MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
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FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K
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MPPE
Highlights
Maßgeschneiderte Werkzeuglösungen zur Zerspanung neuer Werkstoffe
Zur Steigerung der Energieeffizienz z.B. von Fahrzeugen, wird oft die Festigkeit des
eingesetzten Materials erhöht oder es werden zunehmend Verbundwerkstoffe mit ho-
hem Hartphasenanteil eingesetzt. Dadurch steigen jedoch die Belastungen der ver-
wendeten Werkzeuge zur Bearbeitung dieser neuen Werkstoffe stark an.
Die Konsequenz: Immer höhere Anforderungen an die Härte, Zähigkeit und Ver-
schleißbeständigkeit der Werkzeuge. Moderne Werkzeuge sind daher heute oft aus
hochentwickelten Werkstoffverbunden. Hartmetalle weisen wegen ihrer hohen Härte
und der dennoch vorhandenen Zähigkeit ein hohes Potential als Trägermaterial auf,
das mit verschleißbeständigen Hartstoffschichten überzogen wird. Das Trägermate-
rial muss eine so hohe Härte aufweisen, dass es im Kontakt mit dem zu bearbeiten-
den Werkstück nicht plastisch deformiert wird. Die Schichten haben die Aufgabe, das
Werkzeug gegen Verschleiß durch Adhäsion, Abrasion oder Oxidation zu schützen.
Hartmetalle sind extrem widerstandsfähige Verbundwerkstoffe mit keramischer
Hartphase und metallischer Bindematrix. Die Hartmetalle zeichnen sich durch eine
einzigartige Kombination aus Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aus – denn die
Spannungen, bei denen sich Hartmetall zu verformen beginnt, sind bis zu zweimal so
hoch wie bei den aktuell verfügbaren festesten Stählen. Diese große Widerstandsfä-
higkeit gegen bleibende Verformung ermöglicht höhere Werkzeugbelastungen und
eröffnet neue Einsatzgebiete für Hartmetallwerkzeuge.
Werkzeuge wissensbasiert designen
Die Schneidkanten von Werkzeugen sind hohen Temperaturen, mechanischen Span-
nungen und tribologischen Belastungen ausgesetzt. Für das Trägermaterial sind die
lokal wirkenden Temperaturen und die mechanischen Spannungen entscheidend.
Numerische Simulationen des Schneidprozesses sind die Basis für eine detaillierte
Analyse der in einem Werkzeug auftretenden Temperaturen und Spannungen: In vie-
len Werkzeugen kommt es in Schneidkantennähe zu plastischen Verformungen, die
wiederum den Aufbau von Eigenspannungen zur Folge haben. Um die auftretenden
Phänomene quantitativ beschreiben zu können müssen neben den physikalischen vor
allem die mechanischen Eigenschaften detailliert, d.h. temperatur- und dehnraten-
abhängig, bekannt sein.
Am Materials Center Leoben wurden in den letzten Jahren ausgeklügelte Prüfme-
thoden zur Ermittlung der mechanischen Materialeigenschaften von Hartmetallen
entwickelt. Diese werden in numerischen Modellen verwendet, um die Reaktion des
Hartmetallsubstrates auf die Belastung im Schneidprozess vorausberechnen zu kön-
nen.
Zerspanung - Neue Potentiale für
Hartmetalle
