Neue Methoden zur Entwicklung und Herstellung von Hochleistungswerkzeugen für die Bohrbearbeitung von Inconel 718

Bücker, Milan

Neue Methoden zur Entwicklung und Herstellung von Hochleistungswerkzeugen für die Bohrbearbeitung von Inconel 718

dc.contributor.advisor	Biermann, Dirk
dc.contributor.author	Bücker, Milan
dc.contributor.referee	Denkena, Berend
dc.date.accepted	2021-08-31
dc.date.accessioned	2021-12-08T14:32:39Z
dc.date.available	2021-12-08T14:32:39Z
dc.date.issued	2021
dc.description.abstract	Zum Fertigen von Bohrungen geringer Durchmesser in Bauteilen aus hochwarmfesten Nickelbasislegierungen kommen in der Regel Werkzeuge aus Hartmetall zum Einsatz. Da diese eine begrenzte Warmfestigkeit aufweisen, müssen die auftretenden Temperaturen gering gehalten werden, um vorzeitigem Werkzeugverschleiß und einer Beeinträchtigung der Bohrungsqualität vorzubeugen. Durch die erschwerte Zugänglichkeit der Wirkstelle beim Bohren sind die Möglichkeiten zur effektiven Prozesskühlung zusätzlich eingeschränkt. Daher können bislang nur moderate Schnittwerte eingesetzt werden, wodurch die Produktivität limitiert ist. Frühere Arbeiten konnten aufzeigen, dass ein Absatz in die Freifläche von Zerspanwerkzeugen den auftretenden Verschleiß reduziert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde dieses Konzept einer Freiflächenmodifikation weiterentwickelt. Dazu wurden zunächst Referenzversuche durchgeführt, um die lokalen Schneidenbelastungen zu analysieren. Untersucht wurde, neben dem Verschleißverhalten der Werkzeuge, insbesondere das thermomechanische Belastungskollektiv. Die Erkenntnisse dienten anschließend als Eingangsdaten für die simulationsgestützte Auslegung. Mit ihrer Hilfe wurde zunächst eine Werkzeugmodifikation mit großvolumigem Absatz an der Freifläche ausgelegt. So modifizierte Werkzeuge wiesen in den nachfolgenden Validierungsversuchen signifikante Vorteile im Verschleißverhalten auf. Die Versuchsergebnisse deuteten allerdings darauf hin, dass insbesondere die Schneidenecken hohen Belastungen unterliegen, so dass ihre effektive Kühlung als wichtige Zielgröße identifiziert wurde. Darauf basierend erfolgte eine weiterführende Modifikation des Wendelbohrers durch zusätzliche Strömungskanäle, um den Kühlschmierstofffluss, und damit die Wärmeabfuhr aus dem Prozess, weiter zu verbessern. Auf diese Weise modifizierte Werkzeuge zeigten in anschließenden Untersuchungen erhebliche Standzeitvorteile. Die durchgeführten Analysen belegen, dass die entwickelte Werkzeugmodifikation ein großes Potenzial zur Effizienzsteigerung bei der Bohrbearbeitung hochwarmfester Nickelbasislegierungen besitzt. So ließen sich sowohl die Werkzeuglebensdauer als auch die Qualität der gefertigten Bohrungen signifikant steigern, was auf eine experimentell nachgewiesene Verringerung der Schneidentemperaturen durch Verbesserung der Kühlschmierstoffversorgung zurückzuführen ist. Die erfolgreiche Entwicklung und Umsetzung der Modifikation zeigt, dass diese das Einsatzverhalten von Bohrwerkzeugen grundlegend verbessern kann. Künftige Arbeiten werden darauf abzielen, die auftretenden Wirkmechanismen detaillierter zu untersuchen und die Werkzeugmodifikation auf weitere anspruchsvolle Anwendungsfälle zu übertragen.	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2003/40592
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-22461
dc.language.iso	de	de
dc.relation.ispartofseries	Schriftenreihe des ISF;106
dc.subject	Inconel 718	de
dc.subject	Bohrbearbeitung	de
dc.subject	Nickelbasislegierungen	de
dc.subject	Freiflächenmodifikation	de
dc.subject	Werkzeugmodifikation	de
dc.subject	Zerspanung	de
dc.subject	Werkzeugentwicklung	de
dc.subject	Bohrwerkzeuge	de
dc.subject.ddc	620
dc.subject.ddc	670
dc.subject.rswk	Inconel 718	de
dc.subject.rswk	Bohren	de
dc.subject.rswk	Fließlochformen	de
dc.subject.rswk	Nickellegierung	de
dc.subject.rswk	Freifläche <Technik>	de
dc.subject.rswk	Werkzeug	de
dc.subject.rswk	Bohrwerkzeug	de
dc.subject.rswk	Spanende Bearbeitung	de
dc.title	Neue Methoden zur Entwicklung und Herstellung von Hochleistungswerkzeugen für die Bohrbearbeitung von Inconel 718	de
dc.type	Text	de
dc.type.publicationtype	doctoralThesis	de
dcterms.accessRights	open access
eldorado.secondarypublication	true	de
eldorado.secondarypublication.primarycitation	Bücker, Milan. Neue Methoden zur Entwicklung und Herstellung von Hochleistungswerkzeugen für die Bohrbearbeitung von Inconel 718. Essen: Vulkan-Verlag, 2021	de
eldorado.secondarypublication.primaryidentifier	ISBN 978-3-8027-8922-9	de

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1

Name:: Dissertation_Buecker_PDFA.pdf
Size:: 125.29 MB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: DNB

Download

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1

Name:: license.txt
Size:: 4.85 KB
Format:: Item-specific license agreed upon to submission
Description:

Download

Collections

Institut für Spanende Fertigung