Schleifen von Eisen-Aluminium-Legierungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Vorhabens war es, eine grundlagenorientierte Ursachenforschung hinsichtlich der Materialtrennmechanismen und der resultierenden Bauteileigenschaften beim Schleifen von Eisen-Aluminium-Legierungen durchzuführen. Hierdurch sollte eine wirtschaftliche und schädigungsarme Bearbeitung des innovativen Werkstoffes ermöglicht werden. Zunächst wurden anhand von Einkornritzuntersuchungen Kenntnisse über die Materialtrennmechanismen bei Variation der Werkstoffspezifikation, des Schneidstoffes, der Werkzeuggeometrie und der Einstellgrößen gewonnen. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Materialtrennmechanismen voranging abhängig von den Einstellgrößen, den Schneidstoffen und den Werkstoffspezifikationen sind. Eine duktilere Materialtrennung wird hauptsächlich an Werkstoffen mit feineren Korngrößen ermittelt. Höhere Schnittgeschwindigkeiten und dementsprechend geringere Einzelkornspanungsdicken führen zu mehr Reibung in der Kontaktzone beim Ritzen und zu ausgeprägtem Werkzeugverschleiß. Eine Erhöhung der Einzelkornspanungsdicke über eine Variation der Vorschubgeschwindigkeit oder der Zustellung führt zu spröden Materialtrennmechanismen. Darüber hinaus wurde der Einfluss des Schleifenprozesses auf die Legierung untersucht, wobei die Schneidstoffe CBN, Diamant, Korund und SiC in keramischer Bindung untersucht wurden. Durch die Auswertung von Prozesskräften, Schleifwerkzeugverschleiß und Rauheitswerten konnten Rückschlüsse auf die grundlegenden Vorgänge beim Schleifen von Fe-26Al-4Cr gezogen werden. Die spanende Bearbeitung mit unterschiedlichen Schleifscheiben hat gezeigt, dass eine Bearbeitung mit Korund die höchste Leistungsfähigkeit besitzt, da im Vergleich die höchsten Zeitspanvolumina ohne Werkstückschädigung bei gleichzeitig guter Oberflächenqualität eingestellt werden konnten. Generell ist auch eine Bearbeitung mit Diamant realisierbar, führt aber zu einem höheren Verschleiß und einer schlechteren Oberflächenqualität. Zudem konnte ein Zusammenhang zwischen den Prozesskräften und der Werkstückoberflächenschädigung gefunden werden. Bei Überschreitung der Tangentialkraft von 22,45°N oder einer Normalkraft von 110 N kommt es zu Rissen auf der Oberfläche. Eine erhöhte thermische Belastung beim Schleifen mit Korundschleifwerkzeugen im Vergleich zu hochharten CBN-Werkzeugen konnte nicht nachgewiesen werden. Es ist festzuhalten, dass die Untersuchungen gezeigt haben, dass eine Bearbeitung von Fe-Al-Cr möglich ist. Die Prozessgrenzen liegen bei einer Schnittgeschwindigkeit von vc = 40 m/s, einer Vorschubgeschwindigkeit von vf = 1200 mm/min und einer Zustellung von ae = 0,05°mm (Q’w = 1 mm3/mms) für die Bearbeitung mit Korund und Diamant. Die Bearbeitungen mit CBN und SiC ist bei gleichem vc und gleicher Zustellung ae mit einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit von 600 mm/min schädigungsfrei möglich (Q’w = 0,5 mm3/mms).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Machining of Iron-Aluminum Alloys. 9th International Conference on Advanced Manufacturing Systems and Technology (AMST'11), 16.-17. Juni 2011, Mali Losinj, Croatia, S. 76-89
Denkena, B.; Meyer, R.; Stiffel, J.-H.; Moral, A. I.
- Machining of Iron-Aluminum Alloys. 9th International Conference on Advanced Manufacturing Systems and Technology (AMST'11), 16.-17. Juni 2011, Mali Losinj, Kroatien
Denkena, B.; Meyer, R.; Moral, A. I.; Stiffel, J.-H.; Dege, J.-H.
- Machining of Iron-Aluminum Alloys. European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes (EUROMAT 2011), 13. September 2011, Montpellier, Frankreich
Denkena, B.; Stiffel, J.-H.; Moral, A. I.
- Spanende Bearbeitung von FeAl-Legierungen. 19. Sitzung des Fachausschusses Intermetallische Phasen (FA-IP) der DGM, 08. Februar 2011, TU Dresden, Deutschland
Denkena, B.; Meyer, R.; Moral, A. I.; Stiffel, J.-H.
- Turning and Grinding of Iron- Aluminium Alloys. Discussion Meeting on the Development of Innovative Iron- Aluminuim Alloys (FeAl2011), 5. Oktober 2011, Lanzarote, Spanien
Denkena, B.; Meyer, R.; Stiffel, J.-H.; Moral, A. I.
- Turning and Grinding of Iron-Aluminium Alloys. Discussion Meeting on the Development of Innovative Iron-Aluminuim Alloys (FeAl2011), 5.-7. Oktober 2011, Lanzarote, Spanien, S. S. 98-102
Denkena, B.; Köhler, J.; Meyer, R.; Moral, A. I.; Stiffel, J.-H.
- Spanende Bearbeitung von FeAl-Legierungen. 21. Sitzung des Fachausschusses Intermetallische Phasen (FA-IP) der DGM, 10. Januar 2013, BAM Berlin, Deutschland
Denkena, B.; Köhler, J.; Moral, A. I.; Stiffel, J.-H.
