02: Tribologie Teil 2

Question 1

Schichtenentwicklung: effektiver Werkzeugschutz auf zwei Arten

Answer 1

1. Lastkollektiv so reduzieren, dass kein Verschleiß entsteht
   -> nicht immer möglich
2. Oberflächen so ertüchtigen, dass der Widerstand gegen Verschleiß erhöht ist
   -> Einsatz geeigneter Werkstoffe, auch von Beschichtungen

Question 2

Werkzeugbeschichtung

Answer 2

• eine oder mehrere in sich zusammenhängende Schichten auf einem Grundwerkstoff
• für Stahl gibt es metallische und organische Beschichtungen
• Beschichtungen dürfen Grundwerkstoff nicht schwächen
• Verschleiß- und biegefeste Werkzeuge möglich

Zweck:
-> Verschleiß verringern
-> Unterbindung des Kontaktes zwischen Werkstoff und Werkzeug

Question 3

Eigenschaften von Werkzeugbeschichtungen

Answer 3

• Beschichtungen sind ein oder mehrere in sich zusammenhängende Schichten auf einem Grundwerkstoff
• Beschichtungen dienen der Vermeidung von Abrasion, Adhäsion, Diffusion, Korrosion und Oxidation auf der Werkzeugoberfläche
• Wahl von Beschichtungszusammensetzung und Beschichtungssystem ist abhängig vom Fertigungsprozess

Question 4

Struktur und Architektur von Schichtwerkstoffen

Answer 4

• Gebräuchliche Werkstoffe in der Fertigungstechnik sind Nitride und Karbide (beste Schichthaftung, hochlasttauglich)
• Kohlenstoffschichten und Sulfide sind besonders
  reibungs- und adhäsionsmindernd
• In Abhängigkeit von den Beschichtungsparametern bilden sich unterschiedliche Gefügestrukturen aus (kolumnar, feinkristallin, amorph)

-> Oxide, Nitride und Karbide, Kohlenstoffe, Sulfide und Selenide, Boride

Question 5

Möglichkeiten zur Verbesserung der Schichthaftung

Answer 5

• Dünne und harte Beschichtungen auf relativ weichem
  Grundmaterial sind besonders bei Punkt- und Linienbelastungen bruchgefährdet (Eierschalen-Effekt)
• Abgeblätterte Schichtteile intensivieren den abrasiven
  Verschleiß
• Schichtbehaftung auf weichem Material (Eierschalen-Effekt zu vermeiden):
  – Einsetzung eines hochfesten Werkstoffs
  – Verbesserung der Eigenschaften des weniger festen Werkstoffs

Question 6

Duplexverfahren: Plasmanitrieren + PVD-Beschichtung

Answer 6

*Modifizierung der Substrateigenschaften nötig, da Unterschiede in Härte des Beschichtungs- und Substratwerkstoffs

• In der plasmanitrierten Schicht liegt eine erhöhte Härte vor
• Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche nachgelagerte PVD- Beschichtung ist eine nach dem Nitrieren verbindungsschichtarme Oberfläche des Substrats

Question 7

Verschleißursachen beim Zerspanen

Answer 7

• Der Gesamtverschleiß am Schneidkeil wird verursacht durch die einzelnen Verschleißmechanismen
• Neben den einzelnen Verschleißursachen kann bei
  mechanischer und thermischer Überbeanspruchung die Schneidkante beschädigt werden
• Diffusion und Oxidation sind temperaturabhängig und treten hauptsächlich bei höheren Schnitt Geschwindigkeiten auf

Question 8

Beschichtungstechnologien

Answer 8

• CVD
• PVD
• Galvanik
• Lackieren
• Plasmaspritzen
• Auftragsschweißen

-> von niedrig zu hoher Schichtdicke