Spritzgießen von Mischkeramiken zur Herstellung endkonturnaher Schneiden für die Zerspanung von Holz- und Holzwerkstoffen
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Aachen
Shaker
2015
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| Schriftenreihe: | Forschungsberichte des Instituts für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB)
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT UND DANKSAGUNG I
INHALTSVERZEICHNIS III
SYMBOLVERZEICHNIS VII
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS XI
KURZZUSAMMENFASSUNG XIII
EXTENDED ABSTRACT XV
1 EINLEITUNG UND MOTIVATION 1
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN UND STAND DER TECHNIK 5
2.1 ZERSPANUNGSTECHNIK IN DER HOLZBEARBEITUNG 5
2.1.1 HOLZ-UND HOLZWERKSTOFFE ALS INDUSTRIELLER WERKSTOFF 5
2.1.2 SPEZIFISCHE MATERIALEIGENSCHAFTEN VON HOLZ- UND
HOLZWERKSTOFFFEN 6
2.1.3 GRUNDLAGEN DER ZERSPANUNGSTECHNOLOGIE VON HOLZ- UND
HOLZWERKSTOFFEN 13
2.1.4 ANFORDERUNGEN AN WERKZEUGE FUER DIE HOLZZERSPANUNG 20
2.1.5 WERKZEUGWERKSTOFFE IN DER INDUSTRIELLEN HOLZZERSPANUNG 23
2.2 KERAMIK ALS SCHNEIDSTOFF IN DER BEARBEITUNG VON HOLZ- UND
HOLZWERKSTOFFEN 31
2.3 KERAMISCHE WERKSTOFFSYSTEME 36
2.3.1 A-AI
2
0
3
38
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2
0
3
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2.3.3 AL
2
0
3
-ZR0
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(ZTA) 47
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2
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3
-SIC 58
2.4 KERAMIKSPRITZGUSS 64
3 ZIELSETZUNG UND LOESUNGSWEG 78
4 FERTIGUNGSTECHNOLOGIE UND -MESSTECHNIK 81
III
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INHALTSVERZEICHNIS
4.1 FERTIGUNGSTECHNOLOGIE UND EXPERIMENTELLE DURCHFUEHRUNG 81
4.1.1 DISPERGIEREN KERAMISCHER SCHLICKER 81
4.1.2 MISCHEN UND HOMOGENISIEREN KERAMISCHER FEEDSTOCKS 81
4.1.3 SPRITZGIESSEN KERAMISCHER FEEDSTOCKS 83
4.1.4 ENTBINDERN VON GRUENLINGEN 83
4.1.5 SINTERN VON WEISSLINGEN 84
4.1.6 VORBEREITUNG GESINTERTER PROBEN FUER ANSCHLIESSENDE
UNTERSUCHUNGEN 86
4.2 CHARAKTERISIERUNGSVERFAHREN 86
4.2.1 DICHTEMESSUNG NACH DEM ARCHIMEDISCHEN PRINZIP 86
4.2.2 LASERGRANULOMETRIE 87
4.2.3 ZETA-POTENTIALMESSUNG 88
4.2.4 QUECKSILBERPOROSIMETRIE 90
4.2.5 THERMOGRAVIMETRIE 90
4.2.6 DILATOMETRIE 91
4.2.7 HAERTE 91
4.2.8 MIKROHAERTE UND EINDRINGMODUL 92
4.2.9 ELASTIZITAETSMODUL 93
4.2.10 BIEGEFESTIGKEIT 94
4.2.11 STATISTISCHE AUSWERTUNG (WEIBULL VERTEILUNG) 95
4.2.12 BRUCHZAEHIGKEIT 96
4.2.13 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE 99
4.2.14 ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENSPEKTROSKOPIE 100
4.2.15 T RANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE 101
4.2.16 ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE 101
4.3 ZERSPANUNGSUNTERSUCHUNGEN 102
4.4 FERTIGUNGSMESSTECHNIK 104
4.4.1 3D-KOORDINATENMESSTECHNIK 104
4.4.2 STREIFENLICHTMIKROSKOPIE 104
4.4.3 WEISSLICHTINTERFEROMETRIE 105
