Ultrapräzise Diamantbearbeitung nitrocarburierter Stähle für die Formeinsatzherstellung

Hochgenaue Glas- und Kunststoffoptiken werden heutzutage in großen Stückzahlen durch Replikationsverfahren, wie bspw. dem Kunststoffspritzguss und dem Blankpressen von Gläsern, hergestellt. Für die Replikation dieser Optiken werden Formeinsätze aus temperatur- und verschleißbeständigen Werkstoffen benötigt. Neben Keramiken kommen hier vor allem Formeinsatzstähle zur Anwendung. Letztere lassen sich bisher nur durch eine aufwendige Prozesskette aus mehreren iterativen Schleif- und Polieroperationen in optischer Qualität herstellen, da eine Bearbeitung mit Diamantwerkzeugen in einem Schritt auf Grund des hohen Verschleißes nicht möglich ist. Ebenfalls Stand der Technik ist die Beschichtung von Stahlformeinsätzen mit einer stromlos abgeschiedenen Nickel-Phosphor-Schicht, die sich ohne nennenswerten Verschleiß am Diamantwerkzeug bearbeiten lässt. Allerdings verfügen die Beschichtungen über eine geringe thermische Stabilität, was sich negativ auf das Einsatzverhalten während der Replikation auswirkt. Trotz der genannten Nachteile und einer Vielzahl von Forschungsarbeiten zur Diamantbearbeitung von Stählen, konnte bislang kein Durchbruch auf diesem Gebiet erzielt werden. Diese Arbeit widmet sich einem neuartigen Ansatz zur Realisierung einer Diamantbearbeitung von Stählen. Hierbei handelt es sich um die thermo-chemische Modifikation des Werkstücks mittels eines Nitrocarburierprozesses. Die dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die durch die Behandlung entstehende Verbindungsschicht innerhalb der Werkstückrandzone mit Diamantwerkzeugen ohne erheblichen Verschleiß bearbeitet werden kann und optische Oberflächenqualitäten erreicht werden. Anwendungsbeispiele zur Glas- und Kunststoffreplikation sowie zur Fertigung von mechanischen Präzisionskomponenten runden die Arbeit ab.