Institute of Production Engineering and Machine Tools Research Publications
Einfluss von Sauerstoff auf das Schleifen von Titan

Einfluss von Sauerstoff auf das Schleifen von Titan

Categories Bücher
Year 2022
Authors Denkena, B., Bergmann, B., Hansen, N.:
Published in Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen und Polieren (2022), Nr. 70, Hrsg Hoffmeister, H.-W., Denkena, B., S. 38-48.
Description

Im Hinblick auf wirtschaftlich effiziente Fertigungsprozesse und die Qualität von bearbeiteten Bauteilen steigen die Anforderungen an die Produktionstechnik stetig, weswegen Fertigungsprozesse kontinuierlich weiterentwickelt werden müssen. Bei der spanenden Präzisionsbearbeitung ist u. a. die Oberflächenqualität von Bauteilen eine wichtige Bewertungsgröße. Das am häufigsten verwendete Endbearbeitungsverfahren ist das Schleifen, da es besonders hohe Oberflächenqualitäten ermöglicht [1-3]. Durch den Verschleiß von Werkzeugen wird die Wirtschaftlichkeit von Schleifprozessen jedoch begrenzt. Besonders das Schleifen von schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Titan kann zu erhöhtem Schleifwerkzeugverschleiß führen, was wiederum einen Anstieg der Herstellungskosten verursacht [4]. Es wird davon ausgegangen, dass vor allem Oxidationsvorgänge bei der Bearbeitung von Titan eine wichtige Rolle für den Werkzeugverschleiß spielen. Dennoch ist Titan von besonderer industrieller Bedeutung, da es aufgrund der geringen Dichte und gleichzeitig hohen Festigkeit in vielen Branchen (u. a. Luft- und Raumfahrt) für Strukturbauteile verwendet wird [5]. Da Titan eine besonders hohe Sauerstoffaffinität aufweist, neigt der Werkstoff zu starkem Oxidationsverhalten, welches bereits bei normaler Luftatmosphäre und Raumtemperatur zu beobachten ist. Besonders durch höhere Temperaturen wird dieser Effekt verstärkt und führt beim Schleifen zu einer deutlichen Aufhärtung der Bauteiloberfläche und einer Versprödung der Bauteilrandzone [6]. Dies resultiert wiederum in verstärktem Werkzeugverschleiß sowie auch verminderten Oberflächenqualitäten der Bauteile [4]. Ein Ansatz zur Vermeidung dieser Oxidationsprozesse ist die Eliminierung des Sauerstoffgehalts in der Bearbeitungsatmosphäre, wodurch die Produktivität des Schleifprozesses gesteigert werden könnte. Dieser Ansatz wird am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen innerhalb des „Sonderforschungsbereichs 1368 TP C04“ untersucht. Im Folgenden wird aufgezeigt, welchen Einfluss der Sauerstoffgehalt auf den Schleifprozess und die resultierenden Randzoneneigenschaften von Titanwerkstücken hat, da es hierzu bisher noch keine wissenschaftlichen Untersuchungen gibt.

ISBN 978-3-8027-3176-1