Erzeugung hoher Oberflächengüten an partikelverstärkten Werkstoffen

Anbieter zum Thema

Darüber hinaus kommt es zum Zertrümmern sowie Herausreißen von Partikeln aus der Matrix, was Schädigungen an der Bauteiloberfläche hervorruft. Ziel der Untersuchungen ist es, möglichst schädigungsarme beziehungsweise -freie Bauteiloberflächen bei der spanenden Endbearbeitung von AMC durch Drehen herzustellen.

Aluminiummatrix-Verbundwerkstoff aus Legierung AlCu3,9Mn0,6Mg0,7

Der bearbeitete Aluminiummatrix-Verbundwerkstoff besteht aus der Legierung AlCu3,9Mn0,6Mg0,7 (ähnlich EN AW-2017) und darin eingebetteten Al2O3-Partikeln im Korngrößenbereich von 5 bis 25 µm mit einem Volumenanteil von 5%. Die Herstellung erfolgte pulvermetallurgisch durch Mischen der einzelnen Bestandteile, anschließendes kaltisostatisches Pressen sowie Strangpressen. Für die Versuche wurden wärmebehandelte Proben (Zustand T4) mit einem Ausgangsdurchmesser von 15 mm und einer Ausgangslänge von 20 mm verwendet.

In Bild 1 (siehe Bildergalerie) ist die Härte von typischen Verstärkungskomponenten und Schneidstoffen dargestellt. Um den Verschleiß durch Abrasion möglichst gering zu halten, muss die Härte des Schneidstoffs wesentlich größer sein als die der Partikel. Des Weiteren soll der Schneidstoff nur eine geringe chemische Affinität zum bearbeiteten Werkstoff haben, wodurch die Bildung von Aufbauschneiden verhindert werden kann.

CVD-Diamant-bestückte Wendeschneidplatten für scharfe Schneidkanten

Eine Kombination dieser Eigenschaften in Verbindung mit der Möglichkeit, scharfe Schneidkanten herzustellen, kann durch die Verwendung von CVD-Diamant-Bestückungen erreicht werden. Die beschriebenen Anforderungen werden zwar auch von den in Bild 2 genannten monokristallinen Diamantformen erfüllt, jedoch sind derartige Werkzeuge erheblich teurer.

Bei den Untersuchungen wurden CVD-Diamant-bestückte Wendeschneidplatten der Form CCxx09T3xx mit einem Eckenwinkel von 80° und einem Freiwinkel von 7° verwendet. In Verbindung mit dem gewählten Klemmhalter ergibt sich ein Einstellwinkel von 95°.

Es wurden Werkzeuge mit unterschiedlichen Spanleitgeometrien sowie Eckenradien und -ausprägungen getestet. Die Versuche erfolgten auf einer Spinner-Präzisionsdrehmaschine mit integrierter Zerspankraft-Messeinrichtung unter Einsatz einer Kühlschmieremulsion.

Die Probenoberfläche weist nach der spanenden Endbearbeitung unerwünschte Inhomogenitäten auf, die durch die Prozesskinematik, Quetschungen des Matrixwerkstoffs sowie das Herausreißen beziehungsweise Zertrümmern von Partikeln entstehen. Mit einer gezielten Anpassung der Werkzeuggeometrie sollen derartige Schädigungen minimiert werden.

(ID:286248)