Werkzeugbeschichtungen – vielschichtiger als man denkt!
Wozu werden Zerspanungswerkzeuge beschichtet?
Kurz gesagt: Verschleißschutz.
Aber wodurch entsteht Verschleiß? Wenn die Schneide im Eingriff ist, treten zunächst hohe mechanische Beanspruchungen auf. Zum einen muss die Schneide die Kräfte, die beim Eindringen in das zu zerspanende Material auftreten, aufnehmen und zum anderen reibt der Span mit großer Kraft und Geschwindigkeit über die Oberflächen.
Um den vergleichsweise weichen und zähen Schneidstoff, i. d. R. HSS oder Hartmetall, zu schützen, werden besonders harte Beschichtungen genutzt. Eine der bekanntesten Beschichtungen ist die auffällig goldfarbene aus Titannitrit (kurz: TiN). Sie ist schon sehr lange auf dem Markt und wird immer mehr durch Titanaluminiumnitrit (kurz: TiAlN) ersetzt. Für besonders hohe Verschleißfestigkeit wird die Schichtdicke erhöht.
Die Reibung erzeugt aber auch viel Wärme, die den Schneidstoff schwächt. Es können Temperaturen von mehreren hundert Grad erreicht werden. Auch davor können Beschichtungen unsere Werkzeuge schützen.
Beim Zerspanen von Aluminium führen die hohen Temperaturen auch dazu, dass der Span weicher und klebriger wird. Aufbauschneiden und schlechte Spanabfuhr sind die Folge. Um dem entgegenzuwirken, gibt es Beschichtungen mit möglichst geringen Reibungskoeffizienten. Durch die geringere Reibung entsteht weniger Wärme und die Späne können besser abfließen.
Zur mechanischen und thermischen Belastung von Schneidstoff und Beschichtung kommt noch ein oft vernachlässigtes Thema. Bei höheren Temperaturen laufen chemische Prozesse deutlich schneller ab. Daher sind korrosive Effekte an der Beschichtung, ausgelöst durch chemische Reaktionen mit dem Werkstoff, ebenfalls relevant.
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