Erläuterung der Beschichtungen für Schneidwerkzeuge: TiN, TiAlN, DLC, CVD-Diamant und wie man die richtige Beschichtung auswählt

Beschichtungen für Schneidwerkzeuge: Wichtige Eigenschaften und die Auswahl der richtigen Beschichtung

Um die Standzeit zu verbessern, den Verschleiß zu reduzieren und die Bearbeitungsleistung zu maximieren, ist die Wahl der richtigen Schneidwerkzeugbeschichtung ebenso entscheidend wie die Wahl des Werkzeugmaterials selbst. In diesem Leitfaden analysieren wir gängige Beschichtungen wie TiN, TiCN, TiAlN, CrN, DLC und CVD-Diamant und erläutern praktische Faktoren, die Ihnen bei der Auswahl der besten Beschichtung helfen [1].

Gängige Beschichtungsarten und ihre Eigenschaften

🟡 TiN (Titannitrid)

• Farbe : Gold

• Härte : ~2500 HV

• Reibung : Niedrig

• Am besten geeignet für : Allgemeine Bearbeitung, Weichstahl, Schnellarbeitsstahl

• Vorteile : Preiswert, verbessert Verschleißfestigkeit und Schmierfähigkeit

• Einschränkungen : Nicht ideal für hohe Temperaturen oder abrasive Bedingungen

🔵 TiCN (Titancarbonitrid)

• Farbe : Blaugrau

• Härte : ~3000 HV

• Am besten geeignet für : Gehärteter Stahl, Gusseisen, Edelstahl

• Vorteile : Härter als TiN; bessere Verschleißfestigkeit

• Einschränkungen : Weniger hitzebeständig als TiAlN

🟣 TiAlN / AlTiN (Titan-Aluminium-Nitrid)

• Farbe : Violett oder Dunkelgrau

• Härte : ~3500 HV

• Am besten geeignet für : Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Trockenschneiden, Legierungen für die Luft- und Raumfahrt

• Vorteile : Hervorragende Hitzebeständigkeit durch Aluminiumoxidschicht

• Hinweis : AlTiN hat einen höheren Al-Gehalt und ist besser für Hochtemperaturlegierungen geeignet

⚪ CrN (Chromnitrid)

• Farbe : Silber

• Reibung : Sehr gering

• Am besten geeignet für : Anwendungen, die Korrosionsbeständigkeit erfordern (z. B. Medizin, Lebensmittel)

• Vorteile : Hervorragende Antihaftbeschichtung mit geringer Reibung

• Einschränkungen : Geringere Härte als TiAlN

🖤 DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff)

• Farbe : Schwarz

• Am besten geeignet für : Aluminium, Kupfer, Kunststoffe, CFK

• Vorteile : Extrem geringe Reibung, ideal für Nichteisenmaterialien

• Einschränkungen : Geringe Wärmebeständigkeit; nicht für Eisenmetalle geeignet

• Beispiel: https://ky-tools.com/products/square-end-mill-long-neck-carbide-dlc-coated

💎 CVD-Diamant

• DFarbe : Silber-Weiß

• Am besten geeignet für : Graphit, Keramik, Verbundwerkstoffe

• Vorteile : Härteste bekannte Beschichtung, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit

• Einschränkungen : Spröde und teuer, nicht auf Stahl verwendbar

• Beispiel: Schaftfräser für Graphit

Wie wählt man die richtige Beschichtung aus?

Die Wahl der richtigen Beschichtung ist kein Patentrezept. Hier sind die sechs wichtigsten Faktoren:

1️⃣ Werkstückmaterial

Dies ist der wichtigste Faktor. Verschiedene Beschichtungen reagieren unterschiedlich auf:

• Stahl / Gehärteter Stahl

• Gusseisen

• Edelstahl

• Aluminiumlegierungen

• Titan / Inconel / Superlegierungen

• Verbundwerkstoffe / Graphit / Kunststoffe

📌 Beispiel: TiAlN eignet sich gut für Edelstahl und Superlegierungen, während DLC ideal für Aluminium ist.

2️⃣ Bearbeitungsart

• Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden

• Kontinuierliches vs. unterbrochenes Schneiden

• Aufprallbelastungsstufe

Zum Schruppen von Gusseisen sind möglicherweise härtere Beschichtungen wie TiCN erforderlich, während zum Schlichten von Aluminium DLC geeignet ist.

3️⃣ Schnittparameter

• Geschwindigkeit , Vorschub und Schnitttiefe
  Höhere Geschwindigkeiten erzeugen mehr Wärme. Beschichtungen wie AlTiN bieten Oxidationsschutz bei über 800 °C.

4️⃣ Kühlmittel und Schmierung

• Nass- , MMS (Minimalmengenschmierung) -, Trockenbearbeitung

TiAlN und AlTiN eignen sich hervorragend für die Trockenbearbeitung. CrN und DLC bieten mit Schmiermitteln eine bessere Leistung.

5️⃣ Werkzeugsubstrat

Die Beschichtung muss gut auf dem Grundwerkstoff des Werkzeugs haften:

• Hartmetall , HSS , Keramik , PCBN usw.

CVD-Beschichtungen sind nicht für Schnellarbeitsstahl geeignet. DLC benötigt ein glattes, hartes Substrat.

6️⃣ Kosten vs. Leistung

Hochleistungsbeschichtungen kosten zwar mehr, können aber die Werkzeuglebensdauer drastisch verlängern und Ausfallzeiten reduzieren. Bedenken Sie:

• Werkzeugkosten

• Werkzeugwechselzeit

• Teilegenauigkeit und Oberflächengüte

• Abfallreduzierung

Abschließende Gedanken

Die richtige Werkzeugbeschichtung kann bei der Hochleistungszerspanung den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmachen. Wenn Sie das Material, die Bearbeitungsmethode und die thermischen Bedingungen Ihrer Anwendung kennen, finden Sie die ideale Lösung.

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Referenzquellen: [1] Beschichtungen von Schneidwerkzeugen und ihr Beitrag zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften: Ein kurzer Überblick