Simulation von Schädigungen in Werkzeug mit Diamantbeschichtungen "ABAQUS"

Die Diamantenbeschichteten Werkzeuge haben unter allen verfügbaren natürlichen Be-schichtungsmaterialien die besten Eigenschaften. Die Eigenschaften der höchsten Härte, einem niedrigen Reibungskoeffizienten auf Flächen, einer exzellente Temperaturleitfähigkeit für die Wärmeabfuhr sowie einer hohen chemischen Stabilität machen den Diamanten opti-mal für die Anwendung in der Zerspanung. Als Schutzbeschichtung hat CVD-Diamant immer mehr Interesse von Forschern geweckt und wurde in verschiedenen industriellen Sparten wie zum Beispiel biomedizinische Geräte, elektrisch isolierende Schneidewerkzeuge, Magnetscheibenbeschichtung verwendet. Wie auch bei andere Materialen bekannt, hat die Diamantbeschichtung unter anderem oben genannte Vorteile jedoch auch Nachteile. Die praktische Verwendung Diamantbeschichteter Werkzeuge ist wegen der schlechten Haftung der Diamantbeschichtungen auf dem Carbid-Substrat immer noch begrenzt. Der Beschichtungsabrieb, z.B. Delamination und Riss ist der wichtigste Versagensfaktor für die CVD-Diamantbeschichteten Werkzeuge in der Zerspanung, was sich stark auf die Zer-spanungsleistung auswirkt. Zentrales Thema der Forschung ist die Simulierung der Schädigung in der Nanokristalline beschichtete WC-6Co Substrat durch einen Scratchtest. Mehrere Forschungsstudien haben Schäden durch Laborexperimente charakterisiert. Mechanisch basierte Finite-Elemente-Modelle (FE-Modelle) wurden ebenfalls entwickelt, um die für die Schadensauslösung ver-antwortlichen Spannungen vorherzusagen. Es wurden jedoch nur sehr wenige Untersuchungen durchgeführt, um den Schadensverlauf in Beschichtungssystemen zu modellieren. Deswegen besteht jedoch ein großer Bedarf, op-timale Modelle auf der Grundlage der Berechnungsmodelle vorzuschlagen, um Schäden in Diamantschicht zu minimieren. Aber auch mit modernen Berechnungsressourcen kann die Computermodellierung zeitaufwändig sein. Daher wurden Metamodellierungstechniken an-gewandt, um eine optimierte Mehrschichtarchitektur vorzuschlagen, um Schäden in Be-schichtungen zu minimieren. Es wird mit Hilfe von ABAQUS ein zweidimensionaler (2D) Scratchtest gebaut. Dieses bietet uns viele Vorteile: ein tiefergehendes Prozessverständnis, die Möglichkeit physikalische Ef-fekte isoliert zu betrachten, "Messdaten" in jedem Rechenpunkt der Simulation zu erhalten, die Analyse von Schadensereignissen durchzuführen. Ebenso eine Kosteneffizienz durch verkürzte Entwicklungszeiten zu gewährleisten und ins-gesamt eine Kostenreduktion zu ermöglichen, da Simulationskosten häufig geringer sind als bei Experimenten. Ein numerisches FE- Model mit Hilfe von Isotrpics Verhaltens- und Schadensgesetzen zu entwickeln um den Effekt von Beschichtungsdicke, Elastizitätsmodul der Beschichtung und Last auf die Risslänge der Schnittstelle- das heißt also den Abriebmechanismus von Hartbe-schichtungsablagerungen auf einem nachgiebigen Werkstoff unter Belastung zu verstehen, ist ein Ziel. Zusammenfassend sollen Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden, um das Verständnis und den Aufbau Diamantenbeschichteter Werkzeuge zu verbessern und somit die Möglichkeit der Nutzung und Effektivität Diamantenbeschichteter Werkzeuge zu optimieren.