlmann, E.; Sammler, F.; Böttjer, T., Kropidlowski, K.
