Diamantbeschichtete Werkzeuge sind aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für verschiedene Schneidanwendungen unerlässlich.
Wie werden diamantbeschichtete Werkzeuge hergestellt? Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Einführung in die Hot Filament Deposition
Diamantbeschichtete Werkzeuge werden mit einem Verfahren hergestellt, das als Hot Filament Deposition bekannt ist.
Dabei handelt es sich um eine Art der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD).
Bei diesem Verfahren wird eine Anordnung von überhitzten Wolframdrähten verwendet, um Wasserstoff und ein kohlenstoffhaltiges Gas, in der Regel Methan, zu aktivieren.
2. Aufbringen der Diamantbeschichtung
Die Diamantbeschichtung kann auf zwei verschiedene Arten auf das Schneidwerkzeug aufgebracht werden.
Bei der einen Methode werden mikroskopisch kleine Diamantkörner auf eine Metallmatrix, in der Regel Kobalt, aufgebracht.
Diese wird dann auf das Werkzeug gesintert.
Diese Methode ist als polykristalliner Diamant (PKD) bekannt und wird häufig im Bergbau und bei Schneidanwendungen eingesetzt.
Die andere Methode besteht darin, einen dünnen Diamantfilm direkt auf den Grundkörper des Werkzeugs zu züchten, der in der Regel aus Sinterkarbid besteht.
Dieses Verfahren ermöglicht komplexere Formen, kleinere Winkel und Abmessungen, die mit PKD nicht möglich sind.
Die Diamantschicht kann für verschiedene Anwendungen optimiert werden, indem sie dünn und glatt für scharfe Werkzeugkanten oder dicker für erhöhte Abriebfestigkeit gezüchtet wird.
3. Arten von Diamantkörnern
Die in der Beschichtung verwendeten Diamantkörner können entweder einkristallin oder polykristallin sein.
Einkristalle können natürlich sein oder durch Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese (HPHT) erzeugt werden.
Polykristalle werden durch Detonationssynthese hergestellt.
Die Diamantkörner werden mit Hilfe von Polymeren (Harz), Keramik (verglast) oder Metallen an den Werkzeuggrundkörper gebunden.
Die Korngröße kann durch Zerkleinern größerer Körner eingestellt werden.
4. Vorteile der CVD-Diamant-Beschichtung
Einer der Vorteile des CVD-Diamantbeschichtungsverfahrens ist die Möglichkeit, eine Vielzahl von Oberflächenstrukturen zu erzeugen und die Schicht für bestimmte Anwendungen zu optimieren.
So hat sich beispielsweise gezeigt, dass das Aufwachsen einer facettierten Oberfläche die Schnittkräfte verringert und die Lebensdauer der Werkzeuge erhöht.
5. Anwendungen und Vorteile
Diamantbeschichtete Werkzeuge können für verschiedene Zerspanungsanwendungen eingesetzt werden.
Die meisten Werkzeuge mit einem Durchmesser zwischen 0,008" (0,20 mm) und 0,500" (12,70 mm) können diamantbeschichtet werden.
Größere Durchmesser können ebenfalls beschichtet werden, doch ist es in der Regel kostengünstiger, für diese Größen Wendeplattenwerkzeuge zu verwenden.
Viele Werkzeughersteller haben diamantbeschichtete Schneidwerkzeuge auf Lager oder können sie für Kunden herstellen.
Diamantbeschichtete Werkzeuge haben einzigartige physikalische Eigenschaften, die sie ideal für Zerspanungsanwendungen machen.
Diamant ist das härteste bekannte Material und sehr abriebfest.
Außerdem besitzt er eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit, die dazu beiträgt, schädliche Wärme von der Schneidkante abzuleiten.
Der niedrige Reibungskoeffizient von Diamant unterstützt den Materialfluss in den Spannuten der beschichteten Werkzeuge.
Dank dieser Eigenschaften können Diamantwerkzeuge bei hohen Geschwindigkeiten ohne Beschädigung und bei kühleren Temperaturen als andere Werkzeugmaterialien eingesetzt werden, wodurch die Beschädigung hitzeempfindlicher Werkstoffe verringert wird.
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