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Ein grundlegendes Problem bei der spanenden Formgebung ist der
Verschlsiss des Werkzeuges. Der Verschleiss ist in mehrfacher
Hinsicht von besonderer fertigungstechnischer und wirtschaftlicher
Bedeutung. Er verursacht erhebliche Kosten, die durch Wechsel bzw.
Schleifen und Abnutzung des Werkzeuges entstehen, begrenzt bei
vorgegebener Standzeit die anwendbaren Schnittbedingungen und die
erzielbare Zerspanungsleistung, beeinflusst Arbeitsgenauigkeit und
Oberflachengute wahrend der Bearbeitung und bestimmt somit die
Wirtschaftlichkeit eines Arbeitsvorganges. Aus diesen Grunden ist
bis heute der Werkzeugverschleiss Hauptgegenstand der
Zerspanungsforschung. Fruher wurde versucht, die Gesetzmassigkeiten
empirisch aufzufinden, nach denen sich der Verschleiss bei den
verschiede nen Schnittbedingungen und unter dem Einfluss von
Werkstoff- und Maschinen eigenschaften am Werkzeug ausbildet.
Neuerdings wird versucht, die Ver schleissursachen physikalisch zu
ergrunden und das Wesen des Verschleisses zu erfassen, um die
Ergebnisse in ein Gesamtbild einordnen zu konnen, eine
Zerspanungstheorie aufzustellen und unabhangig von Zufalligkeiten
der Versuchsanordnung zu sein. Die bei den hier aufgezeigten
Richtungen in der Zerspanungsforschung bedin gen naturgemass auch
ihre eigene Versuchsmethodik. Zum, empirischen Auffin den der
Verschleissgesetzmassigkeiten mass und beobachtete man die
einzelnen Verschleissgrossen, die sich bei den verschiedenen
Zerspanungsbedingungen einstellten. Zur Klarung der
Verschleissursachen bedient man sich anderer Messverfahren. Es
werden z.B. die Schneidentemperaturen, Potentiale, Spannungen und
Strome, die bei der Zerspanung auftreten, gemessen, oder es werden
Modellversuche durchgefuhrt. Das Ziel der hier beschriebenen
Zerspanungsforschung war es, allgemeine Gesetzmassigkeiten
aufzufinden."
Auf dem Gebiete der Schweisstechnik sind in den letzten Jahren eine
Fulle von neuen Erkenntnissen und Entwicklungen zu verzeichnen.
Hierauf fusst die stetig wachsende Bedeutung der Schweisstechnik
als Fertigungsverfahren. Der Begriff "schweissbar" ist heute ebenso
bedeutungsvoll und wichtig, wie es noch vor Jahren allein das
Festigkeitsverhalten oder die chemische Zu sammensetzung des
Werkstoffes war. Sehr wesentlichen Anteil an der verstarkten
Anwendung schweisstechnischer Fertigungsverfahren haben die
Vorteile, die sich bei der Herstellung von Verbindungen
metallischer Werkstoffe gegenuber anderen Verfahren, z.B. gegenuber
dem Nieten oder dem Verschrauben, ergeben. Das Schweissen er zielt
in fast allen Fallen erhebliche Einsparungen an Werkstoff und somit
an Gewicht. Ferner lasst sich unter der Voraussetzung, dass die
Schweissbar keit der Stahle mit hoherer Festigkeit gut ist, eine
Ausnutzung der Fe stigkeitseigenschaften dieser Stahle erzielen,
wie sie bei einer Nietung oder Verschraubung oft nicht, moglich
ist. Ein weiterer, wesentlicher Vor teil des Schweissens liegt in
der hoheren Leistung gegenuber anderen Ferti gungsmethoden
begrundet, was zu einer rationellen Produktion fuhrt. Ein sehr
grosses Anwendungsgebiet hat die Schweisstechnik im Kessel- und
Behalterbau gefunden. Hier betragt die Einsparung an Werkstoff
infolge Einsatz schweisstechnischer Fertigungsverfahren, um ein
Beispiel zu den vorgenannten Vorteilen anzufuhren, nach Angaben im
deutschen und auslan dischen Schrifttum (13) bisweilen bis zu 40
%."
