Realisierung einer verlässlichen Überwachung der Zustandsgrößen im Drehprozess
Ziel des Projekts ist die kombinierte direkte sowie indirekte Prozessüberwachung und -regelung definierter Randzoneneigenschaften bei der Drehbearbeitung des Vergütungsstahls 42CrMo4 im vergüteten Zustand mit CBN oder Hartmetallwerkzeugen. Im Prozess sollen Modifikationen der Randzoneneigenschaften, Korngrößenverteilung, Eigenspannungen und Phasenanteile überwacht werden. In der ersten Förderperiode wird eine verlässliche Überwachung realisiert, welche dann um eine Prozessregelung in der zweiten Förderperiode erweitert werden soll.
Aufgrund eingeschränkter Zugänglichkeit ist es nicht möglich, im Drehprozess eine Überwachung der thermischen und mechanischen Zustandsgrößen mit hoher Orts- und Zeitauflösung zu realisieren. Industrielle Sensorik, bspw. Dynamometer und Pyrometer, erlaubt allerdings eine punktuelle oder integrale Überwachung der Zustandsgrößen. Im Rahmen des Projekts wird nun eine Korrelation zwischen diesen gering zeit- und ortsaufgelösten Zustandsgrößen und hochaufgelösten Zustandsgrößen in der gesamten Zerspanzone erarbeitet. Dieser Zusammenhang wird im orthogonalen Schnitt untersucht, welcher die Bedingungen des Drehprozess annähert und gleichzeitig eine Zugänglichkeit für integrale sowie hoch orts- und zeitauflösende Sensorik zulässt. Über die genaue Kenntnis des thermomechanischen Belastungskollektivs ist es mit Hilfe von numerischen oder analytischen Modellen nun möglich, eine Modifikation der Randzoneneigenschaften zu bestimmen und vorherzusagen.
Antragsteller:
Projektbearbeiter:
Prof. Dr.-Ing.Thomas Bergs
Werkzeugmaschinenlabor WZL
RWTH Aachen
Tel.: +49 241 80-27401
E-Mail: t.bergs@wzl.rwth-aachen.de
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Dr. h.c. Fritz Klocke
Werkzeugmaschinenlabor WZL
RWTH Aachen
Tel.: +49 241 80-27401
E-Mail: f.klocke@wzl.rwth-aachen.de
Markus Meurer
Werkzeugmaschinenlabor WZL
RWTH Aachen
Tel.: +49 241 80-28040
E-Mail: m.meurer@wzl.rwth-aachen.de
Prof. Dr.-Ing. Sebastian Münstermann
Institut für Eisenhüttenkunde
RWTH Aachen
Tel.: +49 241 80-92916
E-Mail: sebastian.muenstermann@iehk.rwth-aachen.de
Berk Tekkaya
Institut für Eisenhüttenkunde
RWTH Aachen
Tel.: +49 241 80-25426
E-Mail: berk.tekkaya@iehk.rwth-aachen.de
Publikationen
Böttger, David & Gonzalez Fernandez, German & Geiser, Alexander & Kempf, Daniel & Lanza, Gisela & Schulze, V. & Wolter, Bernd. (2024). Soft sensor for in-line quality control of turning processes based on non-destructive testing techniques and advanced data fusion. Production engineering. 18. https://doi.org/10.1007/s11740-023-01254-y
M. Meurer, B. Tekkaya, T. Augspurger, T. Pullen, D. Schraknepper, T. Bergs, S. Münstermann. „Cutting force based surface integrity soft-sensor when hard machining AISI 4140“ tm – Technisches Messen 87 (11) (2020): 683–693. https://doi.org/10.1515/teme-2020-0050
T. Bergs, F. Klocke, B. Döbbeler, M. Meurer. „Hartdrehen ohne Risiko“ Industrieanzeiger 140 (2018): 24-25.
Meurer, Markus & Augspurger, Thorsten & Tekkaya, Berk & Schraknepper, Daniel & Lima, André & Bergs, Thomas; Development of a Methodology for Strain Field Analysis during Orthogonal Cutting. ; Procedia CIRP Volume 87, 2020, Pages 444-449 ; https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.03.004
Tekkaya, Berk, Markus Meurer,Sebastian Münstermann; Modelling of Grain Size Evolution with Different Approaches via FEM When Hard Machining of AISI 4140.; Metals 2020, 10(10), 1296; https://doi.org/10.3390/met10101296
Berk Tekkaya, Markus Meurer, Michael Dölz, Sebastian Münstermann; Prediction of the depth of dynamically recrystallized microstructure during hard turning of AISI 4140.; Procedia CIRP
Volume 101
, 2021, Pages 214-217; https://doi.org/10.1016/j.procir.2021.03.129
Berk Tekkaya, Markus Meurer, Michael Dölz, Markus Könemann, Sebastian Münstermann, Thomas Bergs; Modeling of microstructural; Journal of Materials Processing Technology Volume 311, January 2023, 117815 workpiece rim zone modifications during hard machining. ; https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2022.117815
Thorsten Augspurger, Markus Meurer, Hui Liu, Patrick Mattfeld, Thomas Bergs; Experimental study of the connection between process parameters, thermo-mechanical loads and surface integrity in machining Inconel 718.; Procedia CIRP Volume 87, 2020, Pages 59-64; https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.02.081
K. Shimosaka, T. Bergs, D. Schraknepper, S. Münstermann, M. Meurer; In-situ Evaluation of Surface Integrity Modifications by means of Barkhausen Noise Measurement. ; Procedia CIRP Volume 102, 2021, Pages 465-470; https://doi.org/10.1016/j.procir.2021.09.079
Thomas Bergs, Mustapha Abouridouane, Markus Meurer, Bingxiao Peng; Digital image correlation analysis and modelling of the strain rate in metal cutting; CIRP Annals Volume 70, Issue 1, 2021, Pages 45-48; https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.04.055
Zhang, D., Meurer, M., Zhang, X., Bergs, T., and Ding, H; Understanding Kinematics of the Orthogonal Cutting Using Digital Image Correlation—Measurement and Analysis; J. Manuf. Sci. Eng. Mar 2022, 144(3): 031008; https://doi.org/10.1115/1.4051917