5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE 108
5.1 KERAMISCHE AUSGANGSPULVER 108
IV
INHALTSVERZEICHNIS
5.2 ENTWICKLUNG KERAMISCHER FEEDSTOCKS AUF BASIS VON
MISCHKERAMIKEN 116
5.3 HOMOGENISIERUNG KERAMISCHER FEEDSTOCKS 120
5.4 WERKZEUGAUSLEGUNG-UND OPTIMIERUNG 127
5.5 SPRITZGIESSEN VON MISCHKERAMIKEN 131
5.6 ENTBINDERN UND SINTERN KERAMISCHER BAUTEILE 136
5.7 CHARAKTERISIERUNG ENTWICKELTER MISCHKERAMIKEN 146
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2
0
3
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0
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2
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AI2O3/
5 VOL.% SIC (AS1F) 152
5.7.6 HEISSISOSTATISCHE NACHVERDICHTUNG (HIP) 153
5.7.7 ABMASSE UND TOLERANZEN SPRITZGEGOSSENER SCHNEIDEN 160
5.8 MIKROGEFUEGE SPRITZGEGOSSENER SCHNEIDKERAMIKEN 162
5.8.1 MIKROGEFUEGE ENTWICKELTER MATERIALSYSTEME 162
5.8.2 RELATIVE DICHTE UND KORNGROESSEN 164
5.8.3 MIKROSTRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN HEISSISOSTATISCH
NACHVERDICHTETER SCHNEIDKERAMIKEN 167
5.9 UNTERSUCHUNG VON EINFLUSSPARAMETERN AUF DEN SCHNEIDENRADIUS
KERAMISCHER WENDESCHNEIDEN 171
5.9.1 KEILWINKEL DER KAVITAETSEINSAETZE 171
5.9.2 FEEDSTOCK 173
5.9.3 ANGUSSPOSITION 174
5.9.4 SINTERTEMPERATUR 175
5.9.5 OBERFLAECHENBESCHAFFENHEIT DER KAVITAET 176
5.10 EINFLUSS DER WERKZEUGKAVITAET AUF DIE OBERFLAECHENGUETE UND
SCHARTIGKEIT SPRITZGEGOSSENER SCHNEIDKERAMIKEN 179
5.10.1 OBERFLAECHENBESCHAFFENHEIT UND KANTENQUALITAET DER
KAVITAETSEINSAETZE 179
V
INHALTSVERZEICHNIS
5.10.2 OBERFLAECHENBESCHAFFENHEIT UND SCHARTIGKEIT DER
SCHNEIDKERAMIKEN 182
5.11 ZERSPANUNGSUNTERSUCHUNGEN SPRITZGEGOSSENER SCHNEIDKERAMIKEN
AN HOLZWERKSTOFFEN 189
5.11.1 EINFLUSS DER BESCHAFFENHEIT DER FREIFLAECHENOBERFLAECHE AUF DIE
ZERSPANUNG 190
5.11.2 ANBRINGUNG EINER MIKROFASE 194
5.11.3 VERGLEICH DER ZERSPANUNGSVERSUCHE 195
5.12 VERSCHLEISSVERHALTEN KERAMISCHER SCHNEIDEN 197
5.12.1 AL
2
0
3
198
5.12.2AI(CR)
2
0
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AI2O3/
5 VOL.% SIC (ASF1) 202
5.12.5 MIKRO-XRD AN ZTA SCHNEIDKERAMIKEN 203
5.12.6 MODELLVERSUCHE ZUM KORROSIVEN VERSCHLEISS 209
6 DISKUSSION DER ERGEBNISSE 212
6.1.1 WERKSTOFFSYSTEM UND FEEDSTOCKENTWICKLUNG AUF BASIS VON
MISCHKERAMIKEN 212
6.1.2 HOMOGENISIERUNG KERAMISCHER SUB-|IM/NM FEEDSTOCKS 214
6.1.3 FORMGEBUNG 216
6.1.4 ENTBINDERN UND SINTERN KERAMISCHER BAUTEILE 217
6.1.5 MECHANISCHE CHARAKTERISIERUNG ENTWICKELTER MISCHKERAMIKEN 218
6.1.6 MIKROGEFUEGE SPRITZGEGOSSENER SCHNEIDKERAMIKEN 220
6.1.7 EINFLUSSPARAMETER DER SCHNEIDRADIEN UND -SCHARTIGKEIT
KERAMISCHER WENDESCHNEIDEN 221
6.1.8 ABMASSE UND TOLERANZEN 223
6.1.9 ZERSPANUNGSUNTERSUCHUNGEN SPRITZGEGOSSENER
SCHNEIDKERAMIKEN AN HOLZWERKSTOFFEN 223
6.1.10 VERSCHLEISSVERHALTEN KERAMISCHER SCHNEIDEN 224
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 228
8 LITERATURVERZEICHNIS 234
VI |
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