Die Herstellung von Hartmetall-Schneidwerkzeugen für die Bearbeitung von Chemiefasern (z. B. Nylon, Polyester und Kohlenstofffasern) ist ein komplexer Prozess mit mehreren kritischen Schritten, darunter Materialauswahl, Formgebung, Sintern und Schneidenbearbeitung. Jeder Schritt kann technische Herausforderungen mit sich bringen. Im Folgenden werden die häufigsten Herausforderungen im Herstellungsprozess und ihre Lösungsansätze beschrieben.
I. Herausforderungen in der Materialvorbereitungsphase
1. Unzureichende Homogenität des WC-Co-Pulvers
Das Problem könnte sein:
Eine ungleichmäßige Vermischung von Hartmetallpulver (WC-Co) führt nach dem Sintern zu einer Entmischung der Zusammensetzung, wodurch das Härte-Zähigkeits-Verhältnis beeinträchtigt wird.
Lösungen für Sie:
Optimierung der Pulverhomogenität durch Hochenergie-Kugelmühlen oder Sprühtrocknung.
Zur Kontrolle der WC-Korngröße (0,5–1 μm) können Spuren von Kornwachstumsinhibitoren (z. B. Cr₃C₂, VC) hinzugefügt werden.
2. Ungleichmäßige Verteilung der Bindemittelphase (Co)
Das Problem könnte sein:
Durch die Bildung von Kobaltansammlungen entstehen „Kobaltansammlungen“, die die Schlagfestigkeit verringern und beim Schneiden von Fasern zu Kantenausbrüchen führen.
Was wir tun können:
Verwenden Sie Nano-Kobaltpulver (<100 nm) mit Nassvermahlung, um die Dispersion zu verbessern.
Sintertemperaturgradienten anpassen (1400–1450°C während des Flüssigphasensinterns einhalten).
II. Herausforderungen beim Formgebungs- und Sinterprozess
1. Fehler beim Pressformen
Das Problem könnte sein:
Dichteinhomogenitäten beim Kaltisostatischen Pressen (CIP) oder beim Werkzeugpressen verursachen Risse/Delaminationen in den Grünlingen.
Lösungen für Sie:
Optimieren Sie den Pressdruck (200–300 MPa) und die Verweilzeit.
Bei komplexen Geometrien empfiehlt sich bidirektionales Pressen oder Metallspritzgießen (MIM).
2. Sinterverformung und Dimensionsinstabilität
Das Problem könnte sein:
Instabile Sinterungsschrumpfung (typischerweise 15–20 %) führt zu übermäßigen Abweichungen in der Kantengeometrie (z. B. Kantenradius > 10 μm).
Kontrollmethoden:
Um Verformungen bei hohen Temperaturen zu minimieren, sollten Graphitformen und Al₂O₃-Abstandshalter verwendet werden.
Durch den Einsatz von Funkenplasmasintern (SPS) lassen sich Sinterzeit und Porosität reduzieren (<0,5%).
III. Herausforderungen bei der Kantenbearbeitung und Beschichtung
1. Schwierigkeiten beim Hochpräzisions-Kantenschleifen
Das Problem könnte sein:
Das Erreichen scharfer Kanten (Kantenradius <5 μm) wird durch die hohe Härte (HRA ≥90) erschwert, was zu einer geringen Schleifleistung und schnellem Schleifscheibenverschleiß führt.
Prozessoptimierung:
Verwenden Sie Diamantschleifscheiben (Korngröße W10–W20) mit elektrolytischer In-Prozess-Abrichtung (ELID).
Um die Schleifkraft zu reduzieren und die Oberflächenrauheit (Ra ≤0,1 μm) zu verbessern, wird laserunterstütztes Schleifen (LAG) eingesetzt.
2. Unzureichende Haftung der Beschichtung
Das Problem könnte sein:
TiAlN/DLC-Beschichtungen lösen sich beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von synthetischen Fasern (insbesondere von harzbasierten Kohlenstofffasern) ab.
Verbesserungsstrategien:
Vorbehandlung: Reinigung mit Ar⁺-Ionenbeschuss + Cr-Zwischenschicht (0,2–0,5 μm dick).
Wechsel zu mehrschichtigen Gradientenbeschichtungen (z. B. TiCN/AlTiO₃), wodurch die Haftung um mehr als 30 % verbessert wird.
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Veröffentlichungsdatum: 15. August 2025
