DE2225900C3 - Schneidwerkzeug - Google Patents

Description

Die Hrfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug mit einer mindestens teilweise mit einem die Verschleißfestigkeit erhöhenden Überzug versehenden Oberfläche.

Schneidwerkzeuge mit einem die Verschleißfestigkeit erhöhenden Überzug sind bekannt; so werden in der deutschen Offenlegungsschrift 1964602 und der ^S Zeitschrift »wt-Z. ind. Fertig. 60 (1970), Nr. 4, Seite 178« Schneidwerkzeuge beschrieben, die aus einem verhältnismäßig zähen Hartmetall bestehen und zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit mit einem dünnen Metallkarbid-Überzug, beispielsweise einem Überzug aus Titankarbid, versehen sind. Derartige Schneidwerkzeuge tragen der Gegenläufigkeit von Zähigkeit und Verschleißfestigkeit dadurch Rechnung, daß auf ein verhältnismäßig zähes Hartmetallsubstrat ein weniger zäher, dafür aber um so verschleißfesterer Überzug aufgebracht wird. Allerdings ergeben sich dabei Schwierigkeiten, die insbesondere aus der erforderlichen Schichtdicke, dem verhältnismäßig geringen Haftvermögen sowie der mangelhaften Temperaturwechselbeständigkeit und Schlagfestigkeit des Überzugs bedingt sind.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 035 677 ist auch bereits ein Verfahren zum elektrolytischen Aufbringen von Osmium bekannt, ohne daß sich außer Hinweisen auf die optische Beschaffenheit des Überzugs irgend etwas über die Eigenschaften eines Osmiumüberzugs findet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, durch Aufbringen eines Überzugs die Standzeit eines Schneidwerkzeugs und'oder die zulässige Schnittgeschwindigkeit bei gleicher Standzeit zu erhöhen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art mindestens die der Schneidkante benachbarten Oberflächen mit Ruthenium und oder Osmium überzogen sind. Im Gegensatz zu den bekannten Schneidwerkzeugen besitzt der Überzug demgemäß eine geringere Härte als das Substrat. Dieses kann aus Hartmetall, d.h. im wesentlichen aus Karbiden und einem Bettungsme'all der Eisengruppe, üblicherweise Kobalt oder aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl bestehen.

Der erfindungsgemäße Überzug läßt sich in üblicher Weise, beispielsweise elektrolytisch, durch Flammspritzen oder Aufdampfen auftragen. Des weiteren kann der Überzug durch Auftragen einer Pulveraufschlämmung auf ein Hartmetallwerkzeug und anschließendes Sintern oder durch Auftragen eines rutheniumhaltigen flüssigen Glanzerzeugers aufgebracht werden, die anschließend durch Erhitzen bis zum Metall zersetzt wird. Schließlich kann der Überzug schon beim Herstellen des Hartmetallwerkzeugs durch Flammspritzen eines aus Karbiden und metallischer Bettungsmasse bestehenden Preßlings vor dem Sintern oder durch Auftragen einer Deckschicht aus Ruthenium und/oder Osmium auf einen Pulverpreßling und Nachpressen vor dem Sintern des Preßlings aufgebracht werden.

Es genügen sehr dünne Überzüge, beispielsweise mit einer Dicke von höchstens 2 oder 3 μπι, wobei die Überzugsdicke allerdings von der Art d. s Aufbringens abhängig ist. Beim elektrolytischen Auftragen wurde festgestellt, daß die Qualität bei Dicken über 6 μπι leidet, so daß die Uberzugsdicke vorzugsweise 2 bis 10 μπι beträgt. Gleichmäßige Überzüge mit einer Dicke von 2 bis 30 /im ergeben jedoch im wesentlichen dieselben Verbesserungen der Standzeit. Die meisten Elektrolyten, aus denen sich Ruthenium oder Osmium abscheiden läßt, sind jedoch so sauer, daß sie das Bettungsmetall des Hartmetalls angreifen, so daß vor der Elektrolyse zunächst eine schützende Überfangschicht aus einem säurebeständigen Metall, beispielsweise aus Gold oder Palladium aufgebracht werden sollte. Durch Flammspritzen aufgebrachte Überzuge sind zwangläufig dicker und erreichen beispielsweise eine Dicke von 125 μπι.

Wird der Überzug beispielsweise mittels eines rutheniumhaltigen flüssigen Glanzerzeugers aufgebracht, wie er beispielsweise bei einer Reaktion eines Rutheniumhalogenids mit einem Äther anfällt, so ergibt sich bei einem einmaligen Auftragen mit anschließendem Trocknen und Glühen bei 600° C ein etwa 0,5 μπι dicker Überzug, so daß mehrere Schichten aufgetragen werden müssen, um eine größere Überzugsdicke zu erreichen.

