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Prädiktive Werkzeug- und Prozessauslegung für das Räumen von Nickelbasislegierungen mit Hartmetallwerkzeugen

Predicitve tool and process design for broaching of nickel-base alloys with cemented carbide
 
: Seimann, Martin

Aachen: Apprimus Verlag, 2019, VII, 181 S.
Zugl.: Aachen, TH, Diss., 2019
Ergebnisse aus der Produktionstechnik, 36
ISBN: 978-3-86359-759-7
ISBN: 3-86359-759-1
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IPT ()

Abstract
Die Fertigung komplexer Profilnutgeometrien in Triebwerksscheiben aus hochwarmfesten Titan- oder Nickelbasislegierung erfolgt in der industriellen Serienfertigung nahezu ausschließlich durch das Fertigungsverfahren Räumen. Im Gegensatz zu den meisten anderen spanenden Fertigungsverfahren ist Schnellarbeitsstahl (HSS) der Standardschneidstoff für Räumwerkzeuge. Allerdings sind die anwendbaren Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken aufgrund der relativ geringen Warmhärte von HSS stark eingeschränkt. Eine Alternative zur Erhöhung der Produktivität und zur Kostenreduzierung beim Räumen birgt die Verwendung von verglichen mit HSS warm- und verschleißfesteren Schneidstoffen, allen voran Wolframcarbidhartmetalle. Allerdings stellen Schneidkantenausbrüche zu Beginn der Werkzeugstandzeit das dominierende Verschleißphänomen bei Hartmetallräumwerkzeugen dar. Infolgedessen wird heutzutage ein prozesssicherer, industrieller Einsatz der Technologie verhindert. Aus dieser Problematik leitet sich als Zielsetzung dieser Dissertation die systematische Werkzeug- und Prozessauslegung zur Vermeidung von Schneidkantenausbrüchen beim Räumen von Nickelbasislegierungen mit Hartmetallwerkzeugen ab. Zur Ermittlung der Ursache-Wirkungszusammenhänge für das Auftreten von Schneidkantenausbrüchen an Hartmetallräumwerkzeugen wurden zunächst, ergänzend zur analysierten Literatur, zerspantechnologische Untersuchungen zum Räumen von Inconel 718 DA durchgeführt. Auf dieser Basis wurden Spannungsmaxima, bedingt durch die über den einzelnen Räumzahn lokal veränderliche Zerspankraftverteilung, als Ursache für das Auftreten von Schneidkantenausbrüchen identifiziert. Durch Kopplung eines entwickelten empirisch-analytischen Modelles zur Beschreibung der Zerspankraftverteilung über den Räumzahn mit einem Prognosemodell für das Auftreten von Schneidkantenausbrüchen wurde die Grundlage für den prozesssicheren Einsatz von Hartmetallräumwerkzeugen geschaffen. Abschließend wurde das entwickelte Gestaltungsmodell durch die Überführung der Technologie auf den höchsten im Laborumfeld zu erreichende Technology Readiness Level - TRL 4 - validiert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-569468.html