Im Rahmen dieser Arbeit wird das Verschleißverhalten verschiedener Schneidstoffe mit unterschiedlichen Werkzeuggeometrien bei der Zerspanung von Gusseisen mit Vermikulargraphit untersucht. Die Zerspanversuche werden im Außenlängsdrehen von GJV600 unter Variation der Schnittgeschwindigkeit durchgeführt. Es erfolgt eine Analyse der während des Bearbeitungsprozesses auftretenden Zerspankraftkomponenten, eine Betrachtung von REM-Aufnahmen der Spanflächen, eine Analyse der Elementverteilungen auf den Spanflächen mit dem EDX-System sowie eine Untersuchung von Diffustonensvorgängen mit der Mikrosonde. Zur Beurteilung der Spanbildung und des Einflusses der Bearbeitung auf die Werkstückrandzone werden Spanwurzeln erzeugt. Eine Ermittlung der Temperaturen in der Spanfläche erfolgt beim Orthogonal-Einstechdrehen von GJV550 und einem Vergleichswerkstoff GJL250.
Gute Standwege können mit Werkzeugen aus Aluminiumoxidkeramik und aus beschichtetem Hartmetall erreicht werden. Dabei ist beschichtetes Hartmetall eher für konventionelle Schnittgeschwindigkeiten geeignet, während Aluminiumoxidkeramik im Bereich der Hochgeschwindigkeitszerspanung einsetzbar ist. Durch das Verrunden der Schneidkante wird die erreichbare Schnittlänge von Werkzeugen aus Al2O3 weiter erhöht.
Der Verschleiß wird verursacht durch hohe mechanische bzw. abrasive Belastungen aufgrund der Inhomogenität des Werkstoffgefüges und der Graphitmorphologie unter-stützt durch die Schwächung der Schneidstoffe durch hohe Temperaturen beim Zerspanprozess und tribochemische Reaktionen bzw. Diffusionen, die wegen der fehlenden Ausbildung einer Sulfidschicht zwischen Werkzeug und Werkstoff ablaufen können. Außerdem kommt es zu einer mit der Schnittgeschwindigkeit ansteigenden Erhöhung der Mikrohärte in der plastisch verformten Randzone der Werkstücke. Bei der Bearbeitung von GJV mit Aluminiumoxidkeramik entstehen weiße Schichten auf den Spänen, die vermutlich eine hohe Härte besitzen und stark abrasiv wirken.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Zielsetzung und Vorgehensweise
- Stand der Kenntnisse
- Gusseisen mit Vermikulargraphit
- Gefügeaufbau
- Einfluss von Legierungselementen
- Mechanische Eigenschaften
- Grundlagen des Drehens
- Bewegungen, Geometrie und Eingriffsgrößen beim Drehen
- Spanbildung
- Kräfte beim Drehen
- Energieumsetzung
- Verschleiß
- Schneidstoffe
- Zerspanbarkeit von Gusseisen
- Gusseisen mit Kugelgraphit
- Gusseisen mit Lamellengraphit
- Gusseisen mit Vermikulargraphit
- Gusseisen mit Vermikulargraphit
- Versuchsdurchführung und -auswertung
- Versuchswerkstoffe
- Schneidstoffe
- Versuchseinrichtungen
- Messeinrichtungen
- Verschleißuntersuchungen
- Spanwurzeluntersuchungen
- Temperaturermittlung in der Kontaktzone
- Ergebnisse der Verschleißuntersuchungen
- Einsatzverhalten von unbeschichtetem Hartmetall HW
- Einsatzverhalten von beschichtetem Hartmetall HC
- Einsatzverhalten von kubisch kristallinem Bornitrid BN
- Einsatzverhalten von Siliziumnitrid-Keramik CN
- Einsatzverhalten von Aluminiumoxidkeramik CA
- Einsatzverhalten von CA-R mit verrundeter Schneidkante
- Vergleich der Schneidstoffe
- Variation der Schnittgeschwindigkeit
- Außenlängsdrehen mit HC bei vc = 200 m/min
- Außenlängsdrehen mit CA bei vc = 200 m/min und vc = 1000 m/min
- Vergleich der Standwege von HC und CA bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
- Ergebnisse der Spanwurzeluntersuchungen
- Spanwurzelerzeugung mit Werkzeugen aus CA bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit CA bei v₁ = 200 m/min
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit CA bei vc = 400 m/min
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit CA bei Vc = 600 m/min
