Phänomenologische Untersuchung der technologischen Grenzen beim funkenerosiven Senken mit niedrigen Entladeenergien und Werkzeugelektroden aus Graphit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496148524

Die Auswahl eines geeigneten Werkzeugelektrodenwerkstoffs für das funkenerosive Senken ist an unterschiedliche Randbedingungen des Prozesses gebunden. Eine wirtschaftliche Fertigung erfordert eine hohe Abtragrate bei einem gleichzeitig möglichst niedrigen relativen Verschleiß. Durch das physikalische Abtragprinzip ergibt sich damit die Notwendigkeit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, spezifischen Wärmekapazität und eines hohen Schmelzpunktes, zur Gewährleistung bestmöglicher Entladecharakteristiken und Wärmeabfuhr an der Werkzeugelektrode. Die Erzeugung komplexer und feiner Strukturen, wie von langen, dünnen Stegen mit geringen Wandstärken, erfordert eine ausreichende mechanische Festigkeit der Strukturen. Aufgrund des lokal hohen Wärmeeintrags während des Funkenerosionsprozesses ist zudem ein geringer Wärmeausdehnungskoeffizient zur Erreichung hoher Formgenauigkeiten empfehlenswert. Graphit wird daher als Werkzeugelektrodenwerkstoff vor allem in der funkenerosiven Schruppbearbeitung eingesetzt, wo diese Werkstoffgruppe eine nahezu verschleißfreie Bearbeitung bei hohen Abtragraten ermöglicht. Im Bereich des funkenerosiven Schlichtens und der Feinbearbeitung ist bei Graphit, wie auch bei anderen Werkstoffen, ein starker Anstieg des relativen Verschleißes zu bemerken. Dieser fällt für Graphit besonders hoch aus, was einen wirtschaftlichen Einsatz von Graphitelektroden in der Schlichtbearbeitung kaum ermöglicht. In eigens durchgeführten Vorversuchen konnte allerdings ein gegenteiliges Verschleißverhalten beobachtet werden, welches vom Stand der Technik nicht beschrieben wird. Ziel des Forschungsprojekts ist daher die Beschreibung von Verschleißphänomenen sowie die Validierung von unterschiedlichen Graphiten als Werkstoff für Senkelektroden in der Schlichtbearbeitung sowie die Identifizierung von geeigneten Prozessparametern für die Schlicht und Polierbearbeitung von Stahlwerkstoffen. Dabei sollen auch die minimal erreichbaren Oberflächenrauheitskennwerte ermittelt werden. Durch die wissenschaftliche Analyse der Zusammensetzung der Graphitwerkstoffe und der grundlegenden Untersuchung des EDM-Prozessverhaltens können weitreichende Erkenntnisse im Bereich der Produktionstechnik gewonnen werden. Diese Erkenntnisse ermöglichen einen Anstieg der Produktivität im Anwendungsbereich der Funkenerosion, da aufgrund des erlangten Wissens die Vorteile von Graphitwerkstoffen auch in Schlichtprozessen optimal genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen