Laseroberflächenstrukturierte Hartmetalle für den Einsatz in abrasiven Bearbeitungsprozessen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Shiqi Fang
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425923019

Die Schneidwirkung von abrasiven Werkzeugen steht direkt in Zusammenhang mit ihrer intrinsischen Oberflächentopographie, die sich aus den hervorstehenden Schleifkörnern an der Werkzeugoberfläche ergibt. Das grundlegende Konzept dieses Projekts beruht auf der Untersuchung des Verhaltens einzelner Schleifkörner in den abrasiven Bearbeitungsprozessen. Jedoch ist es nicht einfach, die Einflüsse anderer benachbarten Schleifkörner auf die zugehörigen Schneidflächen auszuschließen. Von daher ist es sinnvoll, einen Ansatz zu konzipieren, um einzelne Körner auf den Werkzeugschneidflächen zu isolieren oder herzustellen. In dieser Hinsicht könnte die Verwendung konventioneller harter Materialien, z.B. Wolframkarbid, als eine Alternativen für teure Werkzeugmaterialien sein, solange die Oberflächentopographiemerkmale heutiger abrasiven Werkzeuge in den entsprechenden Längenmaßstäben reproduziert werden können und die mechanischen Eigenschaften ebenfalls die Schneidanforderungen erfüllen können.In einer vorangegangenen Untersuchung abrasiver Werkzeuge (CBN-Honleiste als Beispiel) wurden die topographische Eigenschaften, insbesondere die Geometrie und die Verteilungen der überstehenden Körner auf den Schnittflächen statistisch charakterisiert. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen wird die Oberflächentopographie der neuen Hartmetallwerkzeuge konzipiert und entworfen. Anschließend werden die geometrischen Merkmale mit Hilfe der fortschrittlichen LST-Technologie (Laser Surface Texturing) auf Hartmetallen reproduziert. Ergebnisse vorangegangener Grundlagenuntersuchungen von Laser-Material-Reaktionsmechanismen sind die Basis für die LST Prozessauslegung, um hohe geometrische Präzision zu erreichen, Oberflächenintegrität zu verbessern und Oberflächenschäden zu vermeiden. Danach sollen die mechanischen Eigenschaften der neuartigen Hartmetallwerkzeuge durch Beschichtungstechnologie verbessert werden. Die Kompatibilität der Beschichtungen mit den laserbearbeiteten Oberflächen soll untersucht und verbessert. Schließlich wird das Leistungsvermögen der neuen Werkzeuge im Vergleich zu anderen abrasiven Werkzeugen durch verschiedene Methoden validiert, einschließlich Zerspanungsversuchen, tribologischen Versuchen und Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen