Zielgerichtete, kryogene Prozessauslegung

von Michael Schneeweiß, Jan Glühmann, IfP HS Zwickau von 05. September 2018
Beispiele für die kryogene Zerspanung von TiAl6V4 mit Kohlenstoffdioxid
Die bisherigen, umfangreichen Untersuchungen zur kryogenen Zerspanung mit Kohlenstoffdioxid (CO2) ermöglichen die Entwicklung einer Entscheidungsgröße, die in Abhängigkeit des zu zerspanenden Materials das Potenzial des Kryogeneinsatzes aufzeigt.

Schon zu Beginn der Spanungstechnologieentwicklung kann die Entscheidung für oder gegen den CO2-Einsatz getroffen und somit eine effiziente Technologiegestaltung realisiert werden.

Einleitung

Intensive Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der kryogenen Zerspanung zeigten in den letzten Jahren das enorme Potenzial kryogener Kühlkonzepte. Durch den Einsatz von bspw. Stickstoff, Helium oder aber Kohlenstoffdioxid kann die Temperatur in der Spanbildungszone derart abgesenkt werden, dass sich positive Effekte hinsichtlich des Werkzeugverschleißes und somit der Werkzeugstandzeit ergeben. Die Reduktion der thermischen Belastung an der Schneide ermöglicht weiterhin eine drastische Anhebung der Schnittgeschwindigkeit, so dass sich auch im Hinblick auf die zeitabhängigen Kosten wesentliche Vorteile ergeben (s. Abb. 1)

Um die kryogene Prozesskühlung effektiv nutzen zu können, müsste schon zum Zeitpunkt der Spanungstechnologieentwicklung bekannt sein, unter welchen Bedingungen der Kryogeneinsatz zu positiven Effekten führt. Da sich alle bisherigen Untersuchungen aber immer auf spezielle Werkstoffe (zumeist schwer spanbare Materialien), ausgewählte Schnittbedingungen, Werkzeuge und Verfahren beziehen, kann keine allgemeingültige Aussage abgeleitet werden. Infolge dessen sind aufwendige, experimentelle Vorbetrachtungen bei neuartigen Bearbeitungsaufgaben unumgänglich. Vor diesem Hintergrund wurden Einflussfaktoren auf die positive Wirkung des Kryogens CO2 analysiert und im Besonderen der Werkstoffeinfluss betrachtet.

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