Untersuchungen zum Bohren von Magnesiummatrix-Verbundwerkstoffen

Liedschulte, M.

Wichtige technische Entwicklungen werden durch den Einsatz moderner Werkstoffe ermöglicht. Seitens der Werkstoffwissenschaften und -technik werden große Anstrengungen unternommen, die Gebrauchseigenschaften von Materialien optimal an das jeweilige Anforderungsprofil anzupassen. Die Verbesserung der Gebrauchseigenschaften geht aber vielfach einher mit einer Verschlechterung der fertigungstechnischen Eigenschaften. Um hier die prozesssichere und wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen sicherzustellen muss von Seiten der Fertigungstechnik die Wechselwirkungen moderner Werkstoffe mit den Werkzeugen bei der Bearbeitung untersucht und verstanden werden. Ausgehend von diesen Erkenntnissen können dann die Prozessparameter in weiteren Optimierungsschritten gezielt hinsichtlich Wirtschaftlichkeit angepasst werden.

Die vorliegende Arbeit stellt für die Gruppe der bisher wenig verbreiteten Magnesiummatrix-Verbundwerkstoffe eine erste umfassende Darstellung zur spanenden Bearbeitung am Beispiel des Bohrens dar. Diese Werkstoffgruppe verursacht aufgrund ihres Aufbaus, sie bestehen aus einer Magnesiumlegierung und keramischen Verstärkungskomponenten, einen erheblichen Werkzeugverschleiß bei der spanenden Bearbeitung. Anhand von Spanwurzel- und rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen werden die wirksamen Verschleißmechanismen analysiert. In grundlegenden Bearbeitungsversuchen wird die Eignung gängiger Schneidstoffe und Beschichtungen bewertet, wobei als primäres Kriterium der Werkzeugverschleiß dient. Darauf aufbauend erfolgt mit geeigneten Schneidstoffen eine Optimierung der Parameter Schnittgeschwindigkeit und Vorschub. Ergänzt wird dies durch Bearbeitungsversuche unter Variation der Verbundwerkstoff-Parameter: Matrixlegierung, Volumenanteil, Art und Größe der Verstärkungskomponenten. Neben dem Werkzeugverschleiß werden die mechanische Werkzeugbeanspruchung, sowie die erreichte Bohrungsqualität in Abhängigkeit der untersuchten Prozessgrößen und –parameter diskutiert.

Veröffentlicht als

Dissertation, Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2003, ISBN 3-8027-8719-6