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Schwerzerspanung

CO2-Kühlung steigert Produktivität der Schwerzerspanung mit PKD

| Autor/ Redakteur: Marc Sieber /

Die Bearbeitung von vermikularem Guss (GJV) im Motorenbau stellt besonders hohe Anforderungen an die Zerspanung. Untersuchungen zeigen, dass PKD und eine reine CO2-Kühlung die Produktivität bei der Schwerzerspanung von GJV-450 um mehrere Prozent im Vergleich zu Hartmetall-Schneidstoffen steigern können.

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CO2-Schnee als Kühlstrategie bei der Schwerzerspanung von vermikularem Guss erwies sich eindeutig als wirksamste Strategie. Bild: PTW
( Archiv: Vogel Business Media )

Durch die Reduzierung des Schadstoffausstoßes und des Kraftstoffverbrauches im Automobilbau, verwirklicht durch Downsizing, hohe Einspritz- und Verbrennungsdrücke, werden erhöhte Anforderungen an Konstruktionswerkstoffe zukünftiger Motorengenerationen gestellt. Weiter in die Zukunft blickend, wird in besonderem Maße bezüglich der Gusseisenwerkstoffe der Gehalt des Legierungselements Titan ansteigen und die Zerspanung negativ beeinflussen. Zusätzlich treten im Zuge der Globalisierung durch Produktionsverlagerung nach Fernost Probleme in der Verarbeitung von Metallen bedingt durch unterschiedliche Materialstandards und Zusammensetzungen auf.

Schwer zerspanbare Werkstoffe immer gefragter

Die Anzahl an schwer zerspanbaren Werkstoffen mit Anforderungen an Härte, thermische Beständigkeit, Zähigkeit und Warmhärte wird zunehmen. Dies wird in besonderem Maße in der Automobilindustrie wie auch in den Branchen Luftfahrttechnik sowie Modell- und Formenbau zu beobachten sein.

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Die genannten Trends und aufkommenden Probleme verlangen geradezu nach einem harten, widerstandsfähigeren, unanfälligen Schneidstoff, der für die Bearbeitung von „Difficult-to-cut Materials“ geeignet und unempfindlich gegenüber Legierungsanteilschwankungen ist. Ein Blick auf Bild 1 (siehe Bildergalerie) lässt vermuten, dass polykristalliner Diamant (PKD) dem „idealen“ Schneidstoff am nächsten kommt und für die Zerspanung bezüglich Verschleißwiderstand geeignet erscheint.

PKD-Schneidstoffe bieten Potenzial für die Bearbeitung von Gusseisen

Verschiedene Veröffentlichungen beschäftigten sich in den letzten Jahren mit dem Einsatz von PKD bei der Zerspanung von Gusseisen [1 und 2]. Das Potenzial dieses Hochleistungsschneidstoffs wurde dabei in neueren Untersuchungen auch für die Gusseisenbearbeitung deutlich offenbart. Die Zerspanung von GJV mit PKD unter dem Einsatz innovativer Kühlstrategien bildete den Rahmen für die dargestellten Ergebnisse.

Im Vergleich zur Verwendung von Hartmetall bietet PKD Vorteile durch höhere Härte, höheren E-Modul, Wärmeleitfähigkeit und Bruchzähigkeit. Unter bestimmten Randbedingungen kann eine Reduzierung der Fertigungskosten sowie eine Produktivitätssteigerung durch erhöhte Standzeiten bei gleichzeitiger Steigerung der Schnittgeschwindigkeit erzielt werden.

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