Modellversuche zur Drehbearbeitung metallischer Werkstoffe:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 2]
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| adam_text | Titel: Modellversuche zur Drehbearbeitung metallischer Werkstoffe
Autor: Liu, Jingrong
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VW M. Sc. Jingrong Liu, Bochum Institut für Werkstoffe Lehrstuhl für Werkstofftechnik (Prof. Dr.-Ing. Hans Berns) Ruhr-Universität Bochum Modellversuche zur Drehbearbeitung metallischer Werkstoffe Reihe 2 : Fertigungstechnik Nr. 376 VW VERLAG
Inhaltverzeichnis _V 1 Einleitung ............................................. 1 1.1 Stand der Kenntnis ....................................... 2 1.1.1 Surface Integrity ......................................... 2 1.1.2 Schneidstoffe ........................................... 6 1.1.3 Schneidstoffverschleiß ..................................... 8 1.1.4 Theoretische Modellierung des Zerspanprozeses ................ 11 1.2 Ziel und Weg........................................... 13 2 Versuchsdurchführung................................... 16 2.1 Modellversuche zum Zerspanungsvorgang ..................... 16 2.1.1 Im Pendelversuch gespante Werkstoffe........................ 16 2.1.2 Wärmebehandlung und Gefüge.............................. 17 2.1.3 Aufbau des Pendelversuches ............................... 18 2.1.4 Untersuchungen nach dem Pendelversuch...................... 20 2.1.5 Untersuchungen zur Spanbildung............................ 21 2.2 Modellversuche zum Verschleißwiderstand von Schneidstoffe ........ 22 2.2.1 Auswahl und Gefüge der PCBN-Schneidstoffe................... 22 2.2.2 Warmhärtemessungen an PCBN-Schneidstoffen.................. 23 2.2.3 Warmritzversuche an PCBN-Schneidstoffen..................... 23 2.2.4 Gleitverschleiß.......................................... 24 2.2.5 Diffusionsversuche....................................... 25 3. Versuchsergebnisse .................................... 27 3.1 Zerspanvorgang im Pendelversuch........................... 27 3.1.1 Zusammenhang von Schnittarbeit und Masseverlust bzw. Spanungstiefe 27 3.1.2 Zerspankräfte .......................................... 29 3.1.3 Oberflächengüte der gependelten Proben ...................... 32 3.1.4 Gefüge-und Härteänderung unterhalb der gespanten Randzone...... 33 3.1.5 Kontaktzone auf der Spanfläche............................. 34 3.1.6 Spanbetrachtung........................................ 35
VI_ Inhaltverzeichnis 3.2 Energetische Betrachtung des Zerspanprozesses................. 36 3.2.1 Schnittarbeit und -kräfte .................................. 37 3.2.2 Scherwinkel............................................ 37 3.2.3 Kontaktlänge........................................... 38 3.3 Modellversuche zum Verschleißwiderstand von Schneidstoffe ........ 38 3.3.1 Aufbau und Zusammensetzung der Schneidstoffe ................ 38 3.3.2 Warmhärte der Schneidstoffe ............................... 39 3.3.3 Warmritzversuche ....................................... 40 3.3.4 Warmverschleißversuche .................................. 42 3.3.5 Diffusionsversuche....................................... 43 4 Diskussion............................................ 46 4.1 Werkstoffverhalten im Pendelversuch.......................... 46 4.1.1 Spanausbildung......................................... 46 4.1.2 Zerspankräfte und Schnittarbeit im Pendelversuch ................ 53 4.1.3 Surface Integrity (Randzonenbeeinflussung)..................... 56 4.1.4 Wechselwirkung zwischen Schneid-und Werkstoff................ 59 4.2 Erstellung eines Modells zum Spanbildungsprozeß................ 61 4.2.1 Energiebilanz des Pendelversuchs ........................... 61 4.2.2 Ermittlung der Scherspannung .............................. 63 4.2.3 Berechnung der Temperaturerhöhung in der Scherzone............ 65 4.2.4 Verteilung der flächenbezogenen Reibenergie auf die Span- und Freifläche 66 4.3 Verschleißverhalten der PCBN-Schneidstoffe .................... 70 4.3.1 Verschleißerscheinungsformen der PCBN-Schneidstoffe............ 70 4.3.2 Furchungsverschleiß der PCBN-Schneidstoffe ................... 71 4.3.3 Verschleiß durch Adhäsion der PCBN-Schneidstoffe............... 73 4.3.4 Diffusionsverschleiß der PCBN-Schneidstoffe.................... 75 4.3.5 Beurteilung der PCBN-Schneidstoffe und Folgerungen für die Praxis ... 78
