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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.

铝-硅-合金材料中的高硬度材料通常是在基材上安装的，并且是在高温条件下使用的。 Diamant mit seiner äußerst hohen Härte bietet sich als Schneidstoff für die Bearbeitung dieser schwer zerspanbaren Werkstoffe and.一个世纪以来，它是化学气相沉积 CVD（化学气相沉积 CVD）的复杂几何图形。 Jedoch ist durch die gegenwärtig noch fehlende Prozesssicherheit von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen das Anwendungsfeld dieser Werkzeuge 严格限制。这是重要的，因为 Hartmetal 的底层是 Vorbehandlung einensignifikanten 的，它是在 Schichthaftung 和 Damit auf das Einsatzverhalten der beschichteten Werkzeuge besitzen 中实现的。 Allerdings sind grundlegende Kenntnisse hinsichtlich des Einflusses des Hartmetals (Korngröße und Kobaltgehalt), der Vorbehandlung und der Beschichtung auf die Eigenschaften und das Einsatzverhalten von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen mit komplexen 几何形状是不存在的。Es wurde im ersten Forschungszeitraum festgestellt, dass das Einbringen von Druckeigenspannungen in das Hartmetalsubstrat durch mechanische Vorbehandlungen möglich ist und dass der Eigenspannungszustand sowohl im Substrat als auch in der 它是 CVD 钻石制造过程中的一个重要标志。 Hierbei konnte eine klare 相关关系在 vorhandenen Eigenspannungen 和 der Schneidkante 和 der Standzeit der Werkzeuge festestellt werden 中。 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 and inwiefern eine haftvermittelnde Zwischenschicht einen Einfluss auf den Eigenspannungszustand in den Schichten und im Substrat haben kann。 Hauptziel dieses Vorhabens ist es, 背景知识是 Hartmetalsubstrate 中的 Zusammenhang zwischen、CVD-Diamantbeschichtung 和 Hinblick auf die Vorbehandlungsmethode、den Eigenspannungen an der Schneidkante und schließlich dem Einsatzverhalten von Zerspanwerkzeugen mit 复杂的几何学 zu erlangen。 Diese Kenntnisse sind erforderlich，um die prozesssichere Herstellung von CVD-diamantbeschichteten Schaftwerkzeugen und damit die wirtschaftliche Bearbeitung von sehr matern Werkstoffen zu ermöglichen.未来研究中的研究对象是特征生成和标准状态下的特征生成和几何生成，以及特征生成和生成 zu optimieren 和 somit die Standzeiten zu erhöhen。