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Sauerstofffreie Zerspanung von Titanlegierungen

Sauerstofffreie Zerspanung von Titanlegierungen

© IFW
Chemische Mechanismen bei der Titanzerspanung
Leaders:  Marc-André Dittrich
Email:  Schaper@ifw.uni-hannover.de
Year:  2020
Date:  15-05-20
Sponsors:  DFG
Lifespan:  1/2020 – 12/2023

In der heutigen Zeit besitzen Titanlegierungen aufgrund ihrer Eigenschaften ein weites Einsatzspektrum innerhalb hoch technologischer Anwendungsgebiete, von der Medizintechnik bis zur Raumfahrt. Bei der spanenden Bearbeitung entstehen jedoch hohe Temperaturen im Bereich der Wirkstelle zwischen Werkzeug und Werkstück. Die hohen Temperaturen und die Anwesenheit von Sauerstoff fördern die Bildung von Oxidschichten auf dem Werkzeug und bewirken eine starke Ausprägung adhäsiven Verschleißes. Die sich bildenden Oxidschichten werden aufgrund der Relativbewegung zueinander mechanisch zerstört und tragen damit in großem Maße zum Werkzeugverschleiß bei. Als Folge der hohen Temperaturen während der Zerspanung kommt es zudem zu tribochemischen Reaktionen zwischen den Wirkpartnern. Eine Kontamination der Späne mit Sauerstoff und anderen Elementen verhindert zudem die Wiederverwertung von Titanspänen und stellt somit eine zusätzliche Einschränkung der Ressourceneffizienz der gesamten Prozesskette dar. Wird die Oxidation bei hoch reaktiven Materialien durch die Abwesenheit von Sauerstoff unterdrückt, ist die Reduktion des adhäsiven Verschleißes zu erwarten. Darüber hinaus können Oberflächenreaktionen hervorgerufen werden, die bisher nicht möglich waren und eine Wiederverwertung von Titanspänen realisiert werden. Bisherige Forschungsarbeiten zu Fertigungsprozessen unter Schutzgasatmosphäre sind aufgrund des Restsauerstoffgehaltes innerhalb der Schutzgase nicht ausreichend, um grundlegenden Verständnis der Auswirkung von Sauerstoffabwesenheit auf Fertigungsprozesse zu erlangen.

Das Ziel des Teilprojektes ist daher, eine grundlagenorientierte Kenntnis der Wirkzusammenhänge zwischen der Umgebungsatmosphäre des Zerspanprozesses, resultierender oxidationsbedinger Verschleißeffekte und der Beeinflussung und Einstellung von Reaktionsprodukten auf der Bauteiloberfläche zu erlangen. Dazu werden Wechselwirkungen zwischen Werkzeug und dem Werkstück aus Titan in Abhängigkeit der Umgebungsatmosphäre betrachtet und mit den Einsatzbedingungen beim Drehen und Fräsen korreliert.

 

 

Kontakt:
Für weitere Informationen steht Ihnen Florian Schaper, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, per E-Mail unter schaper@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.