Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall mit monokristallinen Diamantwerkzeugen

Beschreibung

Diese Arbeit behandelt das Thema der Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall mit monokristallinen Diamantwerkzeugen unter Einsatz eines ultraschallunterstützten Prozesses. Die Basis der Arbeit bilden die Forschungshypothesen, die besagen, dass die ultraschallunterstützte Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall die Prozessgrenzen im Vergleich zur konventionellen Zerspanung dieses Werkstoffs erweitert. Als Ergebnis wird eine effiziente Fertigungstechnologie für die Herstellung von Formeinsätzen für das Präzisionsblankpressen bereitgestellt. Ausgehend von einer detaillierten Analyse der mikroplastischen Verformbarkeit von Nanokorn-Hartmetall auf kristallographischer Ebene, wird in der vorliegenden Arbeit ein Prozessmodell zur ultraschallunterstützten Zerspanung des sprödharten Werkstoffs mit Diamantwerkzeugen erstellt. Das Modell beschreibt den Einfluss der Ultraschallunterstützung auf den Zerspanungsmechanismus eines sprödharten Werkstoffs. Die beschriebenen Effekte begünstigen die duktile Zerspanung und somit die Generierung optisch funktionaler Oberflächen. Das Prozessmodell wird mithilfe von Simulationsergebnissen untermauert. In enger Anlehnung an das aufgestellte Prozessmodell werden ausführliche prozesstechnologische Untersuchungen durchgeführt mit dem Ziel, ein profundes Prozessverständnis zu erlangen. Die Experimente werden in zwei Blöcke mit verschiedener Zielsetzung eingeteilt. Der erste Block beinhaltete grundlegende Hobelversuche, die als Nachweis der duktilen Zerspanbarkeit des Werkstoffs Nanokorn-Hartmetall dienen. Gegenstand des zweiten Versuchsblocks sind Plandrehdrehversuche bei Variation der klassischen Prozessstellgrößen. Zur detaillierten Bewertung des aufgestellten Prozessmodells werden kristallographische Untersuchungen der Werkstoffrandzone durchgeführt. Zur optimalen Nutzung des Prozesses werden die gewonnen Erkenntnisse in technologische Richtlinien überführt und aktuelle sowie zukünftige Potenziale für die ultraschallunterstützte Ultrapräzisionsbearbeitung identifiziert. Die Arbeit zeigt sowohl die Möglichkeiten als auch die Grenzen der ultraschallunterstützten Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall auf.
Diese Arbeit behandelt das Thema der Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall mit monokristallinen Diamantwerkzeugen unter Einsatz eines ultraschallunterstützten Prozesses. Die Basis der Arbeit bilden die Forschungshypothesen, die besagen, dass die ultraschallunterstützte Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall die Prozessgrenzen im Vergleich zur konventionellen Zerspanung dieses Werkstoffs erweitert. Als Ergebnis wird eine effiziente Fertigungstechnologie für die Herstellung von Formeinsätzen für das Präzisionsblankpressen bereitgestellt. Ausgehend von einer detaillierten Analyse der mikroplastischen Verformbarkeit von Nanokorn-Hartmetall auf kristallographischer Ebene, wird in der vorliegenden Arbeit ein Prozessmodell zur ultraschallunterstützten Zerspanung des sprödharten Werkstoffs mit Diamantwerkzeugen erstellt. Das Modell beschreibt den Einfluss der Ultraschallunterstützung auf den Zerspanungsmechanismus eines sprödharten Werkstoffs. Die beschriebenen Effekte begünstigen die duktile Zerspanung und somit die Generierung optisch funktionaler Oberflächen. Das Prozessmodell wird mithilfe von Simulationsergebnissen untermauert. In enger Anlehnung an das aufgestellte Prozessmodell werden ausführliche prozesstechnologische Untersuchungen durchgeführt mit dem Ziel, ein profundes Prozessverständnis zu erlangen. Die Experimente werden in zwei Blöcke mit verschiedener Zielsetzung eingeteilt. Der erste Block beinhaltete grundlegende Hobelversuche, die als Nachweis der duktilen Zerspanbarkeit des Werkstoffs Nanokorn-Hartmetall dienen. Gegenstand des zweiten Versuchsblocks sind Plandrehdrehversuche bei Variation der klassischen Prozessstellgrößen. Zur detaillierten Bewertung des aufgestellten Prozessmodells werden kristallographische Untersuchungen der Werkstoffrandzone durchgeführt. Zur optimalen Nutzung des Prozesses werden die gewonnen Erkenntnisse in technologische Richtlinien überführt und aktuelle sowie zukünftige Potenziale für die ultraschallunterstützte Ultrapräzisionsbearbeitung identifiziert. Die Arbeit zeigt sowohl die Möglichkeiten als auch die Grenzen der ultraschallunterstützten Ultrapräzisionszerspanung von Nanokorn-Hartmetall auf.

Autor*in

Benjamin Bulla

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Fertigungstechnik Ultrapräzisionstechnik Nanokorn-Hartmetall Diamantwerkzeuge Zerspantechnologie

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