Fräsen von WC-Co-Hartmetallen

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Hintze
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251804100

Hartmetalle spielen in der Umformtechnik auf Grund des hohen Elastizitätsmoduls, der gegenüber Stahl deutlich höheren Härte sowie der gegenüber Keramik höheren Zähigkeit eine große Rolle. Heutzutage werden die Bauteile vielfach durch zeit- und kostenaufwändige abtragende Verfahren hergestellt und auf Grund der entstandenen Randzonenschädigungen häufig nachbearbeitet. Wegen der fortschreitenden Entwicklung hochharter Schneidstoffe bietet sich als Alternative das Fräsen an. Untersuchungen zum Fräsen von gesintertem Hartmetall liegen bislang nur im Bereich der Mikrozerspanung vor, so dass z. Zt. wichtige wissenschaftliche Fragestellungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Prozessgrenzen offen sind. Bisher wurden grundlegende Untersuchungen vornehmlich beim kinematisch einfacheren Prozess des Hobelns/ Stoßens durchgeführt, jedoch zeigen die Vorarbeiten, dass das Fräsen von gesintertem Hartmetall ein hohes Potenzial aufweist. Allerdings bedarf es weitergehende grundlegende Untersuchungen zum Einfluss der Werkstoffeigenschaften, Prozessparameter und Bearbeitungsstrategien auf Zerspankraft, Werkzeugverschleiß und Werkstückqualität.Die vorliegenden Erkenntnisse aus dem Stand der Forschung und den eigenen Vorarbeiten des Antragstellers zeigen das Potenzial des Fräsens von gesintertem Hartmetall auf, wobei das Verfahren mangels technologischer Grundlagen kaum berücksichtigt wurde. Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ist ein grundlegender Beitrag zum Verständnis der Vorgänge beim Fräsen von gesintertem Hartmetall. Dies wird auf die spanende Bearbeitung von WC-Co-Hartmetall beschränkt. Im Fokus stehen die Untersuchungen zum Einfluss des Werkzeugs, insbesondere die Stabilisierung der Schneidkante, der Prozessgrößen, der Bearbeitungsstrategien und der Hartmetalllegierungen auf die belastungsabhängige Randzonenschädigung im Werkstück. Um genauere Erkenntnisse zum Trennmechanismus, zur Spanbildung und der lokalen Randzonenschädigung zu erhalten, werden zusätzlich bei ausgewählten Parameterkombinationen Stoßversuche, d. h. mit linearer Schnittbewegung, durchgeführt.Basierend auf den experimentellen Erkenntnissen wird ein empirisches Modell zur Beschreibung der Randzonenbelastung des Bauteils in Abhängigkeit der Hartmetalllegierung, d. h. der Werkstoffhärte, entwickelt. Das Ziel ist, für zukünftige Bearbeitungsaufgaben die auftretende Randzonenschädigung in Abhängigkeit der Werkstoffhärte zu prognostizieren. Weiterhin ermöglicht das Modell die Prozessauslegung, um ein Hartmetallbauteil in der geforderten Qualität zu fräsen.Abschließend erfolgen eine grundsätzliche Bewertung der Leistungsfähigkeit sowie eine Bestimmung der Prozessgrenzen beim Fräsen von gesintertem Hartmetall. Als ein wesentliches Ergebnis des Forschungsvorhabens wird die parameterabhängige Schädigungstiefe am erzeugten Bauteil angesehen. Hieraus lassen sich zukünftige Bearbeitungsstrategien ableiten, um die auftretende Randzonenschädigung möglichst zu minimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen