Spanbildung und Werkzeugverschleiß bei der Zerspanung partikelverstärkter Titanmatrix-Verbundwerkstoffe

Mit hervorragenden Festigkeiten bei geringer Dichte bildet Titan die Grundlage für viele hochleistungsfähige Leichtbauwerkstoffe. In der Matrixlegierung TiAl6V4 eingebettete Titancarbidpartikel bewirken eine Verbesserung von mechanischen und tribologischen Eigenschaften des Werkstoffs. Insbesondere die gesteigerte Festigkeit bei hohen Temperaturen und die Verschleißbeständigkeit sind für die mechanische Bearbeitung eine große Herausforderung. Die vorliegende Arbeit beschreibt, welche grundlegenden Veränderungen durch die Partikelverstärkung bei der Zerspanung auftreten. Die Spanbildung ist in Analogieversuchen und im Orthogonalschnitt eingehend untersucht worden und zeigt deutliche Einflüsse der Verstärkung auf die für Titan typische Segmentspanbildung. Die Integrität der Werkstückrandzone wurde durch Messungen der Oberflächen- und Randzoneneigenschaften an zerspanten Proben analysiert. Die Eignung unterschiedlicher Schneidstoffe wird durch Zerspanversuche verglichen. Auch die Auswahl geeigneter Prozessparameter wird durch umfangreiche Experimente unterstützt. Die Untersuchungen stellen einerseits grundlegende Erkenntnisse für die Werkstoff- und Werkzeugentwicklung sowie die Zerspanungsforschung zur Verfügung, andererseits gibt die Arbeit auch technologische Hinweise für die Prozessgestaltung in der Praxis.