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit CA bei vc = 800 m/min
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit CA bei vc = 1000 m/min
- Vergleich der Ergebnisse bei der Bearbeitung mit dem Schneidstoff CA bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
- Spanwurzelerzeugung mit Werkzeugen aus HC bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit HC bei vc = 200 m/min
- Spanbildung bei der Bearbeitung mit HC bei Vc = 600 m/min
- Vergleich der Spanbildung bei der Bearbeitung mit HC
- Spanwurzelerzeugung mit verschiedenen Werkzeuggeometrien bei vc = 600 m/min
- Spanbildung bei der Verwendung von CA-R
- Vergleich der Ergebnisse bei der Bearbeitung mit verschiedenen Werkzeuggeometrien bei vc = 600 m/min
- Spanwurzelerzeugung mit Werkzeugen aus CA bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
- Ergebnisse der Temperaturermittlung in der Spanfläche
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJV550 mit HC bei vc = 200 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJL250 mit HC bei vc = 200 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJV550 mit HC bei vc = 400 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJL250 mit HC bei vc = 400 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJV550 mit HC bei vc = 600 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJL250 mit HC bei vc = 600 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJV550 mit HC bei vc = 800 m/min
- Temperaturen in der Spanfläche bei der Bearbeitung von GJL250 mit HC bei vc = 800 m/min
- Vergleich der ermittelten Temperaturen
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Verschleißverhaltens verschiedener Schneidstoffe bei der Zerspanung von Gusseisen mit Vermikulargraphit. Ziel ist es, die Ursachen für den Verschleiß beim Spanen dieses Werkstoffs zu ermitteln und die Eignung verschiedener Schneidstoffe für die Hochgeschwindigkeitszerspanung zu bewerten.
- Analyse des Verschleißverhaltens verschiedener Schneidstoffe
- Ermittlung der Verschleißursachen beim Spanen von Vermikularguss
- Bewertung der Eignung verschiedener Schneidstoffe für die Hochgeschwindigkeitszerspanung
- Untersuchung des Einflusses der Schnittgeschwindigkeit auf den Verschleiß
- Analyse der Spanbildung und der Werkstückrandzone
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Hintergrund und die Relevanz der Thematik beleuchtet. Anschließend werden die Zielsetzung und die Vorgehensweise der Arbeit erläutert. Im Kapitel "Stand der Kenntnisse" werden die Grundlagen des Drehens, die Eigenschaften von Gusseisen mit Vermikulargraphit und die Zerspanbarkeit von Gusseisen im Allgemeinen behandelt. Das Kapitel "Versuchsdurchführung und -auswertung" beschreibt die verwendeten Werkstoffe, Schneidstoffe, Versuchseinrichtungen und Messmethoden. Die Ergebnisse der Verschleißuntersuchungen werden im Kapitel "Ergebnisse der Verschleißuntersuchungen" präsentiert und analysiert. Die Ergebnisse der Spanwurzeluntersuchungen werden im Kapitel "Ergebnisse der Spanwurzeluntersuchungen" zusammengefasst. Im Kapitel "Ergebnisse der Temperaturermittlung in der Spanfläche" werden die Ergebnisse der Temperaturmessungen in der Spanfläche dargestellt. Die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen Vermikularguss, Zerspanung, Verschleiß, Schneidstoffe, Hochgeschwindigkeitszerspanung, Spanbildung, Werkstückrandzone, Temperaturermittlung, Schnittgeschwindigkeit, Aluminiumoxidkeramik, Hartmetall, Spanwurzeluntersuchungen, EDX-Analyse, REM-Aufnahmen, Mikrosonde.
- Citar trabajo
- Tobias Schäfer (Autor), 2001, Ermittlung der Verschleißursachen beim Spanen von Vermikularguss, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186023
