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Besser abschneiden – mit der richtigen Schicht

Welche Beschichtungen steigern die Leistung und Wirtschaftlichkeit beim Sägen schwer zerspanbarer Materialien? Zu dieser Frage geben Versuche von Oerlikon Balzers am Fraunhofer IPA in Stuttgart erstmals belegbare Antworten.

Auch wenn es beim Sägen um eine Vielzahl von Anwendungen und Werkstoffen geht, beherrschen immer noch die bekannten goldenen TiN-Werkzeugbeschichtungen die Szene. Gefragt sind jedoch wirtschaftliche Lösungen für schwer zerspanbare Materialien. Denn in der Sägetechnik geht es zunehmend um hohe Performance, optimierte Taktzeiten und Zerspanungsvolumina in der Fertigungskette sowie möglichst geringe Kosten pro Schnitt.

Vor diesem Hintergrund konnten der Oberflächenspezialist Oerlikon Balzers und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart einen weißen Fleck von der Landkarte der Sägeanwendungen tilgen. „Wir haben die Performance ausgesuchter Beschichtungen beim Sägen schwer zerspanbarer Materialien getestet und verglichen, um unsere Produkte entsprechend anpassen und Anwendern Verbesserungsempfehlungen geben zu können. Dafür haben wir seit 2018 unsere Servicelösungen optimiert“, erläutert Klaus Springer, Technischer Kundenberater von Oerlikon Balzers.

Modellversuche für Kreissägeprozess

Im Testvisier standen insbesondere zwei schwer zerspanbare Werkstoffe: 1.4501 Duplex-Stahl (X2CrNiMoWCuWN) sowie Inconel 718, die dem häufig eingesetzten Vergütungsstahl 42CrMo4 als Referenz gegenübergestellt wurden. Diese Materialien hatte Oerlikon Balzers im Vorfeld gemeinsam mit Kunden ausgewählt.

Als Herausforderer brachte Oerlikon Balzers Aluminium (Al)-basierte Beschichtungen ein (2x AlTiN, 2x Al-CrN), darunter die auf Hochleistungs-Sägeprozesse zugeschnittene und in der Sägebranche bereits etablierte Benchmarkschicht BALINIT ALCRONA PRO (in Grafiken: AlCrN 1). Referenzpartner dafür war ein TiNProdukt.

Aluminium-basierte Schichten trumpfen

Schon die Tests mit dem 1.4501 Duplex-Stahl waren richtungsweisend für die Performance der Beschichtungen mit Blick auf schwer zerspanbare Werkstoffe (Grafik 1). Die TiN-Schicht schied hier bereits nach einem Standweg von 7,5 Metern aus (Verschleißmarkenbreite/VBmax = 207 μm). Die besten Ergebnisse erzielten die Schichten mit hohen Aluminium-Anteilen. So wies BALINIT ALCRONA PRO lange Zeit die geringsten VB-Werte auf (VBmax = ca. 205 μm) und wurde erst nach 17,5 Metern Standweg aus dem Rennen genommen. Besser bewährte sich letztlich nur die Schicht AlTiN 2 (20 Meter/VBmax = ca. 158 μm).

Auch bei den Tests mit Inconel 718 (Grafik 2) schnitten Al-basierte Schichten am besten ab, allen voran das Produkt AlTiN 1 mit einem Standweg von 20 Metern (VBmax = ca. 635 μm). Ihre Allrounder-Qualitäten zeigte erneut die Schicht BALINIT ALCRONA PRO (15 Meter/VBmax = ca. 587 μm), die auch in diesem Test zu den Besten zählte. Dagegen musste das TiN-Produkt schon nach 10 Metern (VBmax = ca. 468 μm) passen. Im Vergleich erzielte es einzig im Referenztest mit 42CrMo4 bessere Ergebnisse, wenn auch wieder als Schlusslicht. Bei dieser Standardanwendung blieben die Werte aller Testkandidaten dicht beieinander, wobei der Spitzenreiter BALINIT ALCRONA PRO hieß.

„Wir konnten erstmals Verschleißverläufe und Standwege für das Sägen darstellen. Solche vergleichende Untersuchungen gab es unseres Wissens noch nicht. Die Resultate zeigen, dass wirtschaftliches Sägen mit mehr Performance schon jetzt eine Option ist, und dass wir mit unseren Prozessverbesserungen auf dem richtigen Weg sind“, urteilt Klaus Springer. Für die Praxis heißt das: Sägeblatthersteller und Anwender müssen sich heute nicht mehr mit einem TiN-Sägeblatt und dessen begrenzter Leistung und Wirtschaftlichkeit zufriedengeben.

Über die Oerlikon Balzers Coating Germany GmbH

Oerlikon Balzers ist ein weltweit führender Anbieter von Beschichtungen, die die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Präzisionsbauteilen sowie von Werkzeugen für die Metall- und Kunststoffverarbeitung wesentlich verbessern. Diese unter den Markennamen BALINIT und BALIQ entwickelten Beschichtungen sind extrem dünn, zeichnen sich durch hohe Härte aus und reduzieren Reibung und Verschleiß entscheidend. BALITHERM bietet ein breites Spektrum an Wärmebehandlungen, während BALTONE Beschichtungen umfasst, die mit ihren eleganten Farben perfekt geeignet sind für dekorative Anwendungen. Die speziell für medizinische Anwendungen entwickelten BALIMED Dünnfilm-Schichten sind verschleißfest, biokompatibel, antimikrobiell und chemisch inert. Mit der Technologie-Marke BALIFOR hat das Unternehmen individuelle Lösungen für den Automobilmarkt eingeführt, und ePD steht für Lösungen für die Metallisierung von Kunststoffteilen im Chromlook.

Weltweit sind mehr als 1’100 Beschichtungsanlagen bei Oerlikon Balzers und seinen Kunden im Einsatz. Entwicklung und Montage der Balzers Anlagen sind in Liechtenstein, in Langenthal (Schweiz) und in Bergisch Gladbach (Deutschland) ansässig. Oerlikon Balzers verfügt über ein dynamisch wachsendes Netz vonüber 110 Beschichtungszentren in 36 Ländern Europas, Nord- und Südamerikas und Asiens. Zusammen mit Oerlikon Metco und Oerlikon AM ist Oerlikon Balzers Teil des Surface Solutions Segmentes des Schweizer Oerlikon-Konzerns (SIX: OERL).

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