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Inhaltverzeichnis ___V 1 Einleitung ............................................. 1 1.1 Stand der Kenntnis ....................................... 2 1.1.1 Surface Integrity ......................................... 2 1.1.2 Schneidstoffe ........................................... 6 1.1.3 Schneidstoffverschleiß ..................................... 8 1.1.4 Theoretische Modellierung des Zerspanprozeses ................ 11 1.2 Ziel und Weg........................................... 13 2 Versuchsdurchführung................................... 16 2.1 Modellversuche zum Zerspanungsvorgang ..................... 16 2.1.1 Im Pendelversuch gespante Werkstoffe........................ 16 2.1.2 Wärmebehandlung und Gefüge.............................. 17 2.1.3 Aufbau des Pendelversuches ............................... 18 2.1.4 Untersuchungen nach dem Pendelversuch...................... 20 2.1.5 Untersuchungen zur Spanbildung............................ 21 2.2 Modellversuche zum Verschleißwiderstand von Schneidstoffe ........ 22 2.2.1 Auswahl und Gefüge der PCBN-Schneidstoffe................... 22 2.2.2 Warmhärtemessungen an PCBN-Schneidstoffen.................. 23 2.2.3 Warmritzversuche an PCBN-Schneidstoffen..................... 23 2.2.4 Gleitverschleiß.......................................... 24 2.2.5 Diffusionsversuche....................................... 25 3. Versuchsergebnisse .................................... 27 3.1 Zerspanvorgang im Pendelversuch........................... 27 3.1.1 Zusammenhang von Schnittarbeit und Masseverlust bzw. Spanungstiefe 27 3.1.2 Zerspankräfte .......................................... 29 3.1.3 Oberflächengüte der gependelten Proben ...................... 32 3.1.4 Gefüge-und Härteänderung unterhalb der gespanten Randzone...... 33 3.1.5 Kontaktzone auf der Spanfläche............................. 34 3.1.6 Spanbetrachtung........................................ 35
VI_ Inhaltverzeichnis 3.2 Energetische Betrachtung des Zerspanprozesses................. 36 3.2.1 Schnittarbeit und -kräfte .................................. 37 3.2.2 Scherwinkel............................................ 37 3.2.3 Kontaktlänge........................................... 38 3.3 Modellversuche zum Verschleißwiderstand von Schneidstoffe ........ 38 3.3.1 Aufbau und Zusammensetzung der Schneidstoffe ................ 38 3.3.2 Warmhärte der Schneidstoffe ............................... 39 3.3.3 Warmritzversuche ....................................... 40 3.3.4 Warmverschleißversuche .................................. 42 3.3.5 Diffusionsversuche....................................... 43 4 Diskussion............................................ 46 4.1 Werkstoffverhalten im Pendelversuch.......................... 46 4.1.1 Spanausbildung......................................... 46 4.1.2 Zerspankräfte und Schnittarbeit im Pendelversuch ................ 53 4.1.3 Surface Integrity (Randzonenbeeinflussung)..................... 56 4.1.4 Wechselwirkung zwischen Schneid-und Werkstoff................ 59 4.2 Erstellung eines Modells zum Spanbildungsprozeß................ 61 4.2.1 Energiebilanz des Pendelversuchs ........................... 61 4.2.2 Ermittlung der Scherspannung .............................. 63 4.2.3 Berechnung der Temperaturerhöhung in der Scherzone............ 65 4.2.4 Verteilung der flächenbezogenen Reibenergie auf die Span- und Freifläche 66 4.3 Verschleißverhalten der PCBN-Schneidstoffe .................... 70 4.3.1 Verschleißerscheinungsformen der PCBN-Schneidstoffe............ 70 4.3.2 Furchungsverschleiß der PCBN-Schneidstoffe ................... 71 4.3.3 Verschleiß durch Adhäsion der PCBN-Schneidstoffe............... 73 4.3.4 Diffusionsverschleiß der PCBN-Schneidstoffe.................... 75 4.3.5 Beurteilung der PCBN-Schneidstoffe und Folgerungen für die Praxis ... 78
Inhaltverzeichnis _VH 5 Zusammenfassung...................................... 80 5.1 Modellversuch zum Zerspanungsprozeß ....................... 80 5.2 Modellversuch zum Schneidstoffverschleiß...................... 81 6 Tabellen.............................................. 83 7 Bilder................................................105 8 Literatur..............................................201
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