ZrO2-verstärkte Schneidwerkzeuge durch Laserstrahl-Dispergieren

Die durchgeführten Verschleißversuche verdeutlichen das Potential von ZrO2-verstärkten Schneidwerkzeugen. Es wurden Standzeiten erreicht, welche über dem Niveau der von mit konventionell beschichteten Schneidwerkzeugen liegen. Es wurden Untersuchungen mit den Matrixwerkstoffen 1.2343, 1.6959 und 1.2379 durchgeführt. Obwohl mit den Matrixwerkstoffe 1.2343 und 1.6959 bessere Dispergierergebnisse in Bezug auf ZrO2-Partikeldichte, Poren- sowie Rissneigung erzielt wurden, wurden die höchsten Standzeiten mit dem Matrixwerkstoff 1.2379 erzielt. Dieser zeichnet sich durch eine nach dem Dispergierprozess höhere Härte in der Dispergierschicht aus.

Ein wichtiges Kriterium ist die Anbindung der Dispersionsschicht an den Grundwerkstoff. Hierbei kann es zum einen durch mangelhafte Aufschmelzung des Grundwerkstoffs, oder zum anderen durch Oxidationen, verursacht durch ungenügende Schutzgasabschirmung, zu einem Aufliegen der Schicht auf dem Grundwerkstoff kommen. Dieser Fehler führt zum Abplatzen der gesamten Dispersionsschicht an der belasteten Schneidkante.

Eine weitere Herausforderung in diesem Projekt war die Vermeidung von Poren in der Dispergierschicht. Diese wirken sich negativ auf die Standfestigkeit aus, da von Ihnen zum einen die Entstehung von Rissen initiiert wird und zum anderen die Anbindungsfläche der Schicht auf dem Grundwerkstoff verkleinert wird. Die laserstrahldispergierten Schneidwerkzeuge übertreffen nach derzeitigem Entwicklungsstand die sehr guten Verschleißeigenschaften von konventionell hergestellten Werkzeugen und zeigen, dass das Forschungsziel zum größten Teil erreicht worden ist. Die Ergebnisse der Verschleißuntersuchungen haben gezeigt, dass durch die Erhöhung der Härte im Grundwerkstoff und somit die Stützwirkung für die Dispergierschicht beim Scherschneiden die Standfestigkeit der Schneidwerkzeuge weiter erhöht werden kann. Dies kann durch Weiterentwicklungen am Dispergierprozess sowie durch den Einsatz von Alternativen zu den in diesem Projekt verwendeten Matrix- und Keramikwerkstoffen erreicht werden.