Als ultraharte Schneidwerkstoffe gelten natürlicher Diamant sowie künstlicher Diamant und CBN (kubisches Bornitrid), deren Härte und Eigenschaften dem natürlichen Diamanten nahekommen. Da natürlicher Diamant relativ teuer ist, werden in der Herstellung von ultraharten Schneidwerkzeuglösungen überwiegend künstlicher polykristalliner Diamant, polykristallines kubisches Bornitrid sowie deren Verbundwerkstoffe eingesetzt. Im Folgenden wollen wir uns daher gemeinsam damit befassen. Ulthard-Werkzeuglösungen Die Entwicklung und Anwendung!

　　Diamant weist eine außerordentlich hohe Härte und Verschleißfestigkeit auf; seine Mikrohärte kann bis zu 10.000 HV erreichen, womit er das härteste Material unter den Werkzeugwerkstoffen ist. Zudem besitzt er einen geringen Reibungskoeffizienten, zeigt keine Affinität zu Nichteisenmetallen, ermöglicht ein leichtes Abfließen der Späne, verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und neigt beim Schneiden kaum zur Spänebildung, was zu einer hohen Oberflächengüte des bearbeiteten Bauteils führt. Kupfer, Aluminium und andere Nichteisenmetalle sowie deren Legierungen, Keramiken, gesinterte Hartmetalle und verschiedene faser- und partikelverstärkte Verbundwerkstoffe karbieren jedoch leicht bei Temperaturen von 700 bis 800 °C; daher eignet sich Diamant nicht für die Bearbeitung von Stahlwerkstoffen. Bei hohen Temperaturen reagieren Eisenatome leicht mit Kohlenstoffatomen und wandeln sich in die Graphitstruktur um. Darüber hinaus kommt es beim Zerspanen von Nickelbasislegierungen ebenfalls zu einem raschen Verschleiß des Diamantwerkzeugs.

　　 Ulthard-Werkzeuglösungen Die Hauptsorten und ihre Anwendungen

　　Derzeit sind auf der Welt vor allem folgende Hartmetall-Werkzeugwerkstoffe im Einsatz oder befinden sich in der Erprobung:

　　1. Natürlicher und künstlich synthetisierter großer Einkristall-Diamant

　　Einkristallines Diamant gibt es in zwei Ausführungen: natürlicher Diamant (ND) und künstlich synthetisierter Diamant. Für die Herstellung von Schneidwerkzeugen ist ein großer Einkristall erforderlich; die Masse muss größer als 0,1 g sein, und der Durchmesser des Werkzeugs darf nicht mehr als 3 mm betragen. ND ist das härteste bekannte Mineral mit einer Mikrohärte von bis zu 10.000 HV; es weist eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf, verfügt über äußerst scharfe Schneiden mit geringer Rauheit, einem niedrigen Reibungskoeffizienten, guter Klebefestigkeit sowie einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Bei der Zerspanung gewährleisten die hohe Härte, die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit sowie die chemische Stabilität des natürlichen Diamants eine außergewöhnlich lange Standzeit der Werkzeuge, sichern einen langfristig stabilen Zerspanungsprozess und verringern den Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die bearbeiteten Bauteile. Darüber hinaus senkt seine hohe Wärmeleitfähigkeit die Schnitttemperaturen und die thermische Verformung der Bauteile. Lösungen mit ultraharten Schneidwerkzeugen

　　2. Polykristalliner Diamant und polykristalline Diamant-Verbundschneide

　　PCD, auch als Diamantsinter bezeichnet, ist ein polykristallines Material, das bei hohen Temperaturen und Drücken unter Verwendung von Kobalt und anderen metallischen Bindemitteln aus einer großen Menge an Diamant-Einkristallpulver gebildet wird. Seine Härte liegt zwar etwas unter der des natürlichen Einkristalldiamanten; da es sich jedoch um eine zufällig ausgerichtete Aggregation von Diamantkörnern handelt, weist es isotrope Eigenschaften auf und besitzt keine Spaltflächen. Daher zeigen die verschiedenen Kristalloberflächen keine signifikanten Unterschiede in Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit – im Gegensatz zu großkristallinem Diamant, dessen Brüchigkeit auf das Vorhandensein von Spaltflächen zurückzuführen ist.

　　3. CVD-Diamant

　　CVD-Diamant wird unter niedrigem Druck hergestellt; im Gegensatz zu großen Einkristall-Diamanten werden PCD und PDC dagegen unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen synthetisiert. Es gibt drei Haupttypen von CVD-Diamant: Erstens CVD-Diamantbeschichtungen, die auf geeigneten Substraten abgeschieden werden (einschließlich Diamantähnlicher Kohlenstoff‑DLC‑Beschichtungen); zweitens dicke, ungestützte CVD-Diamantfolien mit einer Abscheidungsdicke von 1 mm; und drittens epitaktisch auf Diamantkeimlagen wachsende CVD-Einkristall‑ oder Quasi‑Einkristall‑Diamantfilme. CVD-Diamant ist reiner Diamant ohne jegliche metallische Katalysatoren und weist daher eine thermische Stabilität nahe der von Naturdiamant auf. Ähnlich wie bei hochtemperatur‑ und hochdrucksynthetisiertem Polykristall‑Diamant sind auch die Körner von CVD‑Polykristall‑Diamant ungeordnet angeordnet, weisen keine spröden Spaltflächen auf und zeigen isotrope Eigenschaften. Im Vergleich zu PCD‑ und PDC‑Werkzeugen bieten CVD‑Beschichtungs‑Werkzeuge Vorteile wie komplexe Werkzeuggeometrien, geringere Kosten sowie mehrere Schneiden pro Werkzeugteil. Allerdings weisen ultraharte Werkzeuglösungen auch Nachteile auf, darunter eine geringe Haftfestigkeit zwischen Diamantbeschichtung und Substrat sowie die Neigung, dass beim Schleifen der Kanten mit CVD‑Diamantbeschichtung die Beschichtung leicht abblättert. Bislang ist der Anwendungsmarkt für CVD‑Diamant noch relativ klein; im Vergleich zu PDC zeichnen sich dicke CVD‑Diamantfolien vor allem durch ihre gute thermische Stabilität aus, haben jedoch den Nachteil einer geringen Bindfestigkeit zwischen den Körnern, hoher innerer Spannung, relativ hoher Sprödigkeit sowie Nichtleitfähigkeit. Insbesondere die fehlende Leitfähigkeit behindert ihren Einsatz in der Funkenerosionsbearbeitung (EDM) sowie in der Schleifbearbeitungstechnik. Diese Technologie findet breite Anwendung in der Diamantwerkzeugindustrie, insbesondere bei der Herstellung und Nachschärfung von Holzbearbeitungswerkzeugen.

　　Das oben Genannte ist Ulthard-Werkzeuglösungen Für weitere Informationen zu Entwicklung und Anwendung stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung!