Rezensionen
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Andreas Kienzler
Auswirkungen mechanischer Oberflächenbehandlungen auf die Randschichteigenschaften mikrostrukturierter Formeinsätze
Rezension
In dieser Arbeit wurde die Eignung der mechanischen Strahlverfahren Mikrostrahlen und Ultraschall-Nassstrahlen zur Verbesserung der Oberflächenqualität von Formeinsätzen für das Mikropulverspritzgießen untersucht. Grundlegende Parametervariationen wurden zuerst an Flachproben durchgeführt. Die Entgratung konnte an mikrogefrästen Nuten untersucht werden. Mit ausgewählten Parametern wurden anschließend durch Mikrofräsen, Mikrofunkenerosion und Laserablation hergestellte Teststrukturen mittels der zwei Feinstbearbeitungsverfahren bearbeitet. Dabei standen drei Werkstoffe, zwei Stähle und ein Ultrafeinstkornhartmetall, als Formeinsatzmaterial zur Verfügung. Die Strukturen wurden hinsichtlich der Topographie, der Oberflächenrauheit, der Oberflächenhärte, des Eigenspannungszustandes sowie Phasenanteilen bewertet. Die Charakterisierung des Oberflächenzustands nach der Strukturierung zeigte, dass die mikrogefrästen Strukturen der beiden untersuchten Stähle die geringsten Oberflächenrauheiten aufweisen. Während nach Mikrofräsen Druckeigenspannungen und hohe Verformungen im Gefüge der Randschicht vorliegen, treten nach Mikrofunkenerosion Zugeigenspannungen bis zu einer Eindringtiefe von 10 Mikrometer auf. Strahlbehandlungen mit Abrasivgemisch sowie mit Glasperlen bei einem Düsenwinkel von 90 Grad zur Strahlgutoberfläche an Flachproben sowie an mikrostrukturierten Oberflächen führten zu einem rotationssymmetrischen Eigenspannungszustand. Die Charakterisierung der Oberflächen nach Ultraschall-Nassstrahlen zeigte, dass ein Entgratungsvorgang innerhalb 15 min ohne Kantenverrundung möglich ist. Die abrasive Wirkung konnte durch eine ständige Durchmischung des Wirkspalts mit einer Suspension um einen Faktor 5 erhöht werden. Zur weiteren Optimierung der Oberflächenqualität wurden Verfahrenskombinationen aus Mikrostrahlen und Ultraschall-Nassstrahlen untersucht. Abschließend werden Empfehlungen für eine optimierte Bearbeitung der Formeinsätze unter Berücksichtigung des Werkstoffs und des Ausgangszustands gegeben.
