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Plasmakombinationsbehandlung für höhere Prozessstabilität

Plasmakombinationsbehandelter Wendelverteiler für eine höhere Werkzeugstandzeit
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Der Einsatz von modifizierten Kunststoffen bzw. Elastomeren, um verbesserte mechanische und chemische Eigenschaften zu erlangen, bringt auch negative Begleiterscheinungen mit sich. Mit deren Lösung beschäftigt sich die Sulzer Metaplas GmbH.

Abrasiver Verschleiß, korrosiv wirkende Spaltprodukte, Kavitation, adhäsive Wechselwirkungen und erosiver Verschleiß sind Verschleißmechanismen, die durch Additive in den Kunststoffen hervorgerufen werden. Frühzeitiger Werkzeugausfall während des Produktionsprozesses ist die Folge. Der Ausbau und die Nacharbeit an den Werkzeugen führen in Verbindung mit den Unterbrechungszeiten zu einem deutlichen Anstieg der Produktionskosten.

Kombinationsbehandlung aus Plamanitrieren und PVD-Hartstoffbeschichtung
Sulzer Metaplas bietet hierfür mit der Kombinationsbehandlung aus Plasmanitrieren und der jeweiligen PVD-Hartstoffschicht ein effektives Werkzeug, das diesen Verschleißmechanismen entgegenwirkt. Enorme Einsparpotenziale und Rentabilitätssteigerungen gegenüber nicht beschichteten Werkzeugen sprechen für den Einsatz von beschichteten Werkzeugkomponenten.
Um den tribologischen Verschleißbeanspruchungen der Oberflächen entgegenzuwirken, empfiehlt sich eine dem PVD-Beschichten vorgelagerte Plasmanitrierung. Das Plasmanitrieren ist eine klassische Randschichtwärmebehandlung, bei der durch die Eindiffusion von Stickstoff in einem Glimmentladungsplasma die Oberflächenhärte erhöht wird. Durch die Plasmanitrierschicht wird eine Stützfunktion für die anschließende PVD-Hartstoffschicht erzeugt, um der Hartstoffbeschichtung ein Optimum an Verschleißbeständigkeit zu verleihen. Die Plasmanitrierung gewährleistet, dass die Oberflächen der Plastifiziereinheiten die nötige Härte aufweisen und somit z.B. Glasfasern die dünnen Hartstoffschichten nicht durchstoßen.
Elektronenbindungskräfte zwischen Schicht und Substrat
Metaplas Hartstoffschichten werden durch die physikalische Abscheidung aus der Gasphase gebildet. Hierbei bewirken die Elektronenbindungskräfte eine ausgezeichnete Bindung zwischen Schicht und Substrat. Im Bereich der kunststoff- und elastomerverarbeitenden Industrie haben sich vor allem die klassischen Metaplas PVD-Hartstoffschichten TiN, CrN, CrN-Multilagen, CrN-mod sowie die Trockenschmierschicht W-C:H als Verschleißschutz bewährt. Anhand der Variantenvielfalt von Beschichtungen ist es möglich, den verschiedenen Anforderungen der Kunststoffverarbeitung zu entsprechen, wobei schon ab Temperaturen von 180 °C beschichtet werden kann. Die Kombination von Plasmanitrieren und PVD-Beschichtung ermöglicht auch die Behandlung von Vergütungsstählen und weniger hoch härtbaren Warmarbeitsstählen. Die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffkerns, wie Zähigkeit und Rissunempfindlichkeit, bleiben bei diesem Prozess unverändert.
Speziell abgestimmte Schichtsysteme
Die Auswahl der einzelnen Schichtsysteme richtet sich stark nach den zu verarbeitenden Kunststoffen bzw. Elastomeren und den einzelnen Parametern der Verarbeitungsprozesse. Mit einer speziell auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Beschichtung in Kombination mit der Wahl des richtigen Werkstoffs und einer fallweisen Plasmanitrierung lässt sich eine maximale Optimierung der Standzeiten und damit auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses realisieren. Das enorme Steigerungspotenzial der Standzeiten macht es unabdingbar, Beschichtungen bereits während der Konstruktionsphase von Werkzeugen zu berücksichtigen. Der positive Effekt wirkt sich auch auf andere Betriebsbereiche aus. Durch die gestiegene Produktionssicherheit steigt die Lieferzuverlässigkeit und die Wettbewerbsfähigkeit des gesamten Unternehmens.
Sulzer Metaplas GmbH Tel. 02204/2990, Fax 02204/299266 www.sulzer.com
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