Zerspanungstheorie beim Schleifen faserverstärkter Nichtoxidkeramiken

 

Die Forderung nach Leichtbau führt zu einer ständigen Weiterentwicklung der Konstruktionswerkstoffe. Aufgrund eines begrenzten Weiterentwicklungspotentials hinsichtlich der thermischen Belastbarkeit von metallischen Superlegierungen, sind faserverstärkte Keramiken in den Fokus der Werkstoffentwicklungen getreten. Faserverstärkte Keramiken repräsentieren aufgrund ihrer hohen mechanischen Stabilität, der hohen Schadenstoleranz und der thermischen Beständigkeit sowie der geringen Dichte eine Werkstoffgruppe, der ein sehr hohes Anwendungspotential zugeschrieben wird.

Keramiken werden als Nichtoxidkeramiken und Oxidkeramiken klassifiziert. Nichtoxidkeramiken weisen aufgrund der erhöhten Anteile von kovalenten und ionischen Bindungen eine höhere Härte und Festigkeit auf als Oxidkeramiken. Zu den Zerspanungsmechanismen von faserverstärkten Oxidkeramiken mit poröser Matrix wurden bereits Untersuchungen durchgeführt. Siliziumkarbid Keramiken, verstärkt mit C- oder SiC-Fasern, repräsentieren die Typen von faserverstärkten Nichtoxidkeramiken, die die höchste anwendungstechnische Bedeutung besitzen. Die Zerspanungsmechanismen bei der Schleifbearbeitung von faserverstärkten Nichtoxidkeramiken sind jedoch nur unzureichend bekannt, sodass eine Vorhersage des Prozessergebnisses noch nicht möglich ist. Daher müssen aufwendige Vorversuche durchgeführt werden. Insbesondere der Einfluss der Faserorientierung auf die Zerspanungsmechanismen sowie die Interaktion zwischen Matrix und Faser bei der Schleifbearbeitung wurden noch nicht eingehend analysiert.

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist es, ein heuristisches Erklärungsmodell für die Zerspanungsmechanismen bei der Schleifbearbeitung von faserverstärkten Nichtoxidkeramiken zu entwickeln.