Oer­li­kon Bal­zers: Beschich­tun­gen fürs Sägen ermög­li­chen mehr Leistung

Oer­li­kon Bal­zers: Beschich­tun­gen fürs Sägen ermög­li­chen mehr Leistung

Wel­che Beschich­tun­gen die Leis­tung und Wirt­schaft­lich­keit beim Sägen schwer zer­span­ba­rer Mate­ria­li­en stei­gern kön­nen, beant­wor­tet Oer­li­kon Bal­zers in einer Rei­he von Ver­su­chen, die der Beschich­tungs­spe­zia­list zusam­men mit dem Fraun­ho­fer IPA in Stutt­gart aus­führ­te. Hier sind beleg­ba­re Ant­wor­ten auch not­wen­dig. Denn auch wenn es beim Sägen um eine Viel­zahl von Anwen­dun­gen und Werk­stof­fen geht, beherr­schen immer noch die bekann­ten gol­de­nen TiN-Werk­zeug­be­schich­tun­gen die Sze­ne. Wirt­schaft­li­che Lösun­gen und maß­ge­schnei­der­te Beschich­tun­gen fürs Sägen schwer zer­span­ba­rer Mate­ria­li­en sind jedoch Mangelware. 

Die Prüfstandsversuche zu den Beschichtungen fürs Sägen am Fraunhofer IPA basierten auf einer Einstechdrehoperation, wobei die Zerspaner dort eine einzelne herausgetrennte Sägeblattschneide gegen ein rotierendes Werkstück im unterbrochenen Schnitt zustellten. - Bild: Fraunhofer IPA/Rainer Bez
Die Prüf­stands­ver­su­che zu den Beschich­tun­gen fürs Sägen am Fraun­ho­fer IPA basier­ten auf einer Ein­stech­dreh­ope­ra­ti­on, wobei die Zer­spa­ner dort eine ein­zel­ne her­aus­ge­trenn­te Säge­blatt­schnei­de gegen ein rotie­ren­des Werk­stück im unter­bro­che­nen Schnitt zustell­ten. – Bild: Fraun­ho­fer IPA/Rainer Bez

Eine ech­te Lücke, denn auch in der Säge­tech­nik geht es zuneh­mend um hohe Per­for­mance, opti­mier­te Takt­zei­ten und Zer­spa­nungs­vo­lu­mi­na in der Fer­ti­gungs­ket­te sowie mög­lichst gerin­ge Kos­ten pro Schnitt. Vor die­sem Hin­ter­grund woll­te Ober­flä­chen­spe­zia­list Oer­li­kon Bal­zers in Zusam­men­ar­beit mit dem Fraun­ho­fer-Insti­tut für Pro­duk­ti­ons­tech­nik und Auto­ma­ti­sie­rung IPA in Stutt­gart einen Vor­stoß in Neu­land im Bereich per­for­man­ter Säge­an­wen­dun­gen wagen. Die Fach­leu­te tes­te­ten und ver­gli­chen dar­über hin­aus die Per­for­mance aus­ge­such­ter Beschich­tun­gen fürs Sägen schwer zer­span­ba­rer Mate­ria­li­en. Ziel war, die Pro­duk­te von Oer­li­kon Bal­zers ent­spre­chend anzu­pas­sen und zudem auch Anwen­dern fun­dier­te Ver­bes­se­rungs­emp­feh­lun­gen geben zu können.

Tes­ter neh­men Beschich­tun­gen fürs Sägen schwie­ri­ger Werk­stof­fe unter die Lupe

Im Fokus der Tes­ter stan­den bei den Ver­su­chen rund um Beschich­tun­gen fürs Sägen ins­be­son­de­re zwei schwer zer­span­ba­re Werk­stof­fe. Im Zen­trum des Inter­es­ses stan­den ins­be­son­de­re 1.4501 Duplex-Stahl (X2CrNiMoWCuWN) sowie Inco­nel 718. Die­se Werk­stof­fe stell­ten die Exper­ten dem häu­fig ein­ge­setz­ten Ver­gü­tungs­stahl 42CrMo4 als Refe­renz gegen­über­ge­stellt wurden. 

