DE69721600T2 - Beschichtetes Schneidwerkzeug - Google Patents

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Toshiaki Ishigemachi Ueda
Eiji Omiya Nakamura
Takashi Ishigemachi Yamada
Takatoshi Omiya Oshika
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1 . Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, dessen Schneidteil aus einer beschichteten Carbid-Legierung (im folgenden als „beschichtetes Carbid-Schneidteil" bezeichnet) hergestellt wird, worin eine dicke, gleichförmige Schicht auf Al2O3-Basis, die im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht (im folgenden Al2O3) als Hartbeschichtungs-Schicht gebildet ist. Das Schneidteil zeigt kein Absplittern beim kontinuierlichen und unterbrochenen Schneiden von z. B. Stahl oder Gusseisen und zeigt eine stabile Schneidfähigkeit für lange Zeiträume. Die Erfinder verwenden den Ausdruck „Schneidteil" als das Teil, das die tatsächliche Funktion ausübt, das Metallbearbeitungsstück abzuschneiden, hauptsächlich wie ein austauschbarer Schneideinsatz, der auf der Stirnseite des Fräskörpers, des Bohrmeißelschaftes eines Drehwerkzeugs und des Schneidblattes eines Schaftfräsers angeordnet ist.
  • 2. Stand der Technik
  • Beschichtete Carbid-Schneidteile sind bekannt, worin die Schneidteile ein Wolframcarbid-Substrat (im folgenden Carbid-Substrat) und Hartbeschichtungs-Schichten umfassen, die eine Al2O3-Schicht und mindestens eine Schicht z. B. ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus Titancarbid (TiC)-Schicht, einer Titan-Nitrid (TiN)-Schicht, einer Titancarbonitrid (TiCN)-Schicht, einer Titanoxid (TiO2)-Schicht, einer Titancarboxid (TiCO)-Schicht, einer Titannitroxid (TiNO)-Schicht und einer Titancarbonitroxid (TiCNO)-Schicht umfassen, und die Hartbeschichtungs-Schicht durch chemischen und/oder physikalischen Dampfauftrag gebildet wird und eine durchschnittliche Dicke von 3 bis 20 μm aufweist.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass die Al2O3-Schicht, die die Hartbeschichtungs-Schicht bildet, aus einem reaktiven Gas gebildet wird, das umfasst:
    1 bis 20 Volumenprozent Aluminiumtrichlorid (Al2Cl3),
    0,5 bis 30 Volumenprozent Kohlendioxid (CO2),
    1 bis 30 Volumenprozent Kohlenmonoxid (CO) oder Chlorwasserstoff (HCl), falls erforderlich, und Rest Wasserstoff,
    bei einer Reaktionstemperatur von 950 bis 1100°C und bei einem Umgebungsdruck von 2,67 bis 26,67 kPa (20 bis 200 Torr).
  • In jüngster Zeit wurden mit der Förderung der Fabrikautomation und der Arbeitsersparnis beim Schneiden beschichtete Carbid-Schneidteile mit hoher Haltbarkeit gefordert. Unter den Hartbeschichtungs-Schichten, führt das Dickermachen der Al2O3-Schicht zu einer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Oxidation, thermischen Stabilität und hoher Härte und wurde daher als Reaktion auf solche Anforderungen untersucht. Es ist jedoch unvermeidlich, dass die Al2O3-Schicht lokale Ungleichförmigkeiten in konventionellen Abscheidungsverfahren beim Dickermachen erzeugt, und die resultierenden Schneidteile signifikante Unebenheiten in der Dicke zwischen den Flanken, dem Spanwinkel und der Kante (dem Kreuzungspunkt von Flanke und Spanwinkel) aufweisen. Wenn solche Schneidteile für das unterbrochene Schneiden von Stahl oder Gusseisen verwendet werden, bilden sich leicht Absplitterungen des Schneidwerkzeugs, was zu relativ kurzen Haltbarkeiten führt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegenden Erfinder haben die Möglichkeit der Verbesserung des Widerstands gegen Absplitterung einer abgeschiedenen Al2O3-Schicht untersucht, die die Hartbeschichtungs-Schicht eines beschichteten Carbid-Schneidteils bildet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass eine abgeschiedene