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maschine+werkzeug 09/2018

Damit der Span nicht anhaftet

Werkzeuge

Beschichtungen - Beim Bohren und Fräsen von harten und zugleich zähen Speziallegierungen oder Composite-Werkstoffen für den Flugzeugbau sorgen Beschichtungen von Cemecon für hohe Prozesssicherheit.

Dank ihrer enorm geringen Affinität zu Aluminium verhindern Alucon-Beschichtungen Kaltaufschweißungen und sorgen für einen optimalen Späneabtransport. Bild: Cemecon AG

Die Aluminiumlegierungen, die in der Luftfahrt eingesetzt werden, sind viel zäher als die Legierungen, die im Automobilbau verwendet werden; denn sie enthalten nur einen Bruchteil an Silizium. Das macht den Werkstoff besonders widerstandsfähig gegen die ständige dynamische Belastung durch Vibrationen und Schwingungen im Flugbetrieb. So bleiben Flugzeuge über ihre gesamte Lebensdauer sicher– verbreitete Modelle sind für 25Jahre, 60.000 Flugstunden und 48.000 Landungen ausgelegt und halten in der Regel noch weitaus länger.

Materialaufschweißung

Der geringe Siliziumgehalt bedeutet einen sehr hohen Anteil reinen Aluminiums in der Legierung. Dieses hat die Tendenz sehr stark zu schmieren, sobald es in der Zerspanung heiß wird. Eine Tatsache, die beim Fräsen unbedingt beachtet werden muss, sonst entstehen Materialaufschweißungen am Werkzeug. Der von der Reibungswärme ›verflüssigte‹ Span schmiert auf dem Werkzeug auf, erkaltet und haftet dort augenblicklich stärker als jeder Sekundenkleber.

»Der nächste Span reißt dann an dieser Erhöhung, die da nicht hingehört. Die wirkenden Kräfte sind so hoch, dass gleich ein ordentliches Stück Beschichtung und Hartmetall mit herausgebrochen werden kann«, beschreibt Manfred Weigand, Produktmanager Round Tools bei Cemecon, anschaulich, wie Kaltaufschweißungen zum Exitus eines Werkzeugs führen.

Alucon-Beschichtungen auf Basis vom Titandiborid – kurz TiB2 – haben eine extrem geringe Affinität zu Aluminium. Statt zu haften, gleitet der Span über das Werkzeug, und die Späne werden effektiv abtransportiert.

Um beim Zerspanen eine optimale Oberfläche des zähen Flugzeugaluminiums zu erreichen, werden diese HiPIMS-Schichten alternativ mit nur 1 oder 2 Mikrometern Schichtdicke besonders dünn abgeschieden. Mit HiPIMS werden TiB2-Beschichtungen sehr dicht bei extrem guter Haftung. Das macht den Schichtwerkstoff Alucon zur idealen Basis für die Beschichtung von Werkzeugen zur Titanbearbeitung.

Sowohl Aluminium als auch Titan werden in modernen Flugzeugen immer häufiger in Kombination mit Composite-Werkstoffen – sandwichartig – mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen verbaut. »Ein Loch bohren in ein Bauteil, das zunächst porös und hochabrasiv und dann im Verhältnis weich und zäh ist? Das stellt spezielle Anforderungen an Substrat, Schneidgeometrie und Beschichtung«, schildert Manfred Weigand die Erfahrungen. »CCDia Aero Speed – ursprünglich konzipiert für die CFK-Bearbeitung – bietet auch für das Duo CFK und Aluminium eine ausbalancierte Lösung.«


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Unternehmensinformation

CemeCon AG

Adenauerstr. 20 a
DE 52146 Würselen
Tel.: 02405-4470-110
Fax: -199

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