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Steigerung der Prozesssicherheit von CVD-diamantbeschichteten Hartmetallwerkzeugen unter Berücksichtigung von Schichteigenspannungen

提高 CVD 金刚石涂层硬质合金刀具的工艺可靠性，同时考虑内层应力

基本信息

批准号：
43681056
负责人：
Professor Dr. Walter Reimers
金额：
--
依托单位：
Fachgebiet Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2007
资助国家：
德国
起止时间：
2006-12-31 至 2012-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/43681056?language=en
关键词：
Steigerung der Prozesssicherheit von CVD

项目摘要

Die Bearbeitung vieler Hochleistungswerkstoffe wie beispielsweise Aluminium-Silicium-Legierungen ist oftmals nur durch das Einsetzen von auf das Substrat und die Werkzeuggeometrie abgestimmten hochharten Werkzeugbeschichtungen möglich. Diamant mit seiner äußerst hohen Härte bietet sich als Schneidstoff für die Bearbeitung dieser schwer zerspanbaren Werkstoffe an. Seit einigen Jahren ist das Abscheiden von Diamantschichten auf komplexen Geometrien mit der chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition CVD) möglich. Jedoch ist durch die gegenwärtig noch fehlende Prozesssicherheit von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen das Anwendungsfeld dieser Werkzeuge stark limitiert. Es ist bekannt, dass das Hartmetallsubstrat sowie die Vorbehandlung einen signifikanten Einfluss auf die Schichthaftung und damit auf das Einsatzverhalten der beschichteten Werkzeuge besitzen. Allerdings sind grundlegende Kenntnisse hinsichtlich des Einflusses des Hartmetalls (Korngröße und Kobaltgehalt), der Vorbehandlung und der Beschichtung auf die Eigenschaften und das Einsatzverhalten von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen mit komplexen Geometrien derzeit nicht vorhanden.Es wurde im ersten Forschungszeitraum festgestellt, dass das Einbringen von Druckeigenspannungen in das Hartmetallsubstrat durch mechanische Vorbehandlungen möglich ist und dass der Eigenspannungszustand sowohl im Substrat als auch in der Schicht einen signifikanten Einfluss auf die Schichthaftung und damit das Einsatzverhalten der CVD-diamantbeschichteten Werkzeuge während der Zerspanung hat. Hierbei konnte eine klare Korrelation zwischen den vorhandenen Eigenspannungen an der Schneidkante und der Standzeit der Werkzeuge festgestellt werden. Ungeklärt ist bis jetzt, ob diese Korrelation bei Schaftwerkzeugen gleichermaßen zu erkennen ist. Weiterhin ist zu klären, ob das Einbringen von Druckeigenspannungen durch eine Bearbeitung der Werkzeuge nach der CVD-Diamantbeschichtung möglich ist und inwiefern eine haftvermittelnde Zwischenschicht einen Einfluss auf den Eigenspannungszustand in den Schichten und im Substrat haben kann. Hauptziel dieses Vorhabens ist es, grundlegende Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen dem Hartmetallsubstrat, der CVD-Diamantbeschichtung mit Hinblick auf die Vorbehandlungsmethode, den Eigenspannungen an der Schneidkante und schließlich dem Einsatzverhalten von Zerspanwerkzeugen mit komplexen Geometrien zu erlangen. Diese Kenntnisse sind erforderlich, um die prozesssichere Herstellung von CVD-diamantbeschichteten Schaftwerkzeugen und damit die wirtschaftliche Bearbeitung von sehr abrasiven Werkstoffen zu ermöglichen. Außerdem werden die im ersten Forschungszeitraum erzielten Kenntnisse bezüglich der Zusammenhänge zwischen den Eigenspannungszuständen und den Standzeiten von Werkzeugen mit einfachen Geometrien genutzt, um die Eigenspannungen dieser Werkzeuge gezielt zu optimieren und somit die Standzeiten zu erhöhen.

这种轴承通常仅通过在基底上的嵌入和高强度的工作几何来实现。Diamant mit seiner äußerst hohen Härte bietet sich als Schneidstoff für die Bearbeitung dieser schwer zerspanbaren Werkstoffe an.这是一个很长的时期，在复杂的几何形状上使用化学气相沉积（化学气相沉积CVD）进行金刚石沉积。这是由于CVD金刚石加工工艺的进一步发展，使其在加工工艺上受到了严格的限制。这是因为，硬金属基体对焊接有着重要的影响，并对焊接工艺的稳定性有着重要的影响。这些都是金属腐蚀的主要原因（Korngröße und Kobaltgehalt），der Vorbehandlung und der Beschichtung auf die Eigenschaften und das Einsatzverhalten von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen mit komplexen Geometrien derzeit nicht vorhanden.Es wurde im ersten Forschungszeitraum festgestellt，通过机械预处理方法在硬金属基体中形成压铸件，并使压铸件的本征值保持不变在Schicht中，衬底也会对Schichthaftung产生显著影响，并导致CVD金刚石工具的Einsatzverhalten受到Zerspanung的影响。这是一种将特征转换为Schneidkante和标准的韦尔登的简单关联。Ungeklärt ist bis jetzt，ob diese Correlation bei Schaftwerkzeugen gleichermaßen zu erkennen ist.此外，通过CVD-金刚石涂层的工作环境，可以明显地产生Druckeigenspannungen，并且可以在涂层和基材中产生影响。主要的前向力是指，在金属基体上施加压力，CVD-金刚石结合力通过前向力处理方法进行，通过复杂的埃尔兰根几何方法，在Schneidkante和Schließlich上进行的Zerspanwerkzeugen的Einsatzverhalten。这是一个很好的例子，CVD金刚石的工艺过程和磨损磨损的工件的磨损。因此，韦尔登在第一个研究领域中建立了一种新的知识体系，它将特征值和标准值结合起来，使特征值最优化，并使标准值更高。