Al2O3-Schicht (im folgenden Schicht auf Al2O3-Basis), die durch das folgende Verfahren gebildet wird, eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Oxidation besitzt und über thermische Stabilität und eine hohe Härte verfügt; die Schicht auf Al2O3-Basis wird gebildet durch CVD oder Plasma-CVD unter Verwendung eines reaktiven Gases, das enthält: 1 bis 10 Volumenprozent (im folgenden lediglich Prozent) Al2O3, 1 bis 5 Prozent Wasserstoff (H2), 5 bis 15 Prozent Stickoxid (NOX) und 0,05 bis 0,7 Prozent Titantetrachlorid (TiCla) in einem Inertträgergas bei einer Temperatur von 850 bis 1150°C und einem Druck von 2,67 bis 26,67 kPa (20 bis 200 Torr). Die resultierende Schicht enthält Chlor. Die Kristalle in der Schicht werden feiner durch Steuerung des Chlorgehaltes auf 0,005 bis 0,3 Gewichtsprozent (im folgenden lediglich Prozent). Weiterhin kann die lokale Fluktuation in der Dicke, die beim Dickermachen der Schicht verursacht wird, signifikant reduziert werden durch Steuerung der Zusammensetzung des reaktiven Gases und der Atmosphäre, so dass der Ti-Gehalt 1,5 bis 15 Prozent und der Cl-Gehalt 0,05 bis 0,3 Prozent in der Schicht beträgt, wodurch ein Schneidteil resultiert, das eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit der Dicken zwischen der Flanke, dem Spanwinkel und der Kante (der Kreuzungspunkt von Flanke und Winkel) aufweist. Außerdem kann eine Vergröberung der Kristallkörner in der dicken Schicht reduziert werden durch die Steuerung der Zr- und/oder Hf-Gehalte von 0,5 bis 10 Prozent. Ein beschichtetes Carbid-Schneidteil, das eine Hartbeschichtungs-Schicht einschließlich einer Schicht auf Al2O3-Basis umfasst, ist haltbar bei kontinuierlichem oder unterbrochenem Langzeitschneiden von Stahl und Gusseisen ohne Absplitterung des Schneidteils.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein beschichtetes Carbid-Legierungs-Schneidteil, das eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Absplittern besitzt: ein Wolfram-Carbid-Substrat und Hartbeschichtungs-Schichten, einschließlich einer Schicht auf Aluminiumoxidbasis, die im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht, mit einer durchschnittlichen Dicke von 3 bis 20 μm, und die auf einem Wolfram-Carbid-Substrat gebildet ist durch chemischen und/oder physikalischen Dampfauftrag; worin die Schicht auf Aluminiumoxidbasis 0,005 bis 0,3 Gewichtsprozent Chlor enthält. Die Verbesserung in der Beständigkeit gegenüber Absplittern kann an einer Verfeinerung Kristallkörner in der abgeschiedenen Schicht liegen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In der vorliegenden Erfindung wird der Cl-Gehalt der Schicht auf Al2O3-Basis, die die Hartbeschichtungs-Schicht des beschichteten Carbid-Schneidteils bildet, auf 0,005 bis 0,3 Gewichtsprozent (im folgenden lediglich Prozent) eingestellt. Wenn der Cl-Gehalt weniger als 0,005 Prozent beträgt, können die Vorteile, die oben erwähnt sind, nicht erzielt werden. Auf der anderen Seite führt ein Cl-Gehalt von über 0,3 Prozent zu einem Verlust von Eigenschaften, insbesondere der Verschleißfestigkeit, die der Schicht auf Al2O3-Basis inhärent ist.
  • Eine Schicht mit einer gleichförmigen Dicke kann gebildet werden sowohl in Gegenwart der Ti- als auch der Cl-Komponente. Zufriedenstellende Resultate können nicht erzielt werden, wenn der Ti-Gehalt weniger als 1,5 Prozent oder der Cl-Gehalt weniger als 0,005 Prozent beträgt. Auf der anderen Seite werden die ausgezeichneten Eigenschaften, die der Schicht auf der Basis von Al2O3 eigen sind, beeinträchtigt, wenn der Ti-Gehalt 15 % oder der Cl-Gehalt 0,3 Prozent übersteigt. Somit wird der Ti-Gehalt eingestellt auf 1,5 bis 15 Prozent und der Cl-Gehalt wird auf 0,005 bis 0,3 Prozent eingestellt.
