Untersuchung des Kaltgasspritzens zur Herstellung von cBN-Metall-Verbundschichten und deren Qualifizierung zum Einsatz als Schleifwerkzeug

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Tillmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525767050

Das übergeordnete Ziel des geplanten Forschungsvorhabens besteht in der Erzeugung von cBN-Metall-Verbundschichten und deren Qualifizierung als alternativer Schleifbelag für die Oberflächenkonditionierung. Um innovative, individuelle und anwendungsangepasste Schleifwerkzeuge zu erzeugen, steht als alternatives Herstellungsverfahren das thermische Spritzen im Fokus des Vorhabens. Die Anwendung des Kaltgasspritzens ermöglicht die Erzeugung von Hartstoff-Metall-Verbundschichten mit verschiedenen Körnungen und Bindermaterialien. Die Qualifizierung dieser Schichten zum Einsatz in Schleifwerkzeugen erfordert umfangreiche Grundlagenuntersuchungen. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen stellen cBN-Metall-Verbundschichten dar, die für die schleiftechnologische Bearbeitung von Wälzlagerstahl Anwendung finden sollen. Hinsichtlich des thermischen Spritzens ist zunächst die Erarbeitung des Verständnisses der Einbindung von cBN-Partikeln für die Schichtentwicklung und die Schichteigenschaften von Relevanz, um eine für den Schleifprozess geeignete Struktur der Schleifbeläge einzustellen. Wesentliche Fragestellungen bestehen hinsichtlich der Haftung und der Porosität der cBN-Metall-Verbundschichten. Um die neuartigen Hartstoff-Metall-Verbundschichten als Schleifwerkzeug zu qualifizieren, sind zunächst grundlegende Untersuchungen hinsichtlich der Einsatzvorbereitung entsprechender Schleifwerkzeuge notwendig, um eine für den Schleifprozess erforderliche Genauigkeit und Profilierung zu erzeugen sowie eine geeignete Wirktopographie der Schleifbeläge einzustellen. Über das Konditionieren hinaus erfolgt im Anschluss eine Analyse des Einsatzverhaltens der cBN-Metall-Verbundschichten bei der Schleifbearbeitung von Wälzlagerstahl. Als Ergebnisgrößen werden unter anderem die mechanische Belastung sowie die Oberflächentopographie im Schleifprozess beurteilt. Darüber hinaus ist eine detaillierte Analyse des Verschleißverhaltens der Schleifwerkzeuge sowohl makroskopisch als auch mikroskopisch notwendig, was eine umfassende Charakterisierung der Verbundschichten sowohl vor als auch nach Einsatz erfordert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Pulverförderer