Induktiv unterstützte Warmzerspanung von TiAl6V4

Die Produktivität bei der Herstellung von Struktur- und Triebwerksbauteilen aus Titanwerkstoffen stellt eine Kernherausforderung der Luftfahrtindustrie zur Steigerung der Ressourceneffizienz dar. Dies ist der kombinierten wirtschaftlichen Betrachtung eines Flugzeugs in Produktion und Betrieb geschuldet. Eine Reduktion der Flugzeugmasse und die damit verbundene Steigerung der Ressourceneffizienz im Betrieb steht in Konkurrenz zu den Kosten der Gewichtsreduktion in der Produktion. Durch eine gesteigerte Produktivität wird dieser Konflikt gelöst.
Ein Ansatz zur Steigerung der Produktivität der spanenden Formgebung ist die Warmzerspanung. Bei dieser Prozessstrategie wird das Werkstückmaterial in der Zerspanzone erwärmt, um das am Werkzeug wirkende thermomechanische Belastungskollektiv hinsichtlich der Werkzeugstandzeit positiv zu beeinflussen. Für den industriellen Einsatz ist jedoch ein gesteigertes Prozessverständnis notwendig.
Diese Arbeit fokussiert daher die Prozessbefähigung der induktiv unterstützten Warmzerspanung für den Einsatz bei der Fräsbearbeitung von TiAl6V4. Basierend auf einer Prozesssimulation erfolgt die Analyse der Ursache-Wirk-Mechanismen sowie eine Prozessauslegung. Experimentelle Untersuchungen zeigen einen Standzeitvorteile des Warmzerspanungsprozesses gegenüber dem Einsatz konventionellem Kühlschmierstoffs (KSS) von über 200 %, welcher in den Verschleißmechanismen begründet liegt. Während sich unter Einsatz von KSS in der Schneide vorrangig Querrisse bilden, welche in frühzeitigen Schneidkantenausbrüchen resultieren, treten bei der Warmzerspanung vorrangig Kammrisse auf. Die Kammrissbildung der Warmzerspanung ist auf die herabgesetzte Streckgrenze des Schneidstoffs und der damit auftretenden partiellen plastischen Verformung zurückzuführen.