  • Eine Vergröberung der Kristallkörner führt zu einer Beeinträchtigung der ausgezeichneten Eigenschaften der Schicht auf Al2O3-Basis, diese kann jedoch reduziert werden durch Zr und/oder Hf, insbesondere im Falle von dickeren Schichten. Zufriedenstellende Ergebnisse können nicht erreicht werden, wenn der Gehalt weniger als 0,5 Prozent beträgt. Auf der anderen Seite können die ausgezeichneten Eigenschaften, die der Schicht auf Al2O3-Basis eigen sind, beeinträchtigt werden, wenn der Gehalt 10 Prozent übersteigt. Somit wird der Zr- und/oder Hf-Gehalt auf 0,5 bis 10 Prozent eingestellt.
  • Es ist bevorzugt, dass der Gesamtgehalt von Ti, Cl, Zr und Hf in der Schicht auf Al2O3-Basis so gesteuert wird, dass er innerhalb von 17,5 Gewichtsprozent liegt, da die Verschleißbeständigkeit signifikant abnimmt, wenn der Gesamtgehalt das obere oben angegebene Limit übersteigt.
  • Die durchschnittliche Dicke der Hartbeschichtungs-Schicht wird auf 3 bis 20 μm eingestellt. Eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit kann nicht erreicht werden bei einer Dicke von weniger als 3 μm, während Schäden und Absplittern des Schneidteils leicht bei einer Dicke von mehr als 20 μm auftreten können.
  • BEISPIELE
  • Das beschichtete Carbid-Schneidteil der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert im Hinblick auf die folgenden Beispiele erläutert.
  • Beispiel 1
  • Die folgenden Pulver wurden hergestellt als Ausgangsmaterialien: ein WC-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 2,8 μm; ein grobes WC-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4,9 μm; ein TiC/WC-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,5 μm (TiC/WC = 30/70 bezogen auf das Gewicht); ein (Ti,W)CN-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,2 μm (TiC/TiN/WC = 24/20/56); ein TaC/NbC-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,2 μm (TaC/NbC = 90/10); und ein Co-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,1 μm. Diese Pulver werden auf Basis der in Tabelle 1 gezeigten Formulierungen vermengt, feucht vermischt in einer Kugelmühle für 72 Stunden und getrocknet. Die trockene Mischung wurde unter Bildung eines Grünlings für einen Schneideinsatz definiert in ISO-CNMG120408 (für die Carbid-Substrate A bis D) oder ISO-SEEN42AFTN1 (für das Carbid-Substrat E), gefolgt durch Vakuumsintern unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen gepresst. Die Carbid-Substrate A bis E wurden auf solche Weise hergestellt.
  • Das Carbid-Substrat B wurde in einer CH4-Atmosphäre von 13,33 kPa (100 Torr) bei 1400°C für 1 Stunde gehalten, gefolgt durch Glühen zur Aufkohlung. Das aufgekohlte Substrat wurde einer Behandlung durch Säure und durch Trommel-Fertigbearbeitung unterworfen, um Kohlenstoff und Kobalt an der Substratoberfläche zu entfernen. Das Substrat wurde mit einer Co-angereicherten Zone mit einer Dicke von 42 μm und einem maximalen Co-Gehalt von 15,9 Gewichtsprozent bei einer Tiefe von 11 μm von der Oberfläche des Substrates beschichtet.
  • Die gesinterten Carbid-Substrate A und D besitzen eine Co-angereicherte Zone mit einer Dicke von 23 μm und einem maximalen Co-Gehalt von 9,1 Gewichtsprozent in einer Tiefe von 17 μm von der Oberfläche des Substrates. Die Carbid-Substrate C und E besitzen keine Co-angereicherte Zone und besitzen homogene Mikrostrukturen.
  • Die Rockwell-Härte (Skala A) jedes der Carbid-Substrate A bis E ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • Die Oberflächen der Carbid-Substrate A bis E wurden dem Honen und dem chemischen Dampfauftrag unter Verwendung einer konventionellen Ausrüstung unter den in Tabellen 2 oder 3 gezeigten Bedingungen unterworfen, um Hartbeschichtungs-Schichten mit einer Zusammensetzung und einer angegebenen Dicke (an der Flanke des Schneideinsatzes) zu bilden, worin 1-TiCN in Tabelle 2 TiCN mit einer longitudinal gezüchteten Kristallstruktur, beschrieben in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-8010, bezeichnet, p-TiCN in der gleichen Tabelle TiCN mit einer normalen Kristallkornstruktur darstellt, Al2O3 (a) bis (e) in Tabelle 3 jeweils eine Schicht auf Al2O3-Basis darstellt, und Al2O3 (f) eine Al2O3-Schicht darstellt (die gleiche wie in Tabellen 4 und 5). Die beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der Erfindung 1 bis 10 und die konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 1 bis 10 wurden in dieser Weise hergestellt.
  • Die resultierenden beschichteten Carbid-Schneideinsätze wurden der Messung der maximalen Dicke der Schneidkante unterworfen, an der sich die Flanke und der Spanwinkel kreuzen, der Schicht auf Al2O3-Basis und der Al2O3-Schicht (in Tabellen 6 und 7 werden beide lediglich als Al2O3-Schicht bezeichnet) als Hartbeschichtungs-Schicht unterworfen. Weiterhin wurden die Dicken der Schichten an der Flanke und dem Spanwinkel in Positionen 1 mm von der Schneidkante gemessen. Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 6 und 7 gezeigt.
  • In der Hartbeschichtungs-Schicht weisen die Dicken der Schichten, die von der Al2O3-Schicht und der Schicht auf Al2O3-Basis verschieden sind, im wesentlichen keine lokalen Fluktuationen auf und sind identisch mit den angegebenen Dicken.
  • Die Schicht auf Al2O3-Basis des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung oder die konventionelle Al2O3-Schicht wurde der Elementaranalyse unter Verwendung von EPMA (Elektronenstrahl-Mikroanalyse) unterworfen. Wenn die obere Oberfläche eine TiN-Schicht war, wurde die TiN-Schicht entfernt mit wässrigem Wasserstoffperoxid vor der Analyse. Die Schneideinsätze, die für die Elementaranalyse verwendet wurden, sind identisch mit denjenigen, die im Schneidtest verwendet wurden. Die Elementaranalyse wurde durchgeführt durch Einstrahlung eines Elektronenstrahls mit einem Durchmesser von 1 mm auf das Zentrum der Flanke für die Schneideinsätze mit einer Form, die in ISO-CNMG120408 definiert ist, oder auf das Zentrum des Spanwinkels für die Schneideinsätze mit einer Form, definiert in ISO-SEEN42AFTN.
  • Als Ergebnis enthalten die Schichten auf Al2O3-Basis der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 52,8 bis 53,1 Gewichtsprozent Al, und 46,5 bis 46,9 Gewichtsprozent 0, 0,014 bis 0,38 Gewichtsprozent Cl, wohingegen konventionelle Al2O3-Schichten 52,8 bis 53,0 Gewichtsprozent Al und 47,0 bis 47,2 Gewichtsprozent 0 enthalten und Cl nicht nachgewiesen werden kann.
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 1 und 2 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 1 und 2 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtestes wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von duktilem Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD450
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit (Vorschub): 0,3 mm/Umdrehung.
    Schneiddauer: 20 Minuten
  • Bedingunaen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von duktilem Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD450 mit vier longitudinalen Furchen bzw. Rillen in gleichen regelmäßigen Abständen
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schnitttiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,25 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern in beiden Tests wurde bewertet durch die Flankenhaltbarkeit.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen der vorliegenden Erfindung 3 und 4 und der konventionell beschichteten Carbid-Schneideinsätze 3 und 4 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Legierunasstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SNCM439
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 20 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Legierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SNCM439 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,25 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern in beiden Tests wurde durch die Flankenhaltbarkeit bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen der vorliegenden Erfindung 5 und 6 und konventioneller, beschichteter Carbid-Schneideinsätze 5 und 6 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S44C
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 20 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S45C mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,25 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern in beiden Tests wurde durch die Flankenhaltbarkeit bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen der vorliegenden Erfindung 6 und 8 und konventioneller beschichteter Carbid-Schneideinsätze 7 und 8 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC300
    Schneidgeschwindigkeit: 250 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 20 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC300 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit. 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,25 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern in beiden Tests wurde durch die Flankenhaltbarkeit bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen der vorliegenden Erfindung 9 und 10 und konventioneller beschichteter Carbid-Schneideinsätze 9 und 10 wurden durch einen Trockenfrästest wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für einen Trockenfrästest von Lepierunasstahl:
  • Zu schneidendes Material: Vierkantstahl von 100 mm Breite und 500 mm Länge basierend auf JIS-SCM440
    Schneidwerkzeug-Konfiguration: Einzelschneideinsatz befestigt mit einem Schneidgerät von 1 25 mm Durchmesser
    Rotation: 510 Upm.
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Fördergeschwindigkeit: 0,2 mm/Zahn
    Schneiddauer: 3 Durchgänge (5,3 Minuten pro Durchgang).
  • Die Beständigkeit gegenüber Absplittern in diesem Test wurde durch die Flankenhaltbarkeit bewertet.
  • Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 6 und 7 gezeigt.
  • Beispiel 2
  • Die gleichen Carbid-Substrate A bis E wie in Beispiel 1 wurden hergestellt. Die Oberflächen der Carbid-Substrate A bis E wurden dem Honen und dem chemischen Dampfauftrag unter Verwendung einer konventionellen Ausrüstung unter den Bedingungen, die in den Tabellen 2 oder 8 gezeigt sind, unterworfen, um Hartbeschichtungs-Schichten mit einer Zusammensetzung mit einer angegebenen Dicke (an der Flanke des Schneideinsatzes) zu bilden, worin Al2O3 (a) bis (h) in Tabelle 8 jeweils eine Schicht auf Al2O3-Basis darstellt und Al2O3 (i) eine Al2O3-Schicht darstellt (die gleiche wie in Tabellen 9 und 10). Die beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 11 bis 27 und die konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 11 bis 20 wurden in dieser Weise hergestellt.
  • Die resultierenden beschichteten Carbid-Schneideinsätze wurden der Messung der maximalen Dicke der Schneidkante unterworfen an der die Flanke und der Spanwinkel einander kreuzen, der Schicht auf Al2O3-Basis und der Al2O3-Schicht (in Tabellen 11 und 12 werden beide lediglich als Al2O3-Schicht als Hartbeschichtungs-Schicht erwähnt). Weiter wurden die Dicken dieser Schichten an der Flanke und an dem Spanwinkel bei Positionen 1 mm von der Schneidkante gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabellen 1 1 und 1 2 gezeigt.
  • In der Hartbeschichtungs-Schicht weisen die Dicken von Schichten, die sowohl von den Al2O3-Schichten als auch von den Schichten auf Al2O3-Basis verschieden sind, im wesentlichen keine lokalen Fluktuationen auf und sind identisch mit den angegebenen Dicken.
  • Die Schicht auf Al2O3-Basis des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung oder die konventionelle Al2O3-Schicht wurde der Elementaranalyse unter Verwendung eines EPMA (Elektronenstrahl-Mikroanalysegerät) unterworfen. Die Elementaranalyse wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt.
  • Als Ergebnis enthielten die Schichten auf Al2O3-Basis der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 39,9 bis 51,9 Gewichtsprozent Al, 46,0 bis 46,4 Gewichtsprozent O, 2,1 bis 12,9 Gewichtsprozent Ti und 0,011 bis 0,18 Gewichtsprozent Cl, wohingegen die konventionellen Al2O3-Schichten 52,8 bis 53,0 Gewichtsprozent Al und 47,0 bis 47,2 Gewichtsprozent 0 enthielten, und Ti und Cl nicht nachgewiesen werden konnten.
  • Die Beständigkeiten gegen Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 11 bis 18 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 11 bis 14 wurden bewertet durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Legierunasstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM440
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Leaierunasstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM440 mit vier longitudinalen Rillen in gleichen regelmäßigen Abständen
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schnitttiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden bewertet durch die Flankenverschleiß.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 19 bis 23 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 15 und 16 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von duktilem Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf FCD450
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von duktilem Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf FCD450 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 24 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 17 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Leaierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SNCM439
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Legierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SNCM439 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern des beschichteten Carbid-Schneideinsatzes der vorliegenden Erfindung 25 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 18 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S45C
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S45C mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern des beschichteten Carbid-Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung 26 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 19 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC300
    Schneidgeschwindigkeit: 350 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC300 mit vier longitudinalen Rillen, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern wurden in beiden Tests bewertet durch den Flankenverschleiß.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern des beschichteten Carbid-Schneideinsatzes gemäß der Erfindung 27 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 20 wurden wie folgt durch einen Trocken-Frästest bewertet:
  • Bedingungen für den Trocken-Frästest von Legierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Vierkantstahl von 100 mm Breite und 500 mm Länge basierend auf JIS-SCM440
  • Schneidwerkzeug-Konfiguration: Einzelschneideinsatz befestigt mit einem Schneidgerät bzw. Fräser von 1 25 mm Durchmesser
    Rotation: 510 Upm.
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,2 mm/Zahn
    Schneiddauer: 3 Durchgänge (5,3 Minuten pro Durchgang).
