Titelaufnahme

Titel
Parallele Bearbeitung eines Werkstoffverbundes mittels hybriden Kühlschmiersystems / von Anton Siller
VerfasserSiller, Anton
Begutachter / BegutachterinBleicher, Friedrich
ErschienenWien, 2017
Umfang155 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Dissertation, 2017
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Zerspanung / Werkzeuggeometrie / Kühlschmierung
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-101117 Persistent Identifier (URN)
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Parallele Bearbeitung eines Werkstoffverbundes mittels hybriden Kühlschmiersystems [16.49 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der parallelen Bearbeitung eines Werkstoffverbundes, innerhalb derer die Materialien EN AC-46200 und EN GJS-600 3 alternierend mit derselben Schneide zerspant werden. Dieser Werkstoffverbund ist im automobilen Motorenbau in der Kurbelwellenbohrung Stand der Technik, dessen Bearbeitung ist aber auf Grund der unterschiedlichen Materialparameter von diversen Schwierigkeiten geprägt. Die größte Herausforderung stellt die Entstehung einer tribochemischen Reaktion dar, die eine signifikante Aufbauschneide auf der Spanfläche des Schneidkeils und dadurch große Abweichungen in der erzeugten Geometrie verursacht. Dieser Verschleiß resultiert in der Serienfertigung in hohe Ausschuss- und Rüstkosten und verhindert zudem die Stabilität des Bearbeitungsprozesses.^ ^Die Temperaturen während der Zerspanung als auch die Qualität des verwendeten Kühlschmierstoffes zeigen in chemischen Analysen einen großen Einfluss auf die Entstehung der tribochemischen Reaktion. Für eine Reduzierung der tribochemisch bedingten Aufbauschneide wird in dieser Arbeit eine effektivere Kühlung der Schneidenecke mit der Entwicklung und der experimentellen Verifikation eines hybriden Kühlschmiersystems vorgestellt. Dabei wird die externe Kühlschmierung mit einer zusätzlichen internen Kühlung, die über einen Kühlkanal in der Wendeschneidplatte erfolgt, kombiniert. Mit der Zielsetzung, dass das neu entwickelte Kühlschmiersystem in einer Serienfertigung ohne Umbaumaßnahmen an den Bearbeitungsmaschinen einsetzbar ist, erfolgen die externe und interne Kühlung mit demselben Kühlschmierstoff. Eine Literatur- und Patentrecherche zu gegenwärtig angewendeten Kühl- und Kühlschmiersystemen zeigt den Neuheitsgehalt dieser Entwicklung auf.^ Im Zuge der experimentellen Verifikation werden die Auswirkungen der zusätzlichen internen Kühlung auf die Entstehung der tribochemisch bedingten Aufbauschneide näher untersucht. Elektronenstrahlmikroanalysen (ESMA), Aliconaaufnahmen und Mikroskopaufnahmen zeigen einen signifikant verringerten Werkzeugverschleiß und eine deutliche Optimierung des Verschleißverhaltens. Die darauf aufbauenden Simulationen veranschaulichen eine massive Temperaturreduzierung des Spanungs-querschnittes, die mit dem hybriden Kühlschmiersystem realisiert worden ist und die Reduzierung der tribochemisch bedingten Aufbauschneide ermöglichte.

Zusammenfassung (Englisch)

The focus of this work is set on parallel processing of metal-metal composite materials, in which different materials are alternately in the tool engagement. Such special processing conditions are common in the automotive sector, where the load-oriented material use - which is one of the youngest and most promising approaches for weight reduction - cause a significant reduction of fuel consumption. The machining of such a material combination comes along with several challenges because of different material parameters (e.g. the thermal conductivity, thermal capacity, hardness, elasticity). The occurrence of a tribo-chemical reaction on the rake face of a cutting insert that comes along with a significant built-up edge formation is the real challenge. Unlike homogeneous materials, where this deposit will reset, the built-up edge is very stable and is growing steadily. This results in faults in dimension and form of the produced parts and increase the manufacturing costs. High temperatures at the cutting edge during machining and the cutting fluid quality show significant influence on the occurrence of the formation of a reaction layer when a trained up edge of a material is dipping in another material. The determination of the temperature dependency of the intermetallic compound formation velocity (Fe-Si-C) with chemical investigations and simulations gave a better understanding of this particular tribo-chemical process. A promising concept by means of an internally and externally cooled cutting insert are presented in this work and are compared to common external cooling. Furthermore, this work will show the interdependence of the coolant quality and the formation of a tribo-chemical reaction layer formation with different aged coolants.