Der Verband Deutscher Schleifmittelhersteller sowie das
Wirtschafts- und Verkehrsministerium des Landes
Nord-Rhein-Westfalen stellten Mittel zur Verfugung, um Richtwerte
fur das Genauigkeitsschleifen zu ermitteln. Die hierzu
erforderlichen Versuche wurden im Laboratorium fur
Werkzeugmaschinen und Betriebslehre an der Technischen Hochschule
Aachen durchgefuhrt, auf- bauend auf zahlreiche Schleifversuche,
die zum groessten Teil von der Deut- schen Forschungsgemeinschaft
unterstutzt wurden. Bisher lag nur eine UEbersicht des AWF [1] vor,
in der einige Erfahrungs- werte zusammengetragen sind. Zweck der
Richtwerte ist es, dem Werkstatt- mann Anhaltspunkte uber die Wahl
der wirtschaftlichen Schleifbedingungen zu geben. Dass es sich nur
um Anhaltspunkte handeln kann, ergibt sich be- reits aus der
unermesslichen Fulle von Kombinationsmoeglichkeiten, hervorge-
rufen durch zahlreiche Einflussgroessen. Es ist daher falsch, wenn
die hier empirisch ermittelten Werte verallge- meinert werden. Sie
gelten nur fur die jeweils gewahlten Schleifbedingun- gen und sind
dabei noch mit Streuungen behaftet. Es wurde versucht, den
praktisch wichtigsten Bereich beim Aussenrund- Langs- und
Einstechschleifen zu untersuchen. Im Hinblick auf den
Versuchsumfang mussten jedoch die Werk- stuckdurchmesser, der
Werkstoff und die Schleifscheibenarten und -Harten sowie die
Abrichtbedingungen konstant gehalten werden. 1.1 Sinn und Zweck der
Richtwertuntersuchungen Der Wert dieser Richtwertuntersuchungen mag
darin begrundet liegen, dass 1) die Schleifbedingungen dem
augenblicklichen Stand der Schleif technik entsprechend
systematisch variieren; 2) die quantitativen Zusammenhange sicher
auf weitere, entferntere Gebiete des Schleifens ubertragbar sind;
3) ein qualitativer Begriff uber die wichtigsten Einflussgroessen
wie Rauh- tiefen, Krafte und Standzeiten gegeben wird.
Die Regierung des Landes Nordrhein-Westfalen sieht in der Forderung
der wirtschaftlich wichtigen Forschung eine Massnahme grosster
Bedeutung. Seit mehreren Jahren werden in steigendem Umfange Mittel
zur Verfugung gestellt, die der Gewinnung neuer Erkenntnisse auf
allen Fachgebieten dienen. Der gewerblichen Wirtschaft des Landes
soll uber die Forschung die Moglichkeit geboten werden, wieder den
Stand gegenuber anderen Landern und Volkern zu erreichen, den sie
fruher besass, und gleichzeitig mit der schnellen Ent wicklung des
internationalen Geschehens Schritt halten zu konnen. Von aus
schlaggebendem Interesse ist hierbei die Forderung von
Schwerpunktsaufga ben auf zuruckgebliebenen Gebieten und der Aufbau
neuer Forschungseinrich tungen fur solche Wissenszweige, deren
Erkenntnisse unabdingbare Voraus setzung fur die Zukunft jeder
modernen Wirtschaft sind. Aus diesem Grunde wurde auch die Grundung
der Forschungsgesellschaft fur Verfahrenstechnik und der Aufbau
ihres Institutes an der Technischen Hoch schule in Aachen sehr
begrusst. Dieses Institut will sich sowohl der Grund
lagenforschungen als auch allgemeiner Untersuchungen fur die
praktische Anwendung annehmen, die bisher nur selten und als
begrenzte Sonderfragen an einzelnen Stellen durchgefuhrt worden
sind. Das Institut soll eine seit langem empfundene Lucke innerhalb
aller Forschungseinrichtungen ausfullen; es soll seine Probleme aus
der Ganzheit unter Verbindung von Vertretern mehrerer Fakultaten
losen, um den Unternehmungen der verschiedensten Indu striEzweige
zu besseren und oft ganzlich neuen Methoden fur die Darstellung,
Aufbereitung und Verarbeitung ihrer Stoffe zu verhelfen. Ich
wunsche dem Institut bei der Durchfuhrung seiner Arbeiten einen
vollen Erfolg."
Die Schweisstechnik hat dank der Vielzahl ihrer differenzierten
Ferti gungsverfahren namentlich wahrend der letzten 25 Jahre einen
nahezu un vergleichlichen Sieges lauf genommen und ist heute fur
die industrielle Fertigung unentbehrlich. An ihren Erfolgen hat die
elektrische Wider standsschweissung einen bedeutenden Anteil.
Wahrend die elektrische Lichtbogenschweissung sowohl bei der
Einzelferti gung als auch bei der Massenfertigung verwendet wird,
ist das Hauptanwen dungsgebiet der elektrischen
Widerstandsschweissung - bis auf wenige Aus nahmen - die
Massenfertigung. Hierbei erzielt sie gegenuber anderen
Schweissverfahren hochwertige Schweissverbindungen bei
hervorstechender Wirtschaftlichkeit. Die Anwendungsmoglichkeit
dieser Schweissmethode wird fast ausnahmslos durch konstruktive
Gesichtspunkte und nicht durch den Werkstoff als sol chen bestimmt.
Mit Hilfe der elektrischen Widerstandsschweissung lassen sich
namlich alle Werkstoffe, die im knetbaren Zustand verschweissbar
sind, unter Anwendung von Druck (Pressschweissverfahren)
verschweissen. Dar uber hinaus konnen durch
Widerstandsschweissverfahren verschiedenste Me talle miteinander
verbunden werden, die aus metallurgischen Grunden durch die
Schmelzschweissung nicht miteinander verschweisst werden konnen."
Die Arbeit wurde mit Unterstutzung des Ministeriums fur Wirtschaft
und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen durchgefuhrt. Es sei
herzlichst gedankt fur zahlreiche Diskussionen und Hinweise den
Herren Prof. Dr.-Ing W. PATTERSON und Dr.-Ing. H. SCHIFFERS, fur
vielfa che Hilfeleistung bei der Durchfuhrung der Arbeit Herrn Ing.
M. KRICHEL, fur zur Auswertung freundlichst uberlassenes
Probematerial Herrn Dipl.-Ing. W. MATEJKA. G 1 i e der u n g S.
Vorwort . . . . 3 I. Einleitung S. . . 5 II. Die Schmelzuberhitzung
und Desoxydation als ein Weg zur Erzeugung eines ho.chwertigen
Gusseisens . . . . S. 5 . . III. Die Anwendung basischer
Schmelzuberhitzung - ein aussichts reicher Weg zur Erzeugung eines
hochwertigen Gusseisens S. 12 IV. Die Entgasung technischer
Schmelzen mittels Spulgasen S. 17 V. Die Anwendung von Hochvakuum
zur Gasreinigung von GuBeisen- . . . . . S. 25 schmelzen .1 VI. Die
Anwendung von Reaktionsgemischen bei Gusseisenschmelzen zum Zwecke
einer weitgehenden Desoxydation ... S. 30 VII. Die Anwendung
metallischer Wirkstoffe zur weitgehenden Graphitaus- Desoxydation
und zum Zwecke einer kompakten S. scheidung im Gusseisen . . . 39 .
S. VIII. Zusammenfassung . . . . 43 . . . S. IX.
Literaturverzeichnis . . . . . . 45 . Seite 3 Forschungsberichte
des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen I.
Einleitung Bei den Bestrebungen, einen Grauguss mit moglichst hohen
Festigkeitseigen schaften und einer gesteigerten Zahigkeit
herzustellen, haben sich beson ders Pfannenzusatze von Magnesium
bis heute als die wirksamsten erwiesen."