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in diesem Test wurde durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 1 1 und 12 gezeigt.
  • Beispiel 3
  • Die gleichen Carbid-Substrate A bis E wie in Beispiel 1 wurden hergestellt. Die Oberflächen der Carbid-Substrate A bis E wurden dem Honen bzw. Ziehschleifen und dem Aufdampfen unter Verwendung einer konventionellen Ausrüstung unter den Bedingungen, die in den Tabellen 2 oder 13 gezeigt sind, unterworfen, um Hartbeschichtungs-Schichten mit einer Zusammensetzung mit einer angegebenen Dicke (an der Flanke des Schneideinsatzes) zu bilden, worin Al2O3 (a) bis (i) in Tabelle 13 jeweils eine Schicht auf Al2O3-Basis darstellt, und Al2O3 (j) eine Al2O3-Schicht darstellt (die gleiche wie in Tabellen 14 und 15). Die beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 28 bis 40 und die konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 21 bis 30 wurden in dieser Weise hergestellt.
  • Die resultierenden beschichteten Carbid-Schneideinsätze wurden der Messung der maximalen Dicke der Schneidkante, an der die Flanke und der Spanwinkel einander kreuzen, der Schicht auf Al2O3-Basis und der Al2O3-Schicht (in Tabellen 16 und 17 werden beide lediglich als Al2O3-Schicht bezeichnet) als Hartbeschichtungs-Schicht unterworfen. Weiterhin wurden die Dicken derjenigen Schichten an der Flanke und an dem Spanwinkel in Positionen 1 mm von der Schneidkante gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabellen 16 und 17 gezeigt.
  • In den Hartbeschichtungs-Schichten weisen die Dicken von Schichten, die sowohl von den Al2O3-Schicht als auch von den Schicht auf Al2O3-Basis verschieden sind, im wesentlichen keine lokalen Fluktuationen auf und sind identisch mit den angegebenen Dicken.
  • Die Schicht auf Al2O3-Basis des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung oder die konventionelle Al2O3-Schicht wurde der Elementaranalyse unter Verwendung eines EPMA (Elektronenstrahl- Mikroanalysegerät) unterworfen. Die Elementaranalyse wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt.
  • Als Ergebnis enthielten die Schichten auf Al2O3-Basis der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 41,1 bis 52,1 Gewichtsprozent Al, 46,3 bis 46,2 Gewichtsprozent 0O 0,35 bis 9,1 Gewichtsprozent Zr, 0,42 bis 10,4 Gewichtsprozent Hl und 0,014 bis 0,15 Gewichtsprozent Cl, wohingegen die konventionellen Al2O3-Schichten 52,8 bis 53,0 Gewichtsprozent Al und 47,0 bis 47,2 Gewichtsprozent O enthielten, und Cr, Hf und Cl nicht nachgewiesen werden konnten.
  • Die Beständigkeiten gegen Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 28 bis 32 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 21 und 22 wurden bewertet durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von duktilem Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD700
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von duktilem Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD700 mit vier longitudinalen Rillen in gleichen regelmäßigen Abständen
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schnitttiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden bewertet durch die Flankenverschleiß.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 33 und 34 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 23 und 24 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Legierunasstahl:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM440
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Legierungsstahl:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM440 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 35 und 36 der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 25 und 26 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet;
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S30C
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S30C mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 37 und 38 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 27 und 28 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC200
    Schneidgeschwindigkeit: 350 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Gusseisen:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC200 mit vier longitudinalen Rillen, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern wurden in beiden Tests bewertet durch den Flankenverschleiß.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der Erfindung 39 und 40 und den konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätzen 29 und 30 wurden wie folgt durch den trockenen kontinuierlichen Test wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den Trocken-Frästest von Legierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Vierkantstahl von 100 mm Breite und 500 mm Länge basierend auf JIS-SCM440
    Schneidwerkzeug-Konfiguration: Einzelschneideinsatz befestigt mit einem Schneidgerät bzw. Fräser von 1 25 mm Durchmesser
    Rotation: 510 Upm.
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,2 mm/Zahn
    Schneiddauer: 3 Durchgänge (5,3 Minuten pro Durchgang).
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in diesem Test wurde durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 16 und 17 gezeigt.
