Chapter 4. Abbildung der Schädigung in der Randzone mit Positronen als Sondenteilchen

  1. em. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. h.c. mult. H. K. Tönshoff and
  2. Dr.-Ing. C. Hollmann
  1. M. Haaks,
  2. K. Maier and
  3. J. Plöger

Published Online: 30 SEP 2005

DOI: 10.1002/3527605142.ch4

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe

How to Cite

Haaks, M., Maier, K. and Plöger, J. (2004) Abbildung der Schädigung in der Randzone mit Positronen als Sondenteilchen, in Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe (eds H. K. Tönshoff and C. Hollmann), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, FRG. doi: 10.1002/3527605142.ch4

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:

  • Hochgeschwindigkeitsspanen;
  • Schädigung in der Randzone;
  • Abbildung der Schädigung mit Positronen als Sondenteilchen

Summary

Während des Zerspanprozesses wird das Werkstück in der Spanwurzel plastisch verformt. Zusätzlich kommt es zu einer Wärmeentwicklung durch die geleistete mechanische Arbeit insbesondere in den sekundären Scherzonen an der Freifläche und an der Spanfläche. Die plastische Verformung und der Wärmeeinfluss bestimmen das Gefüge in der Randzone der neu entstandenen Bauteiloberfläche.

Mit der Positronen-Annihilations-Spektroskopie (PAS) steht heutzutage eine vielseitige Sondenmethode zur Verfügung, mit der die bei der Verformung entstehenden Gitterfehler zerstörungsfrei nachgewiesen werden können. Bereits Fehlstellenkonzentrationen von 10−6 pro Atom in Metallen führen dabei zu einem deutlichen Signal. Die am Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik entwickelte Bonner Positronen Mikrosonde (Bonn Positron Microprobe BPM)1 ermöglicht es seit 1997 Fehlstellen ortsaufgelöst im Mikrometerbereich nachzuweisen.

Anhand von Zugversuchen konnte ein empirischer Zusammenhang zwischen der Verfestigung und dem S-Parameter der PAS abgeleitet werden. Ebenso zeigt die Vickers-Härte eine deutliche Korrelation mit dem S-Parameter.

Durch eine spezielle Probengeometrie, die in Zusammenarbeit mit dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) in Hannover entwickelt wurde, konnte die Fehlstellendichte im Inneren von Spanwurzeln als 2-dimensionales Rasterbild abgebildet werden.

Dabei stellte sich heraus, dass die Erhöhung der Schnitttiefe bei gleicher Schnittgeschwindigkeit zu einer Verstärkung der Schädigung in der Randzone führt. Ein signifikanter Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf die Schädigungstiefe konnte nicht nachgewiesen werden.

Bei einer Probe zeigte sich in der Raster-Positronenaufnahme eine Entfestigung in der Randzone, die auf den Einfluss der bei der Zerspanung auftretenden Temperatur zurückgeführt wird.