Modellgestützte Regelung der Bauteilrandzoneneigenschaften beim Hartdrehen

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.07.2018 bis 30.06.2021
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, Zerspantechnologie
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Status:
Laufend

Forschungspartner

  • Institut für Eisenhüttenkunde IEHK

Kontakt

Name

Markus Meurer

Gruppenleiter

Telephone

work Phone
+49 241 80 28040

E-Mail

 

In der heutigen Fertigungstechnik hat die effiziente Auslegung von Prozessen und Prozessketten bei gleichbleibend hoher Werkstückqualität höchste Bedeutung. Die Hartdrehbearbeitung gehärteter Stähle kann durch gesteigerte Zeitspanvolumina den Prozessschritt des Schleifens ersetzen und verzichtet weitestgehend auf Kühlschmierstoffeinsatz. Hohe thermo-mechanische Belastungen der führen jedoch zu Schädigungen der Werkstückrandzone, bspw. durch negative Eigenspannungsänderungen.

Ziel des im Rahmen des Schwerpunktprogramm SPP 2086 der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderten Projekts ist die kombinierte direkte sowie indirekte Prozessüberwachung und -regelung definierter Randzoneneigenschaften bei der Drehbearbeitung des Vergütungsstahls. Im Prozess sollen Modifikationen der Randzoneneigenschaften, Korngrößenverteilung, Eigenspannungen und Phasenanteile überwacht werden. In der ersten Förderperiode wird daher eine verlässliche Überwachung realisiert, welche dann um eine Prozessregelung in der zweiten Förderperiode erweitert werden soll.

Aufgrund eingeschränkter Zugänglichkeit ist es nicht möglich, im Drehprozess eine Überwachung der thermischen und mechanischen Zustandsgrößen mit hoher Orts- und Zeitauflösung zu realisieren. Industrielle Sensorik, bspw. Dynamometer und Pyrometer, erlaubt allerdings eine punktuelle oder integrale Überwachung der Zustandsgrößen. Im Rahmen des Projekts wird nun eine Korrelation zwischen diesen gering zeit- und ortsaufgelösten Zustandsgrößen und hochaufgelösten Zustandsgrößen in der gesamten Zerspanzone erarbeitet. Dieser Zusammenhang wird im orthogonalen Schnitt untersucht, welcher die Bedingungen des Drehprozess annähert und gleichzeitig eine Zugänglichkeit für integrale sowie hoch orts- und zeitauflösende Sensorik zulässt. Über die genaue Kenntnis des thermomechanischen Belastungskollektivs ist es mit Hilfe von numerischen oder analytischen Modellen nun möglich, eine Modifikation der Randzoneneigenschaften zu bestimmen und vorherzusagen.