Die Erfindung bewirkt insbesondere eine Erhöhung der Standzeit von Schneidplättchen, wie zahlreiche Versuche unter Vet wendung von Hartmetallschneidplättchen aus 83% Wolframkarbid, 12% Titankarbid und 5% Kobalt gezeigt haben. Bei diesen Versuchen unter erschwerten Bedingungen wurden die Plättchen zum Zerspanen eines Stahls mit 0,3% Kohlenstoff, 4% Nickel, 1,25% Chrom und 0.3% Molybdän verwendet, der auf 500 Hv gehärtet und angelassen worden war. Die Mehrzahl aller Versuche wurden ohne Verwendung eines Bohröls oder Kühlungsmittels durchgeführt. Der Anstellwinkel des Plättchens in bezug auf das Werkstück betrug 75°, und es wurde mit einer Plättchenkante gespant. Der Vorschub betrug 0,3 mm/U und die Schneidtiefe 0,13 mm. Als Standzeit wird die Zeit angenommen, bei der alternativ die Werkzeugspitze ausbricht, der mittlere Flankenverschleiß 0,4 mm oder ein örtlicher Flankenverschleiß 0,8 mm beträgt, oder bei der die Schneide auf einem gegebenen Durchmesser keinen sauberen Schnitt mehr lieiert.

Beispiel 1

Verschiedene Plättchen wurden elektrolytisch in einem wäßrigen Bad mit 30 g/l (NHJ₃ [Ru₂NCI₈ (H₂O)₂] und 10 g/l Ammoniumsulfat bei einem mittels Sulfamatsäure auf 1,5 eingestellten pH-Wert, einer Badtemperatur von 70° C und einer Stromdichte von 1 bis 2 A/dm² mit Ruthenium überzogen. Vor dem Eintauchen in dem Elektrolyten wurde das Hartmetall in einem alkalischen Goldcyanid-Bad mit einem dünnen Goldüberzug versehen, um eine Korrosion des

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Kobalts durch den sauren Elektrolyten zu vermeiden. 13%Titankarbid und 5% Kobalt wurde entsprechend

Die Hartmetal'plättchen wurden mit Überzügen un- Beispiel 1 elektrolytisch mit einem 6 μΐη dicken Ru-

terschiedlicher Dicke versehen. Bei Überzugsdicken theniumüberzug versehen. Bei einem Zerspanungs-

von 6 und 10 μπι und einer Schnittgeschwindigkeit versuch entsprechend Beispiel 1 nut einer Schnittgevon92 m/min ergaben sich dreimal längere Standzei- ₅ schwindigkeit von 61 m min besaß das Plättchen die

ten als bei nichtüberzogenen Plättchen derselben Zu- dreifache Lebensdauer eines Vergleichsplättchens

samrnenscizung. ohne Überzug.

Beispiel 2 Beispiel 4

Mehrere Schneidplättchen wurden in einem wäßri- i₀ Ein Schneidwerkzeug aus Hochgeschwindigkeitseen Bad mit 10 g/l Kaliumhexachlorosmat, 15 g/l Ka- stahl mit 0,8% Kohlenstoff, 21 % Wolfram, 11 % Koliumchlorid und 60 g/l Kaliumbisulfat, dessen pH- bait, 5% Chrom, 1,5% Vanadin, 0,5% Molybdän, Wert mittels Kaiiumhydroxyd auf 1,2 bis 1,5 Resi Eisen wurde entsprechend Beispiel 1 mit einem eingestellt worden war, elektrolytisch mit Osmium 4 μίτι dicken Rutheniumüberzug versehen. Da das überzogen. Die Badlemperatur betrug 70° C, die Ka- ₁₅ Aufbringen des Rutheniumüberzugs auf den vorerthodenstromdichte 1 bis 2 A/dm^: und die Anoden- wähnten Stahl schwierig war, wurde dieser zunächst stromdichte unter 0,5 A/dm'. Um eine Korrosion des ebenso vorbehandelt wie rostfreie Stähle beim Uber-Bettungsmetalls durch den Elektrolyten zu vermei- ziehen mit Nickel. Nach dieser Vorbehandlung wurde den, wurden sämtliche Plättchen zunächst mit einem zunächst eine dünne Goldschicht aufgebracht, ehe der dünnen Goldüberzug versehen. Die Standzeit war im ₂₀ Stahl mit Ruthenium überzogen wurde. Beim ^z<*^rsP/*' Falle von 3 μπι dicken Osmiumüberzügen bei einer nen eines auf eine Härte von 500 Hv vergüteten Stahls Schnittgeschwindigkeit von 67 m/min dreimal besser mit einer Schnittgeschwindigkeit von 15 m/min, einem als bei Vergleichsplättchen. Vorschub von 0,25 mm/U und einer Schnittiefe von

1,3 mm ergab sich eine Standzeit, die viermal so lang Beispiel 3 _{25 war] w};_{e be}j einem Vergleichswerkzeug ohne Über-

Ein Hartmetallplättchen aus 82% Wolframkarbid, zug.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schneidwerkzeug mit einer mindestens teilweise mit einem die Verschleißfestigkeit erhöhenden Überzug versehenen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die der Schneidkante benachbarten Oberflächen mit Ruthenium und/oder Osmium überzogen sind.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Hartmetall bestehr

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug elektrolytisch mit einer Dicke von 2 bis 10 μπι aufgebracht JSt.