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maschine+werkzeug 03-04/2010

Nano-Hartstoffe senken Kosten

Beschichtungen Ein von Dr. Pateroks Technischem F&E-Zentrum entwickeltes Verfahren senkt die Bearbeitungskosten von AlMgSi in der Automobilindustrie mit Beschichtungen, welche Standzeiten von Werkzeugen vervielfachen.

Neu entwickeltes Verfahren

Vor etwa zweieinhalb Jahren wurde im Technischen F & E-Zentrum für Oberflächenveredelung und Hochleistungswerkzeugbau in Schömberg-Langenbrand das neue 3D-Hybride-AU-Quadroimpuls-CVD-Verfahren (HAUQCVD) entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von verschleißresistenten, elastischen, hybriden und gradierten Nano-Hartstoffsystemen der zweiten Generation. Diese Systeme können als keramische oder pseudokeramische Hartstofflegierungen, die aus bis zu 18 verschiedenen Elementen bestehen können, hergestellt werden. In einem Nano-Hartstoffsystem können sich zwischen 25 und 50 unterschiedliche multielementige Keramiken befinden.

Die mit diesem Verfahren veredelten Zerspanungswerkzeuge werden bereits in der Bearbeitung von Aluminium, Aluminium-Magnesium, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen, Titan-Aluminium-6-Vanadium-4, Kupfer, Kupferlegierungen, Magnesium, Edelstählen, GG, GGG, St mit Erfolg eingesetzt. Die Standzeitsteigerung, im Vergleich mit CVD- und PVD-beschichteten Werkzeugen, liegt zwischen Faktor 2 und 25. Diese Möglichkeiten wurden von Weber Automotive GmbH in Neuenbürg genutzt und in der Optimierung von Zerspanungsprozessen eingesetzt. Die Weber Automotive GmbH ist ein Spezialist für die Hochleistungsbearbeitung von Aluminium, Magnesium, Molybdän, Aluminium-Magnesium-, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen,Titan,Titan-Aluminium-6-Vanadium-4, Sonderlegierungen, GG, GGG, Stählen und Edelstählen.

Es werden sowohl bestehende Zerspanungsprozesse optimiert, als auch neue, den zu bearbeitenden Werkstoffen angepasste Zerspanungsverfahren entwickelt und industrialisiertt. Im Rahmen gemeinsamer Projekte zwischen der Firma Weber Automotive GmbH und dem Technischen F & E-Zentrum wurden von diesem für die Bearbeitung von verschiedenen Motorblocktypen entsprechende Hochleistungszerspanungswerkzeuge entwickelt, optimiert, veredelt und mit Erfolg eingesetzt.

So konnte die Standzeit von HSS-Gewindebohrern, im Vergleich zu mittels PVD-Verfahren beschichteten Werkzeugen, beim Gewindebohren im Kurbelwellengehäuse BMW-M47 aus AlMgSi9 um Faktor 8 verbessert werden. Die Schichtdicke betrug hier nur 0,8 µm und die Oberflächenmikrohärte lag zwischen 3100 und 3200 HV.

Die Standzeit von HM-Kernlochbohrern für die Herstellung von M10-Gewinden im Audi Sport-Zylinderkopf konnte, im Vergleich zu mittels der PVD-Technologie beschichteten Werkzeugen, um Faktor 7 verbessert werden – von 28000 auf 196000 Kernlochbohrungen. Die Schichtdicke lag in diesem Fall bei 1,5 µm und bestand aus 30 Nano-Keramikschichten. Die verschlissenen Werkzeuge können bis zu 15 mal nachgeschliffen und erneut eingesetzt werden, wobei das erreichte Standzeitniveau maximal um fünf Prozent sank. Dieses Ergebnis hatte eine Senkung der Ausschussquote um 87 Prozent zur Folge. Im Augenblick wird im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen dem Technischen F&E-Zentrum und der Firma Weber Automotive GmbH an einer Optimie-rung weiterer Hochleistungszerspanungsprozesse sehr intensiv geforscht und entwickelt.

  • Dr.-Ing. Lienhard J. Paterok, Leiter des Technischen F&E-Zentrums für Oberflächenveredelung und Hochleistungswerkzeugbau in Schömberg-Langenbrand (links) und Dipl.-Ing. Uwe Cagol, Werksleiter der Weber Automotive in Neuenbürg mit Doppel-Schalt-Kupplungsgetriebe-Elementen aus AlSiCu.

    Dr.-Ing. Lienhard J. Paterok, Leiter des Technischen F&E-Zentrums für Oberflächenveredelung und Hochleistungswerkzeugbau in Schömberg-Langenbrand (links) und Dipl.-Ing. Uwe Cagol, Werksleiter der Weber Automotive in Neuenbürg mit Doppel-Schalt-Kupplungsgetriebe-Elementen aus AlSiCu.

  • Die neue Oberflächenveredelung erhöht die Standzeit von Kernlochbohrern um ein Vielfaches

    Die neue Oberflächenveredelung erhöht die Standzeit von Kernlochbohrern um ein Vielfaches

  • Hybrides Hartstoffsystem H-SS1000.Al am HSS-Gewindebohrer, Schichtdicke 0,8 µm.

    Hybrides Hartstoffsystem H-SS1000.Al am HSS-Gewindebohrer, Schichtdicke 0,8 µm.

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Unternehmensinformation

Technisches F & E-Zentrum Oberflächenveredelung und Hochleistungswerkzeugbau

Brückenäckerstr. 4-6
DE 75328 Schömberg-Langenbrand
Tel.: 07084-9270-0
Fax: 07084-9270-1710

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