Formgedächtnistechnik - Prozessgestaltung beim Drehen und Bohren von NiTi-Formgedächtnislegierungen

Buschka, M.

Wichtige technische Entwicklungen werden durch den Einsatz moderner Werkstoffe ermöglicht. Seitens der Werkstoffwissenschaften und -technik werden große Anstrengungen unternommen, die Gebrauchseigenschaften von Materialien auf ein auf das Bauteil wirkende Bearbeitungskollektiv speziell anzupassen. Häufig führt jedoch die Verbesserung der Gebrauchseigenschaften zu einer Verschlechterung der fertigungstechnischen Eigenschaften. Zum Gewährleisten einer prozesssicheren und wirtschaftlichen Herstellung von Bauteilen muss seitens der Fertigungstechnik das Verhalten moderner Werkstoffe bei der Bearbeitung selbst auf mikrostruktureller Ebene untersucht und verstanden werden. Ausgehend von solchen Erkenntnissen können die Prozessparameter speziell auf das Maschinenverhalten hin gewählt bzw. durch weitere Entwicklungsschritte gezielt angepasst werden.

Die vorliegende Arbeit zeigt für die Funktionswerkstoffe NiTi-Formgedächtnislegierungen eine systematische Entwicklung zur Prozessgestaltung beim Drehen und Bohren der Materialien. Ausgehend von einer umreißenden Darstellung der Formgedächtnislegierungen gliedert sich die Arbeit in zwei Teile. Im ersten Teil werden Grundlagenuntersuchungen zum Drehen und Bohren gezeigt. Die bearbeiteten Arbeitspunkte reichen von der geeigneten Werkzeug- und Schnittparameterauswahl, der Bearbeitung verschiedener martensitischer und austenitischer Legierungen bis hin zur Warmzerspanung und Spanbildung. Es werden auch vergleichende Ergebnisse zur Bearbeitung verschiedener konventioneller Strukturwerkstoffe beschrieben. Die Beurteilung der Zerspanbarkeit erfolgt anhand der Zerspankräfte und der daraus ermittelten spezifischen Schnittenergie, des Werkzeugverschleißes, der Oberflächen- und Randzonenqualität sowie der Gratbildung und der Späne. Im zweiten Teil wird ausgehend von den erarbeiteten zerspantechnologischen Grundlagen zum Drehen und Bohren von NiTi-Legierungen die Herstellung von NiTiNb-Rohrverbindungshülsen beschrieben. Durch diese systematische Untersuchung konnte eine deutliche Verbesserung der spanenden Bearbeitbarkeit von NiTi-Formgedächtnislegierungen erreicht werden.

Veröffentlicht als

Dissertation, Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2002, ISBN 3-8027-8715-3