01: Werkstoffspezifische Herausforderung in der Zerspanung Teil 1 Flashcards
Untersuchte Werkstoffe in der VL
- Gusseisenwerkstoffe
- Kupferlegierung
- NIckelbasislegierung
- Titanlegierung
Gusseisenwerkstoffe
- gute Fließeigenschaften in flüssiger Form
- geringe Nachbearbeitungsaufwand
- geeignet für Produktion in hohen Stückzahlen als auch für geometrisch hochkomplexe Bauteile
Kupferlegierung
- gute thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
- besonders für die Massenfertigung nutzbar
Nickelbasislegierung
- besonders geeignet in Bereichen mit hoher Temperaturbelastung
- Korrosionsbeständigkeit
- vielfältige Verwendung u.a. in der Luftfahrt- und chemischen Industrie
Titanlegierung
- hohe Festigkeit und geringe Dichte
- höchste Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit
- Leichtbauwerkstoff in Luftfahrtindustrie und Medizintechnik
Besonderheiten des Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
Polymorphie des Eisens:
* alpha-Ferrit: krz
* Austenit (gamma-Mischkristall): kfz
* delta-Ferrit: krz
Stabiles/Metastabiles System:
* Graphit/Zementit (primär, sekundär, tertiär)
wichtige Reaktionen:
* Eutektisch bei 4,3 % C (1147 °C)
* Eutektoid bei 0,8 % C (723 °C)
* Peritektoid bei 0,16 % C (911°C)
Besonderheiten der behandelten Stähle
C10:
Baustahl mit geringem Kohlenstoffgehalt (0,1 %), quasi rein ferritisches Gefüge, im Vergleich zu den anderen Stählen sehe weich
C45:
Häufig im Maschinen- und Fahrzeugbau eingehsetzt, C-Gehaltbei 0,45 Massenprozent, ferritischer Stahl mit lamellarem Gefüge
C75:
Federstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, überwiegend martensitisches Gefüge
Nickel-Chrom-Äquivalent
- Nickel-Äquivalent (Ni, C, Mn) für Austenitbildner
- Chrom-Äquivalent (Cr, Mo, Si, Nb) für Ferritbildner
-> Chrom steigert Warmfestigkeit
-> Nickel erhöht im Stahl die Zugfestigkeit und die Streckgrenze
Temperaturverteilung am definierten Schneidkeil
Verteilung ist abhängig von:
* zerspantem Werkstoff,
* Schneidstoff,
* Schnittbedingungen,
* Werkzeugverschleiß und
* Kühlmedium
Kraftgleichung nach Kienzle
F_i = k_i_1.1 * b * h^(1-m_i)
–> i = c: Schnittkraft
–> i = f: Vorschubkraft
–> i = p: Passivkraft
k_i: spezifische Zerspankraft
b / h: Spanungsbreite und -höhe
(1-m_i): Anstiegswert der Schnittkraft
Aufteilung der Zerspankraft nach DIN 6584
Allgemein in Aktiv- und Passivkraft unterschieden.
Aktivkraft weiter unterteilt in:
* Wirkkraft
* Schnittkraft
* Vorschubkraft
-> bei allen noch Normalkraft dazu
Spanbildungsarten
- Fließspanbildung
- Lamellenspanbildung
- Scherspanbildung
- Reißspanbildung
Fließspanbildung
- gleichmäßig verformtes Werkstoffgefüge des Spans
- zeitlich sehr gleichmäßige Reibverhältnisse zwischen Span und Werkzeug
–> 1
Lamellenspanbildung
- ungleichmäßig verformtes Werkstoffgefüge des Spans
- zeitlich stark veränderte Reibverhältnisse zwischen Span und Werkzeug (Ruckgleiten)
–> 2
Scherspanbildung
- Trennung von Werkstoffbereichen mit anschließender (Wieder-)Verschweißung
- Spannungszustand in der Scherzone überschreitet die Verformbarkeit des Werkstoffes (Scherfestigkeit)
–> 3
