SFB1368 C04 – Bearbeitungskonzepte für die sauerstofffreie Feinbearbeitung

Das Schleifen von Titanlegierungen, wie sie in der Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik eingesetzt werden, stellt aufgrund der hohen chemischen Reaktivität und geringen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs eine große Herausforderung dar. Der im Prozess vorhandene Sauerstoff beeinflusst maßgeblich Reibung, Verschleiß und Materialtrennung, was zu instabilen Prozessen, erhöhtem Werkzeugverschleiß und verringerter Oberflächenqualität führt. Für Unternehmen, die Titanbauteile mit hohen Anforderungen an Präzision und Oberflächengüte fertigen, ist ein besseres Verständnis dieser Einflüsse entscheidend, um Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Durch die Untersuchung des Schleifens unter sauerstofffreien Bedingungen werden die tribomechanischen und thermochemischen Mechanismen des Prozesses gezielt analysiert. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Entwicklung optimierter Schleifstrategien, die Werkzeugstandzeiten verlängern, Bearbeitungskosten senken und die Qualität von Titanbauteilen verbessern.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist es, den Einfluss des Sauerstoffs auf die Mechanismen der Materialtrennung und des Werkzeugverschleißes beim Schleifen von Titanlegierungen zu erforschen. Durch Experimente unter sauerstofffreien Bedingungen werden die tribomechanischen und thermochemischen Prozesse zwischen Schleifkorn, Werkstück und Atmosphäre analysiert. Auf dieser Grundlage sollen Modelle und Strategien entwickelt werden, um den Einfluss des Sauerstoffs auf Reibung, Verschleiß und Prozessstabilität gezielt zu kontrollieren. Damit wird ein Beitrag zur Optimierung von Schleifprozessen bei reaktiven Werkstoffen geleistet und die Grundlage für eine effiziente, reproduzierbare und qualitativ hochwertige Bearbeitung geschaffen.

Vorteile

• Erhöhte Prozesssicherheit beim Schleifen von Titan
• Längere Werkzeugstandzeiten
• Gezielt einstellbare Bauteileigenschaften

 Vorgehen 

Im Projekt werden experimentelle und modellbasierte Ansätze kombiniert, um den Einfluss des Sauerstoffs auf das Schleifverhalten von Ti-6Al-4V zu untersuchen. Dazu werden Einzelkornritzversuche sowie Schleifversuche unter definierten atmosphärischen Bedingungen (Luft, Argon, sauerstofffrei) durchgeführt. Ergänzend werden numerische Simulationen eingesetzt, um die tribomechanischen und thermischen Wechselwirkungen zwischen Schleifkorn, Werkstück und Atmosphäre zu analysieren. Die experimentellen Ergebnisse dienen der Validierung der Modelle und der Ableitung von Strategien zur Prozessoptimierung.

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