Projekt
Zerspanmechanismen beim Schleifen von WC-Co Hartmetallen

 


Motivation und Problemstellung
Die Produktion des Verbundwerkstoffs Hartmetall ist seit dem Herstellungsbeginn von großen Absatzsteigerungen gekennzeichnet. Dies liegt in der günstigen Eigenschaftskombination von Härte und Zähigkeit begründet, die den Hartmetallen ein weites Anwendungsspektrum (z. B. Fräs- und Bohwerkzeuge) in vielen Industriezweigen verschafft. Aufgrund dieser Eigenschaften, die Hartmetall zu einem schwerzerspanbaren Werkstoff machen, erfolgt am Ende der Herstellung von Hartmetallprodukten meist eine Schleifbearbeitung. Die Zerspanmechanismen bei der Schleifbearbeitung von Hartmetallen sind jedoch noch nicht gänzlich erforscht. Insbesondere das Zerspanverhalten von WC-Co Hartmetallen in Abhängigkeit von Ihrer Spezifikation ist unbekannt. Somit ist unklar, wie der Schleifprozess sich auf die Randzoneneigenchaften der Hartmetalle in Abhängigkeit von Ihrer Spezifikation auswirkt. Bei Kenntnis dieser Zusammenhänge wäre es mit Hilfe des erweiterten Prozessverständnisses jedoch möglich, Optimierungspotenziale bei der Schleifbearbeitung von WC-Co Hartmetallen aufzudecken und nutzbar zu machen.
Zielsetzung und Vorgehensweise
Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, ein Erklärungs- und Berechnungsmodell für das Zerspanverhalten bei der Schleifbearbeitung von sprödharten, zweiphasigen Werkstoffen zu entwickeln. Am Beispiel von WC-Co Hartmetallen, wird der Einfluss des Kobaltbinderanteils und der WC-Korngröße auf das Zerspanverhalten sowohl qualitativ als auch quantitativ untersucht. Auf Basis dessen wird ein Modell gebildet, welches die Ursache-Wirkungsbeziehungen zwischen den Schleifparametern und der entstehenden Werkstückrandzone in Abhängigkeit von der Hartmetallspezifikation erklärt.

Zu Beginn des Projekts werden Einkornritzuntersuchungen durchgeführt. Einkornritzversuche stellen einen Analogieprozess zur Schleifbearbeitung dar, bei denen nur ein einzelnes Korn in Eingriff mit dem Werkstück kommt. Über eine Analyse der Ritzspur können Rückschlüsse auf das Zerspanverhalten und die Beeinflussung der Werkstückrandzone gezogen werden. Dabei steht insbesondere die Interaktion zwischen Co-Matrix und WC-Körnern im Fokus.
Außerdem werden Hochgeschwindigkeitskamera-Aufnahmen vom Ritzprozess angefertigt. Die Untersuchungen geben Aufschluss über die Spanbildungsmechanismen und dienen zur Fundierung der Ergebnisse aus der Ritzspuranalyse. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse der Einkornritzuntersuchungen auf einen Realschleifprozess erfolgt anschließend anhand von Flachschleifversuchen. Im Rahmen der Flachschleifversuche werden die Auswirkungen der Prozessparameter auf das Zerspanverhalten und die Bauteilqualität untersucht. Aufbauend auf den Ergebnissen erfolgt die Entwicklung eines qualitativen Beschreibungsmodells zur Spanbildung bzw. zu den Zerspanmechanismen. Basierend auf diesen Erkenntnissen sowie den Werkstoffeigenschaften, welche durch einen engen Kontakt mit dem Werkstoffhersteller CERATIZIT Luxembourg S.à.r.l. regelmäßig diskutiert werden, wird anschließend ein heuristisches Modell aufgestellt, welches die vorliegenden Zerspanmechanismen erklärt.








 

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Ansprechpartner(in):
Christian Wirtz, M.Sc. M.Sc.
Gruppenleiter(in)
Cluster Produktionstechnik 3A 334
Tel.: +49 241 80-27367
Fax: +49 241 80-22293
Mail: C.Wirtz@wzl.rwth-aachen.de