Abschließende Untersuchungen

Schließlich wurden Untersuchungen bezüglich der Werkstückhärte nach Vickers H_v,w in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit v_f durchgeführt. Verwendet wurden dabei eine

seitliche Zustellung von a_{e = 90 µm sowie eine Prozesskraft von FPr = 90 N. Im betrachteten}

Parameterbereich konnten Werkstückhärten nach VICKERS in einem Bereich zwischen 693,8 HV10 ≤ H_v,w ≤ 799,3 HV10 dokumentiert werden, welche in Bild 1-3c) dargestellt sind. Die höchste Werkstückhärte von H_v,w = 799,3 HV10 konnte im Mittel bei einer Vorschubgeschwindigkeit von v_f = 6.000 mm/min beobachtet werden, wobei die Variation der Vorschubgeschwindigkeit v_f keinen signifikanten Einfluss auf die Änderung der Werkstückhärte nach Vickers H_v,w aufweist.

Zusammenfassung und Ausblick

Das übergeordnete Ziel der Untersuchungen war die Entwicklung einer dedizierten Technologie zur gezielten Nachbearbeitung des Stahlwerkstoffs Elmax Superclean vom Typ PMX170CrVMo18-3-1 unter Einhaltung von arithmetischen Mittenrauwerten Ra ≤ 80 nm bei deutlich gesteigerten Vorschubgeschwindigkeiten von v_f ≥ 6.000 mm/min. Für die Untersuchungen wurde der arithmetische Mittenrauwert Ra in Abhängigkeit der Prozesskraft F_Pr, der Vorschubgeschwindigkeit v_f und der seitlichen Zustellung ae analysiert, wobei geeignete Prozessparameter zur Schlichtbearbeitung identifiziert und eine erhebliche Reduzierung des arithmetischen Mittenrauwerts von Ra = 94,3 % erzielt werden konnten. Neben dem Einfluss auf die Oberflächenqualität hat sich gezeigt, dass das Verfahren des Glattdrückens ebenfalls die Werkstückhärte nach Vickers H_v,w in der oberflächennahen Randschicht maßgeblich beeinflusst und deutliche Härtesteigerungen um bis zu 21 % erzielbar sind.

Durch die im Umformprozess resultierenden Eingriffsbedingungen infolge der Anwendung der Glattdrücktechnologie werden zudem Druckeigenspannungen σ_D in den Werkstoff eingeleitet, wodurch eine Freisetzung von Eigenspannungen σ und damit ein Bauteilverzug bei der Nachbearbeitung verhindert wird. Auf Basis der Ergebnisse konnte eine dedizierte Prozesskette, bestehend aus Fräsen und nachgelagertem Glattdrücken mit PKD, zur wirtschaftlichen Nachbearbeitung des Stahlwerkstoffs Elmax Superclean mit arithmetischen Mittenrauwerten von Ra ≤ 80 nm und Vorschubgeschwindigkeiten von v_f ≥ 6.000 mm/min entwickelt werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sollen in zukünftigen wissenschaftlichen Untersuchungen weitere werkstoffspezifische Analysen sowie eine detaillierte Verschleißbetrachtung des eingesetzten Werkzeugs mit einem Glattdrückkopf aus PKD erforscht werden.

Anmerkung: Dieser Beitrag lautet im Originaltitel: „Oberflächennachbearbeitung gehärteter Stahlwerkstoffe durch Glattdrücken mit polykristallinem Diamanten“. Mehr vom Glattdrücken

Literatur

[BEL13] Bellantone, V.; Surface, R.; Trotta, G.; Fassi, I.: Replication capability of micro injection moulding process for polymetric parts manufacturing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2013), S. 1.407 – 1.421.

[KLC05] Klocke, F.; Von Bodenhausen, J.; Arntz, K.: Prozesssicherheit bei der Mikrofräsbearbeitung - Herausforderung für den Mikroformenbau. wt Werkstattstechnik Nr. 11/12, 2005, online 95, S. 882 – 886.

[REI13] Reinhardt, P.: Wachstumsmarkt Medizintechnik: Zugang, Anwendung und Prozesse. Vogel Business Media GmbH & Co.KG., 2013.

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