Performance-Steigerungen von 60 bis 140 Prozent – solche Ergebnisse erzielte BALIQ TAP ALCRONOS, eines der neu eingeführten Schichtprodukte für Gewindewerkzeuge auf Basis der wegweisenden Beschichtungstechnologie S3p (Scalable Pulsed Power Plasma), im Benchmarktest von Oerlikon Balzers und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg.
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| Benchmarktest an der HAW |
Der im HAW-Labor durchgeführte Test war auf hohe Leistungsanforderungen ausgelegt: Formung von M3-Gewinden im anspruchsvollen austenitischen, rostfreien Stahlwerkstoff 1.4571 unter Einsatz einer handelsüblichen 6-prozentigen Emulsion zur Schmierung. Material und Anwendung stellen angesichts der dabei entstehenden Drehmomente eine Herausforderung dar für Werkzeuge und Bearbeitungszentren. Bedeutsam ist dies nicht zuletzt, weil die Gewindeformung als letzter Bearbeitungsschritt prozesssicher funktionieren muss.
Weiter erschwert wurden die Versuchsbedingungen durch die Wahl einer relativ hohen Schnittgeschwindigkeit (vc) von 12 m/min, die dem zunehmenden Wunsch der Anwender nach mehr Produktivität entsprechen sollte. Gearbeitet wurde mit einer Drehzahl (N) von 1278 Umdrehungen pro Minute (1/min). Die Bohrtiefe lag bei 10,5 mm, die Gewindetiefe bei 7,5 mm. Um mögliche Schleppfehler der Maschine (Spinner U 620) auszugleichen, wurden – trotz Synchron-Gewindefurchens – Synchronisationsfutter eingesetzt.
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| Detlev Bross (rechts) von Oerlikon Balzers und das Team der HAW |
Im Test traten M3-Gewindeformer dreier namhafter Hersteller gegeneinander an. Dabei handelte es sich um zwei Werkzeuge mit je 4 Drückstollen und 4 Schmiernuten sowie eines mit 4 Drückstollen und 2 Schmiernuten. Die drei Produkte gingen zum einen mit ihrer TiN-Herstellerbeschichtung ins Rennen, zum anderen mit der AlCrN-basierten Schicht BALIQ TAP ALCRONOS als Benchmark-Partner. In dieser Aufstellung wurden insgesamt drei Testläufe durchgeführt. Um Materialschwankungen auszuschließen bzw. zu kompensieren, wurden jeweils drei Gewindewerkzeuge parallel gefahren und ausgewertet. Alle 200 Gewinde wurden die Werkzeuge bewertet, vermessen und dokumentiert.
Ergebnisse: Spitzenreiter schaffte 2700 Gewinde
Der heutige Benchmark sind TiN-beschichtete Gewindebohrer. Trotz der herausfordernden Bedingungen der Vergleichsschicht hat BALIQ TAP ALCRONOS die Resultate des Benchmarks TiN noch weiter übertroffen: Es zeigte auch nach vielen Gewinden keine Aufklebungen, demzufolge wurde auch die Gewindemaßhaltigkeit beibehalten, und es kam zu keinen Aufschmierungen in den Gewindegängen oder gar Überformungen.
Der erste Bruch eines TiN-Werkzeugs im Test erfolgte nach 700 Gewinden, während der zugehörige Vergleichspartner mit BALIQ TAP ALCRONOS 1700 Gewinde formen konnte. Das erfolgreichste TiN-Werkzeug schaffte 1700 Gewinde, wurde jedoch ebenfalls von der Referenzversion mit BALIQ TAP ALCRONOS übertroffen, die 2700 Gewinde vorlegte. Unterm Strich ließen sich mit der neuen Schicht von Oerlikon Balzers bei allen Teilnehmern Performance-Steigerungen erzielen, die von 60 bis 140 Prozent reichten.
„Auch das beste TiN-beschichtete Werkzeug im Testfeld konnte seine Standzeit mit der Alternative BALIQ TAP ALCRONOS um 60 Prozent erhöhen. Gerade bei Gewindeformern, die als Einwegwerkzeuge benutzt werden, bedeutet dies hohe Einsparungen und weniger Werkzeugwechsel“, betont Detlev Bross. Der Produktmanager Cutting Tools bei Oerlikon Balzers zieht aus den Testergebnissen wertvolle Schlüsse: „Mit BALIQ TAP ALCRONOS lässt sich auch bei der Bearbeitung anspruchsvoller Werkstoffe die Performance sehr deutlich nach oben schrauben. Und dies mit Aluminiumchromnitrid, also einem anderen Schichtsystem als das gängige Titannitrid. Dies verdanken wir den fast unbegrenzten Möglichkeiten unserer neuen S3p-Technologie.“
Als Weiterentwicklung der HiPIMS-Technologie erlaubt S3p die individuelle Herstellung von extrem glatten und zugleich äußerst harten sowie haft- und verschleißfesten Schichten. Damit öffnet sich eine bisher verschlossene Tür zur Verwendung verschiedener Schichtsysteme und Erzeugung maßgeschneiderter Eigenschaften für eine breite Anwendungspalette. „Weitere Tests mit S3p-Schichten zu anderen anspruchsvollen Applikationen und Werkstoffen werden deshalb folgen“, kündigt Detlev Bross an.
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