Im Fokus
Leis­tungs­stei­gern­de Alter­na­ti­ven
Erst­mals stell­ten die Tes­ter Ver­schleiß­ver­läu­fe und Stand­we­ge für das Sägen dar. Sol­che ver­glei­chen­de Unter­su­chun­gen hat­te es offen­bar vor­her noch nicht gege­ben. Die Resul­ta­te zei­gen, dass wirt­schaft­li­ches Sägen mit mehr Per­for­mance schon jetzt eine Opti­on ist. Die Pro­zess­ver­bes­se­run­gen mit den neu­en Beschich­tun­gen fürs Sägen sind daher ein Schritt auf dem rich­ti­gen Weg. Für die Pra­xis heißt das: Säge­blat­ther­stel­ler und Anwen­der müs­sen sich ange­sichts der mög­li­chen Alter­na­ti­ven heu­te nicht mehr mit einem TiN-Säge­blatt und des­sen begrenz­ter Leis­tung und zudem gerin­gen Wirt­schaft­lich­keit zufriedengeben.

Die­se Aus­wahl war kei­nes­wegs will­kür­lich. Die Mate­ria­li­en hat­te Oer­li­kon Bal­zers im Vor­feld gemein­sam mit Anwen­dern aus­ge­wählt. Als Her­aus­for­de­rer brach­te Oer­li­kon Bal­zers Aluminium(Al)-basierte Beschich­tun­gen fürs Sägen ein – zwei­mal AlTiN, zwei­mal Al-CrN. Dar­un­ter die auf Hoch­leis­tungs­sä­ge­pro­zes­se zuge­schnit­te­ne und in der Säge­bran­che bereits eta­blier­te Bench­mark­schicht Balinit Alcro­na Pro. Refe­renz­part­ner dafür war ein TiN- Produkt.

Tes­ten bis zum Ende des Standwegs

Schon die Tests mit dem 1.4501 Duplex-Stahl gaben einen kla­ren Hin­weis auf die Per­for­mance der Beschich­tun­gen fürs Sägen mit Blick auf schwer zer­span­ba­re Werk­stof­fe. Die TiN-Schicht schied hier bereits nach einem Stand­weg von 7,5 m bei einer Ver­schleiß­mar­ken­brei­te VBmax = 207 µm aus. Die bes­ten Ergeb­nis­se erziel­ten die Schich­ten mit hohen Alu­mi­ni­um­an­tei­len. So wies Balinit Alcro­na Pro lan­ge Zeit die gerings­ten Ver­schleiß­mar­ken­brei­ten auf – die VBmax lag bei rund 205 µm. Zudem muss­ten sie die Tes­ter erst nach 17,5 m Stand­weg aus dem Ren­nen nehmen. 

Die Bilder der Proben dokumentieren für jeden Messpunkt den Verschleiß visuell: Hier eine mit Balinit Alcrona Pro beschichtete Schneide nach dem Sägen von Duplexstahl (1.4501) bei 12,5 m Standweg. - Bild: Fraunhofer IPA
Die Bil­der der Pro­ben doku­men­tie­ren für jeden Mess­punkt den Ver­schleiß visu­ell: Hier eine mit Balinit Alcro­na Pro beschich­te­te Schnei­de nach dem Sägen von Duplex­stahl (1.4501) bei 12,5 m Stand­weg. – Bild: Fraun­ho­fer IPA


Auch bei den Tests mit Inco­nel 718 schnit­ten Al-basier­te Beschich­tun­gen fürs Sägen am bes­ten ab. Ihre All­roun­der-Qua­li­tä­ten zeig­te erneut die Schicht Balinit Alcro­na Pro. Sie erreich­te 15 m Stand­weg bei einer VBmax von rund 587 µm. Dage­gen muss­te das TiN-Pro­dukt schon nach 10 m (VBmax= ca. 468 µm) pas­sen. Im Refe­renz­test mit 42CrMo4 blie­ben die Wer­te aller Test­kan­di­da­ten dicht bei­ein­an­der, wo- bei der Spit­zen­rei­ter Balinit Alcro­na Pro hieß.

 


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