Grinding of Ceramic-Steel-Compounds

Autor: Niklas J. Kramer

ISBN: 978-3-943104-41-7

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2012

Herausgeber der Reihe: Berend Denkena

Band-Nr.: IFW 02/2012

Umfang: 210 Seiten, 0 Abbildungen

Schlagworte: Schleifen, Diamant, Verschleiß, Topographie, Verbund, Stahl 1.2365, Keramik Si3N4, Geometrie, Qualität, Materialübergang, Stufe

Kurzfassung: Because of their excellent wear resistance, Si3N4 ceramics are used as reinforcements of highly stressed parts. In precision forging dies, ceramic-steel-compounds withstand the high temperatures and mechanical loads and offer a manifold tool life quantity. Because of the ceramic’s material properties and the demanded precision, ceramic-steel-compounds need to be ground. Therein grinding wheel wear increases and geometrical steps form at the material transition. To develop a suited machining technique, grinding wheel wear phenomena and the step formation process are investigated. Based on this, an adaptive feed speed control depending on a developed in-process material identification is installed. Applying the acquired approaches allows manufacturing of step free ceramic-steel-compounds. Herewith is proven, a machining technology for high-quality ceramic-steel-compounds, as they are used in precision forging dies, is available. Aufgrund ihres exzellenten Verschleißwiderstands kommen Si3N4 Keramiken als Verstärkungen von hoch beanspruchten Bauteilen zum Einsatz. In Präzisionsschmiedegesenken widerstehen Stahl-Keramik-Verbunde den hohen Temperaturen und mechanischen Lasten und erlauben eine vielfache Standmenge. Aufgrund der Materialeigenschaften der Keramik und der verlangten Genauigkeit müssen Stahl-Keramik-Verbunde geschliffen werden. Dabei tritt erhöhter Schleifwerkzeugverschleiß auf und geometrische Stufen bilden sich am Materialübergang aus. Für die Entwicklung einer geeigneten Bearbeitungstechnologie werden die Schleifscheibenverschleißmechanismen sowie die Stufenausbildung untersucht. Darauf aufbauend wird eine adaptive Vorschubregelung auf Basis einer in-prozess Materialerkennung eingeführt. Die Anwendung der erarbeiteten Methoden erlaubt die Herstellung stufenfreier Stahl-Keramik-Verbunde. Damit wird der Nachweis erbracht, dass eine Bearbeitungstechnologie für hochqualitative Stahl-Keramik-Verbunde, wie sie in Präzisionsschmiedegesenken zum Einsatz kommen, zur Verfügung steht.