  • Beispiel 4
  • Die gleichen Carbid-Substrate A bis E wie in Beispiel 1 wurden hergestellt. Die Oberflächen der Carbid-Substrate A bis E wurden dem Honen und dem Dampfauftrag unter Verwendung einer konventionellen Ausrüstung unter den Bedingungen, die in den Tabellen 2 oder 18 gezeigt sind, unterworfen, um Hartbeschichtungs-Schichten mit einer Zusammensetzung und einer angegebenen Dicke (an der Flanke des Schneideinsatzes) zu bilden, worin 1-TiCN in Tabelle 2 TiCN mit einer longitudinal gewachsenen Kristallstruktur beschrieben in der japanischen ungeprüften Patentpublikation Nr. 6-8010 darstellt, p-TiCN in der gleichen Tabelle TiCN mit einer üblichen Kristallkornstruktur darstellt, Al2O3 (a) bis (k) in Tabelle 18 jeweils eine Schicht auf Al2O3-Basis darstellen und Al2O3 (l) eine Al2O3-Schicht darstellt (die gleiche wie in Tabellen 19 und 20). Die beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 41 bis 57 und die konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 31 bis 40 wurden in dieser Weise hergestellt.
  • Die resultierenden beschichteten Carbid-Schneideinsätze wurden der Messung der maximalen Dicke der Schneidkante unterworfen an der sich die Flanke und der Spanwinkel einander kreuzen, der Schicht auf Al2O3-Basis und der Al2O3-Schicht (in Tabellen 21 und 22 werden beide Lediglich als Al2O3-Schicht bezeichnet) als Hartbeschichtungs-Schicht unterworfen. Weiterhin wurde die Dicke der Flanke und des Spanwinkels an Positionen 1 mm von der Schneidkante gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabellen 21 und 22 gezeigt.
  • In der Hartbeschichtungs-Schicht weisen die Dicken von Schichten, die sowohl von den Al2O3-Schichten als auch von den Schichten auf Al2O3-Basis verschieden sind, im wesentlichen keine lokalen Fluktuationen auf und sind identisch mit den angegebenen Dicken.
  • Die Schicht auf Al2O3-Basis des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung oder die konventionelle Al2O3-Schicht wurde der Elementaranalyse unter Verwendung eines EPMA (Elektronenstrahl-Mikroanalysegerät) unterworfen. Die Elementaranalyse wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt.
  • Als Ergebnis enthielten die Schichten auf Al2O3-Basis der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 39,1 bis 50,7 Gewichtsprozent Al, 44,9 bis 46,3 Gewichtsprozent O, 1,9 bis 13,6 Gewichtsprozent Ti, 0,14 bis 0,20 Gewichtsprozent Cl, 0,3 bis 8,5 Gewichtsprozent Zr und 0,3 bis 9,6 Gewichtsprozent Hf, wohingegen die konventionellen Al2O3-Schichten 52,8 bis 53,0 Gewichtsprozent Al und 47,0 bis 47,2 Gewichtsprozent O enthielten, und Ti, Cl, Zr und Hf nicht nachgewiesen werden konnten.
  • Die Beständigkeiten gegen Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 41 bis 49 und der konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsätze 31 und 36 wurden bewertet durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von duktilem Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD700
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von duktilem Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FCD700 mit vier longitudinalen Rillen in gleichen regelmäßigen Abständen
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schnitttiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden bewertet durch die Flankenverschleiß.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 50 und 51 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 37 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Legierungsstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM439
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Legierunasstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-SCM439 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern von beschichteten Carbid-Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung 52 und 53 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 38 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Kohlenstoffstahl:
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S45C
    Schneidgeschwindigkeit: 300 m/min.
    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Kohlenstoffstahl
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-S45C mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze der vorliegenden Erfindung 54 und 55 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 39 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den trockenen kontinuierlichen Schneidtest von Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC200
    Schneidgeschwindigkeit: 350 m/min.

    Schneidtiefe: 1,5 mm
    Förderrote: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 15 Minuten
  • Bedingungen für den trockenen unterbrochenen Schneidtest von Gusseisen
  • Zu schneidendes Material: Rundeisen, basierend auf JIS-FC200 mit vier longitudinalen Rillen, die in gleichen regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.
    Schneidgeschwindigkeit: 150 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,3 mm/Umdrehung
    Schneiddauer: 5 Minuten Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in beiden Tests wurden durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern der beschichteten Carbid-Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung 56 und 57 und des konventionellen beschichteten Carbid-Schneideinsatzes 40 wurden durch trockene kontinuierliche und unterbrochene Schneidtests wie folgt bewertet:
  • Bedingungen für den Trocken-Frästest von Legierunpsstahl
  • Zu schneidendes Material: Vierkantstahl von 100 mm Breite und 500 mm Länge basierend auf JIS-SCM440
    Schneidwerkzeug-Konfiguration: Einzelschneideinsatz befestigt mit einem Schneidgerät von 125 mm Durchmesser
    Rotation: 510 Upm.
    Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min.
    Schneidtiefe: 2,0 mm
    Förderrate: 0,2 mm/Zahn
    Schneiddauer: 3 Durchgänge (5,3 Minuten pro Durchgang).
  • Die Beständigkeiten gegenüber Absplittern in diesem Test wurde durch den Flankenverschleiß bewertet.
  • Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 21 und 22 gezeigt.
  • Wie oben gezeigt, besitzt das beschichtete Carbid-Schneidteil der vorliegenden Erfindung Hartbeschichtungs-Schichten, die eine Schicht auf Al2O3-Basis umfassen, worin Cl enthalten ist, unter Verwendung eines Reaktivgases, das mit einem Inertgas verdünnt ist, und die Schicht auf Al2O3-Basis besitzt eine feine kristalline Struktur. Im Gegensatz dazu besitzt die resultierende Al2O3-Schicht eine grobe kristalline Struktur und die Dicken der Flanke, des Spanwinkels und der Kante fluktuieren signifikant, da ein konventionelles beschichtetes Carbid-Schneidteil ein reaktives Gas auf Wasserstoffbasis zur Bildung der Al2O3 Beschichtungsschicht verwendet. Somit zeigt das beschichtete Carbid-Schneidteil gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit gegenüber kontinuierlichem Schneiden von Stahl und Gusseisen und eine ausgeprägte ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Absplittern beim unterbrochenen Schneiden ohne Verlust der ausgezeichneten Eigenschaften der Al2O3-Schicht.
  • Insbesondere ist die lokale Fluktuation der Dicke der Schicht auf Al2O3-Basis außergewöhnlich niedrig in dem beschichteten Carbid-Schneidteil gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die Schicht auf Al2O3-Basis dicker ist. Somit zeigt das beschichtete Carbid-Schneidteil eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegenüber Absplittern beim kontinuierlichen und unterbrochenen Schneiden von z. B. Stahl und Gusseisen und behält die ausgezeichneten Schneideigenschaften für lange Zeiträume. Solche Vorteile tragen zur Automation von Fabriken und zur Ersparnis von Arbeit bei Schneidoperationen bei.
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Claims (5)

  1. Beschichtetes Carbidlegierungs-Schneidteil, dass eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Absplittern zeigt, dass umfasst: ein Wolframcarbid-Substrat und Hartbeschichtungs-Schichten, die eine Schicht auf Aluminiumoxidbasis einschließen, die im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht, wobei die genannten Hartbeschichtungs-Schichten eine durchschnittliche Dicke von 3 bis 20 μm aufweisen und auf dem genannten Wolframcarbid-Substrat durch chemisches und/oder physikalisches Aufdampfen gebildet werden; und wobei die Schicht auf Aluminiumoxidbasis 0,005 bis 0,3 Gew.-% Chlor enthält.
  2. Beschichtetes Carbidlegierungs-Schneidteil nach Anspruch 1, dass eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Absplittern zeigt, dass umfasst: ein Wolframcarbid-Substrat und Hartbeschichtungs-Schichten, worin die genannten Hartbeschichtungs-Schichten mindestens eine Schicht umfassen, die ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus: einer Titancarbid-Schicht, einer Titannitrid-Schicht, einer Titancarbonitrid-Schicht, einer Titanoxid-Schicht, einer Titancarboxid-Schicht, einer Titannitroxid-Schicht und einer Titancarbonitroxid-Schicht, und eine Schicht auf Aluminiumoxidbasis, die im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.
  3. Beschichtetes Carbidlegierungs-Schneidteil nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Schicht auf Aluminiumoxidbasis 1,5 bis 15 Gew.-% Titan enthält.
  4. Beschichtetes Carbidlegierungs-Schneidteil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die genannte Schicht auf Aluminiumoxidbasis 0,5 bis 10 Gew.-% Zirkon und/oder Hafnium enthält.
  5. Beschichtetes Carbidlegierungs-Schneidteil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Schicht auf Aluminiumoxidbasis 1,5 bis 15 Gew.% Titan und 0,5 bis 10 Gew.% Zirkon und/oder Hafnium enthält.
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