In den letzten 20 Jahren ist es der Braunkohlenschweltechnik
gelungen, durch Verbesserung der vorbereitenden Verfahren einen
stuckigen Braunkoh lenschwelkoks zu erzeugen, so dass die
Schwelwurdigkeit einer Kohle heute nicht nur eine Frage ihres
Bitumengehaltes ist, sondern mit gleicher Be rechtigung von der
Moglichkeit zur Erzeugung eines hochwertigen Kokses hergeleitet
werden kann. Diese Aussage trifft vor allem auch fur die rheinische
Braunkohle zu. Ihr geringer Asche- und Schwefelgehalt sowie die
jeder Braunkohle eigene gute Reaktionsfahigkeit bietet sie sogar
zur Verwendung fur metallurgische Zwecke an. Diese Tatsachen gaben
die Anregung zu Untersuchungen mit dem Ziele, bei der Verhuttung
die Braunkohle als Kohlenstoff trager zu verwenden. Wahrend in
Mitteldeutschland aus Mangel an backfahigen Steinkohlen der Weg zur
Braunkohlen-Hochtemperaturkokserzeugung fur den Einsatz im Hochofen
oder Niederschachtofen beschritten wurde, ist in Westdeutschland
und im Aus land dieses Problem vor allem mit den schwerverhuttbaren
feinkornigen Eisenerzen verbunden. Bei der Gewinnung, Aufbereitung
und Beforderung von Erzen (gedacht ist hier vor allem an Eisen- und
Manganerze) fallt dieses Gut z. T. in einer feinen Kornung an, das
schwer oder uberhaupt nicht mehr verhuttbar ist, da das Gut zur
Aufgabe in Hochofen eine gewisse Stuk kigkeit besitzen muss. Die
herkommlichen Verfahren des Stuckigmachens (Pelletisieren, Sintern)
sind nach Mitteilungen der Industrie verfahrens massig oft mit
Mangeln behaftet oder wirtschaftlich auf Grund des mit ihnen
verbundenen hohen thermischen Aufwandes schwer vertretbar."
Die Entwicklung der Antriebstechnik im In- und Ausland hat in den
letzten Jahren zu umwalzenden Neuerungen gefuhrt. Ihre Anwendung im
Werkzeugma schinenbau warfen zahlreiche Probleme auf, da
Werkzeugmaschinen wechse- de Bearbeitungsaufgaben zu erfullen
haben. Von Seiten der interessierten Industrie ist die Anregung
gegeben worden, an der Technischen Hochschule Aachen als neutraler
Stelle, Untersuchungen zur Klarung dieser Fragen durch zufuhren.
Dank der freundlichen Unterstutzung des Ministeriums fur Wirt
schaft und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen konnte das
vorliegende Forschungsvorhaben aufgegriffen und unter finanzieller
Beteiligung der Werkzeugmaschinen-Industrie weitergefuhrt werden.
Die Beteiligung der Elek tro-Industrie erfolgte durch
Zurverfugungstellung der notwendigen Gerate. Die Versuchsarbeiten
wurden im Laboratorium fur Werkzeugmaschinen und Be triebslehre in
Zusammenarbeit mit dem Institut fur Elektrische Nachrich tentechnik
an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen durchgefuhrt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in dem vorliegenden 1.
Bericht niedergelegt. II. Einleitung Unter den Fertigungsverfahren
nimmt die spanende Formgebung eine sehr be deutungsvolle Stellung
ein, denn der weitaus grosste Teil aller industriel len Erzeugnisse
erhalt seine endgultige Form und Oberflachenbeschaffen heit durch
ein oder mehrere spanende Bearbeitungsverfahren. Die standige
Forderung nach Erhohung der Produktion bei verbesserter Qualitat
hat des halb sowohl auf die Konstruktion der Werkzeugmaschinen als
auch auf die Entwicklung der Werkzeugbaustoffe und -formen
entscheidenden Einfluss ge habt."
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