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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Gezielte Oberflächenkonditionierung von 100Cr6 beim kryogenen Hartdrehen durch modellbasierte Prozessvorsteuerung und Prozessregelung

Mittwoch (18.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Gartensaal

Als formgebender Endbearbeitungsprozess ist das Drehen ein etabliertes Verfahren der industriellen Fertigung. Durch die gezielte Beeinflussung des Werkstückrandschichtzustandes, z.B. bezüglich der Eigenspannungen oder der lokalen Mikrostruktur, lassen sich funktionale Bauteileigenschaften wie Verschleißbeständigkeit und Ermüdungslebensdauer verbessern. Die hierfür erforderliche, dynamische Anpassung der Prozessstellgrößen wie Werkzeugvorschub oder -zustellung ist bisher nicht möglich, da die quantitativen Zusammenhänge zwischen Randschicht und Stellgrößen nicht hinreichend bekannt und erforderliche Messgrößen in-process nicht erfassbar sind. Somit können prozesstypische Störgrößen wie Werkzeugverschleiß und Chargeneinflüsse nicht unmittelbar kompensiert werden. Zur Untersuchung wurden Proben aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6, im gehärteten und angelassenen Zustand, mittels kryogenem Hartdrehen endbearbeitet. Es werden Korrelationen zwischen in-process erfassbaren Messgrößen, Randschichteigenschaften und Stellgrößen erstellt, auf deren Basis mathematische Modelle zur Abschätzung der nicht in-process messbaren, aber zur dynamischen Prozessregelung notwendigen Größen entwickelt werden. Eine Charakterisierung der Randschichtzustände wurde vorgenommen, um den Einfluss unterschiedlicher Kombinationen aus Stell- und Störgrößen quantifizieren zu können und somit Grundlagen zur Modellbildung der angesprochenen Zusammenhänge zu legen. Die gezielt erzeugten Störgrößen wurden durch unterschiedliche Anlasszeiten in der Wärmebehandlung sowie verschiedene Verschleißzustände der Wendeschneidplatten generiert. Die endbearbeiteten Proben wurden lichtmikroskopisch und mittels Eindringprüfung untersucht, um mikrostrukturelle Veränderungen, hervorgerufen durch den Drehprozess, zu charakterisieren. An ausgewählten Proben werden rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen zur Charakterisierung der Korn- und Ausscheidungsmorphologie sowie der Restaustenitumwandlung im Randschichtgefüge durchgeführt. Die Versetzungsstruktur wird anhand von Electron Channelling Contrast Images im Probenquerschnitt und an mittels fokussierter Ionenstrahlung präparierten Lamellen analysiert. Die Eigenspannungsprofile der Randschicht sowie die vorliegenden Phasen werden röntgenografisch quantifiziert.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Werner Ankener
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Tilmann Beck
    TU Kaiserslautern
  • Dr. Marek Smaga
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Jörg Seewig
    TU Kaiserslautern
  • Julian Uebel
    TU Kaiserslautern
  • Stephan Basten
    TU Kaiserslautern
  • Dr. Benjamin Kirsch
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Jan C. Aurich
    TU Kaiserslautern