Chapter 2. Einfluss der Werkstoffeigenschaften auf die Spanbildung beim Höchstgeschwindigkeitsspanen

  1. em. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. h.c. mult. H. K. Tönshoff and
  2. Dr.-Ing. C. Hollmann
  1. H. Haferkamp,
  2. A. Henze and
  3. M. Schäperkötter

Published Online: 30 SEP 2005

DOI: 10.1002/3527605142.ch2

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

How to Cite

Haferkamp, H., Henze, A. and Schäperkötter, M. (2004) Einfluss der Werkstoffeigenschaften auf die Spanbildung beim Höchstgeschwindigkeitsspanen, in Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe (eds H. K. Tönshoff and C. Hollmann), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, FRG. doi: 10.1002/3527605142.ch2

Editor Information

  1. Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, Universität Hannover, Schönebecker Allee 2, 30823 Garbsen, Germany

Publication History

  1. Published Online: 30 SEP 2005
  2. Published Print: 14 DEC 2004

ISBN Information

Print ISBN: 9783527312566

Online ISBN: 9783527605149

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Keywords:

  • Höchstgeschwindigkeitsspanen;
  • Spanbildung;
  • Einfluss der Werkstoffeigenschaften

Summary

Das Ziel dieses Beitrags liegt in der Charakterisierung der Verhältnisse in der Spanbildungszone bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung des Vergütungsstahls Ck45 (1.1191) in Abhängigkeit von durch Wärmebehandlungen gezielt eingestellten Werkstoffeigenschaften.Dabei werden insbesondere die Auswirkungen des Zerspanprozesses auf die Ausprägung der Mikrostruktur analysiert. Als Fertigungsprozess wird das Orthogonal-Einstech-Drehen gewählt, die Entnahme der Späne und Spanwurzeln erfolgt aus dem Realprozess.

Die Spanbildung von Ck45 N (normalgeglüht) hat eindeutig dreidimensionalen Charakter. Die Scherbänder können sowohl im Span beginnen und enden, als auch Sprünge aufweisen. Die geometrischen Kenngrößen variieren stark über der Spanbreite. Weiterhin wurde der Einfluss von künstlich eingebrachten Defekten auf die Entstehung von Scherbändern ermittelt. Durch die Anhebung der Ausgangstemperatur wird die relative Erwärmung des Werkstoffes im Bereich des Scherbandes reduziert. In der Folge verschiebt sich das Auftreten von Scherlokalisierungen in Richtung höherer Schnittgeschwindigkeiten. Die transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchungen zeigen, dass die Verformung beim Zerspanprozess im Material zunächst eine inhomogene Versetzungsstruktur hervorruft. Anschließend entwickeln sich die Scherbänder nach einer Zellstrukturbildung aus Subkörnern und Mikrobändern. Das Gefüge zwischen den Bändern ist wenig verformt. In den Scherbändern finden keine nachweisbaren Phasenumwandlungen statt. Die beobachtete Grenzschicht an der Spanunterseite ist nanokristallin, jedoch nicht amorph.

The aim of this article is the characterization of the conditions in the chip forming area during machining of the tempering steel Ck45 (AISI 1045) at high cutting speeds. Different material properties were set specifically by heat treatment. Especially the effects of the machining process on the microstructure are described. The infeed turning is the production process which is chosen.The chips and partially formed chips are taken from the real cutting process.

The chip formation of Ck45 N (normalized) clearly shows a spatial character. The shear bands can start and end in the chip or mismatches can be seen. The geometrical parameters vary a lot over thechip width. Further on, the influence of artificially inserted defects on the development of shear bands has been determined. By increasing the global starting temperature the relative heating of the material in the shear band is reduced. As result the appearance of shear localizations is shifted to higher cutting speeds. The transmission electron microscopical investigations show at first an inhomogeneous dislocation structure in the material in consequence of the deformation caused by the cutting process. Afterwards the shear bands are formed by generation of sub grains and micro bands starting from a dislocation cell structure. The material between the bands is only slightly deformed. No phase transformations can be detected in the shear bands. The observed boundary layer at the chip bottom side is nano-crystalline but not amorphous.