Substitution von VHM-Sägezähnen durch den Einsatz von WC-CoCr beschichteten HSS-Sägezähnen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Tillmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397758646

Im Vorgängerprojekt, Untersuchung und Qualifizierung von HVOF-WC-Co-beschichteten Schneidteilen zur Substitution von Sinterhartmetall-Schneidstoffen, ist es erfolgreich gelungen, das Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren (engl. High Velocity Oxygen Fuel Spraying) mit einem anschließenden Schleifprozess zur Herstellung der Endkontur als neue Herstellungsroute für Hartmetall-Schneidelemente zu qualifizieren. Diese Qualifizierung ermöglicht eine signifikante Steigerung der Ressourceneffizienz durch Substitution von Vollhartmetallwerkzeugen. In dem Projekt wurde zunächst ein konventionelles, flüssigbrennstoffbetriebenes HVOF-System (C-CJS, Thermico Engineering GmbH) mit Warm-Spray-Funktion, also der Möglichkeit zur zusätzlichen Eindüsung von Stickstoff, untersucht. Es kamen feine WC-12Co-Pulver (-10 + 2 µm) und WC-10Co4Cr-Pulver (-22 + 5 µm) mit kleinen Karbidgrößen von WCFSSS ≈ 400 nm (Fisher Sub Sieve Sizer) zum Einsatz, da bei diesen in eigenen Vorarbeiten eine Erhöhung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Härte, welche für den Einsatz als Schneidstoff eine sehr relevante Eigenschaft darstellt, zu beobachten war. So konnte der Beschichtungsprozess hinsichtlich der Oberflächenrauheit anhand der Einstellgrößen Spritzabstand, Düsenlänge und Stickstofffluss für den nachgelagerten Schleifprozess gezielt ausgelegt werden. Innerhalb des Vorgängerprojekts haben sich jedoch auch zahlreiche Herausforderungen beim Einsatz dieser Brennertechnologie für die Beschichtung und Nachbearbeitung von Schneidwerkzeugen ergeben, welche für eine erfolgreiche Umsetzung des Konzeptes und Übertragung auf reale Werkzeuge näher betrachtet und gelöst werden müssen. Diese sollen durch die kooperative Arbeit des Instituts für Spanende Fertigung (ISF, Prof. Biermann) und des Lehrstuhls für Werkstofftechnologie (LWT, Prof. Tillmann) näher betrachtet werden. Im Fokus stehen hierbei die Wechselwirkungen und resultierenden Eigenschaften sowohl des Beschichtungs- als auch des nachgelagerten Schleifprozesses, die detailliert zu analysieren sind. Im Detail werden zur Verbesserung des Eigenspannungszustandes optimierte Bahnplanungs- sowie Beschichtungsstrategien erarbeitet, die das Ziel einer Reduzierung der Schichteigenspannungen an der Schneidkante haben. Neben den Maßnahmen zur Optimierung des Beschichtungsprozesses sollen durch den angepassten Schleifprozess mechanisch und thermisch induzierte Rissbildungen in der Beschichtung und damit der resultierenden Schichtabplatzungen und -ausbrüche vermieden werden. Hierzu müssen Prozessstrategien entwickelt und untersucht werden, die geringe thermomechanische Belastungen bewirken

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen