Fertigung optimierter technischer Oberflächen durch eine Verfahrenskombination aus Stream Finishing und Laserablation
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Spanende und abtragende Fertigungstechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Vorhaben konnte eine umfangreiche und tiefgehende Beschreibung des Tauchgleitschleifprozesses (Stream Finishing) erreicht werden. Hierbei konnten detailliert die Einflüsse der verschiedenen Prozessstellgrößen sowie der gesamten Prozessführung auf das Bearbeitungsergebnis aufgezeigt werden. Besonders die Einführung einer Vergleichsgröße, des sogenannten Leistungsäquivalents, erlaubt eine Darstellung der Abhängigkeit der Abtragrate sowie der Entwicklung von vorteilhaften Druckeigenspannungen in der Randschicht der Bauteile. Zudem konnte gezeigt werden, dass der Tauchgleitschleifprozess starke Tendenzen einer anisotropen Bearbeitung hinsichtlich Geometriehaltigkeit und Rauheitsentwicklung an einem Bauteil zeigt. Hierdurch konnte gezeigt werden, dass im Bereich der Prozessführung sowie der wirkenden Mechanismen noch offene Forschungsfragen hinsichtlich dieser anisotropen Bearbeitung und der damit einhergehenden Gradientenbildung existieren. Diese sind mit den in diesem Vorhaben erarbeiteten tiefgehenden Ergebnissen zum SF-Prozess noch nicht komplett beschreibbar. Im Weiteren wurde in diesem Vorhaben eine reibungsreduzierende Wirkung von Mikro-Näpfchen als Texturen bestätigt. Durch die Applikation dieser Texturen auf hydrodynamische Gleitlagerwellen konnten leicht reduzierte Reibwerte bei höheren Drehzahlen erzielt und somit das Lagerverhalten verbessert werden. Wurde der Applikation der Textur eine Stream Finishing Bearbeitung vorgelagert, konnte neben der Drehzahlstabilität auch eine deutliche Reibungsreduktion erreicht werden. Ein vorteilhafter Einfluss einer reinen Stream Finishing Bearbeitung auf die Lagereigenschaften kann nicht zweifelsfrei aufgezeigt werden. Auch konnten verschleißmindernde Effekte einer Stream Finishing Bearbeitung auf die aufgebrachten Mikro- Texturen nicht beobachtet werden. Aus der Verfahrenskombination aus Stream Finishing und Laser-Oberflächentexturierung lässt sich unter Anwendung des in diesem Vorhaben eingesetzten, in der Industrie typischen Stream Finishings nur eine der Texturierung vorgelagerte Bearbeitung von Proben umsetzen. Eine Bearbeitung von bereits mikrotexturierten Proben und Bauteilen durch das Stream Finishing führt unweigerlich zu einer starken Abänderung der Mikrostrukturgeometrie bzw. zu deren teilweisem oder vollständigem Abtrag. Hier müssten Untersuchungen zu alternativen Prozessführungen und Studien zum Einfluss verschiedener Granulate durchgeführt werden. Die Verfahrenskombination des Stream Finishing stellt ein komplexes Forschungsfeld mit vielversprechenden Endanwendungsmöglichkeiten dar. Die tribologische Querbeeinflussung beider Themenfelder sowie die Potenziale in der nachgelagerten Bearbeitung durch das Stream Finishing bedürften weiterer Untersuchungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Optimization of the stream finishing process for mechanical surface treatment by numerical and experimental process analysis, 2019, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Band 68, Ausgabe 1, Seiten 373 – 376
Zanger F.; Kacaras A.; Neuenfeldt P. & Schulze
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.086) - Fertigung optimierter technischer Oberflächen durch eine Verfahrenskombination aus Fliehkraft-Tauchgleitschleifen und Laserablation: Prozesseinflüsse und Prozessauslegung, 2021, Shaker Verlag, Düren, 978-3-8440-7857-2
A. Greiber (geb. Kacaras)
