Fundamental analysis of ultrasonic assisted metal cutting of gamma titanium aluminid alloys

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5418795

Intermetallische Titanaluminide zeichnen sich durch geringe Dichte, hohen Schmelzpunkt sowie hohe Korrosionsbeständigkeit, hohen Kriechwiderstand und hohe Zugfestigkeit bis zu einem Temperaturbereich von 750°C aus. Diese Eigenschaften prädestinieren derartige Werkstoffe für Anwendungen im Turbinen- und Motorenbau. Nachteilig wirken sich die geringe Duktilität bei Raumtemperatur und die im Vergleich zu Stahl geringe Wärmeleitfähigkeit auf die Zerspanbarkeit und auf die Bauteileigenschaften aus. Ungünstige Randzonenstrukturen und Risse können durch konventionelle Zerspanung der Verfahrensvarianten Drehen, Fräsen und Bohren bisher nicht prozesssicher vermieden werden.Erste Untersuchungen zeigen einen positiven Einfluss durch eine modifizierte Verfahrenskinematik, bei der der Zerspanungsprozess von einer definierten Schwingung überlagert wird. Insbesondere auf die Oberflächenqualität und Randzonenausprägung der Bauteile ist diese modifizierte Kinematik erfolgversprechend. Der Schwerpunkt der beantragten Arbeiten besteht daher darin, in systematischen Untersuchungen zur ultraschallunterstützten Zerspanung von Titanaluminiden die komplexen Wechselwirkungen zwischen Werkstoff, Werkzeug und Prozess zu klären. Die Ergebnisse der Arbeiten sollen dazu beitragen, aufbauend auf den zu erarbeitenden technologischen Grundlagen, Richtwerte für die ultraschallunterstützte Zerspanung von Titanaluminiden bereitstellen zu können und damit den wirtschaftlichen Einsatz dieses Hochleistungswerkstoffes zu ermöglichen. Die erarbeiteten Grundlagen sollen gleichzeitig in die Modellbildung einer modifizierte Zerspanungskinematik einfließen, die ebenfalls als Ergebnis der durchgeführten Forschungen stehen soll.

• DFG Programme: Research Grants