Schlichtfräsversuche an drahtbasiert additiv gefertigten Bauteilen aus einer schwer spanbaren NiCrMo-Legierung (IN725) mit anschließender Analyse der auftretenden Zerspankräfte sowie Oberflächenintegrität anhand von Eigenspannungsanalyse
Quelle: BAM, Fachbereich Versuchsanlagen und Prüftechnik
Die Beschaffung sowie die Verarbeitung schwer spanbarer Werkstoffe für hochbelastete Komponenten ist kostenintensiv. Bestrebungen zur Kosten- und Ressourceneffizienz führen zu komplexen Strukturen bzw. Konturen, so dass additive Fertigungsschritte zur Bauteilreparatur und -fertigung deutliche ökonomische Vorteile bieten. Gleichzeitig fordern viele Anwendungsfälle eine hohe Oberflächengüte und -integrität. Eine nachfolgende zerspanende Bearbeitung der additiv gefertigten Bauteile ist notwendig, um die gewünschte Endkontur bzw. Form zu realisieren. Im industriellen Maßstab geschieht diese in der Regel durch das Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide. Die Oberflächenintegrität spielt dabei eine zentrale Rolle in Bezug auf sicherheitsrelevante Bauteile. Dabei handelt es sich um ein komplexes Zusammenspiel aus topographischen (Defekte, Rauheit), metallurgischen (Gefügeveränderungen) und mechanischen (Eigenspannungen) Einflüssen. Durch den Der Einsatz moderner, hybrider Zerspanprozesse (bspw. ultraschallunterstütztes Fräsen) ermöglicht eine Erhöhung der Oberflächenintegrität Komponenten. Für den vorliegenden Artikel wurden Schlichtfräsversuche an drahtbasiert additiv gefertigten Bauteilen aus einer schwer spanbaren NiCrMo-Legierung (IN725) sowohl mit als auch ohne Kühlschmierstoff durchgeführt und der konventionelle Fräsprozess mit dem ultraschallunterstützten Fräsprozess hinsichtlich auftretender Zerspankräfte sowie der erzielten Oberflächenintegrität verglichen. Es wird gezeigt, dass die Ultraschallunterstützung eine deutliche Reduzierung der Zerspankräfte bewirkt. Die Überlagerung der Werkzeugschneidenbewegung mit der hochfrequenten Oszillation in Rotationsachse des Werkzeuges führt dadurch zu einer erhöhten Oberflächenintegrität gerade dann, wenn kein Kühlschmierstoff beim Zerspanen eingesetzt werden kann. Dies äußerte sich insbesondere in einer geringeren Defektdichte, Rauheit und Degradation der Randschicht der schlichtgefrästen Oberflächen sowie in einem niedrigeren Eigenspannungszustandes des Bauteiles.
Surface finishing of hard-to-machine cladding alloys for highly stressed components
Dirk Schröpfer, K. Treutler, Andreas Börner, R. Gustus, Thomas Kannengießer, V. Wesling, W. Maus-Friedrichs
veröffentlicht in The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Band 114, Heft 5-6, Seiten 1427 - 1442.
BAM Fachbereich Versuchsanlagen und Prüftechnik und Fachbereich Integrität von Schweißverbindungen