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 AlCrN), darunter die auf Hochleistungs-Sägeprozesse zugeschnittene und in der Sägebranche bereits etablierte Benchmarkschicht BALINIT ALCRONA PRO (in Grafiken: AlCrN 1). Referenzpartner dafür war ein TiN-Produkt.
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.
