Thermische Grenze bei der mechanischen Randschichtverfestigung infolge des Größeneinflusses beim Schleifen

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Der Größeneffekt der spezifischen Energie beim Schleifen besteht in einer nichtlinearen Abhängigkeit der für die Zerspanung einer Volumeneinheit aufzubringenden Energie (spezifischen Energie) von der Größenordnung der Eingriffsbedingungen. In einem vorangegangenen Vorhaben des Antragstellers innerhalb des SPP 1138 konnte die gezielte Nutzung dieses Größeneffekts zur Verfestigung der Werkstückrandzone beim Einsatz niedriger Schnittgeschwindigkeiten prinzipiell gezeigt werden. Diese Ergebnisse bilden die Basis, um den Größeneffekt auf Anwendungen mit üblichen Schleifkinematiken mit konventionellen Schnittgeschwindigkeiten zu übertragen. Das Vorhaben zielt darauf ab, die Grenze zwischen mechanischer Verfestigung und thermischer Entfestigung möglichst allgemeingültig zu definieren. Aus diesem Grund wird ein thermisches Prozessmodell, welches neben der Aufteilung der Wärmemengen auf die Wirkpartner auch die Temperaturverteilung in der Kontaktzone beschreibt, in ein physikalisches Modell zur Simulation de/ Randschichtverfestigung über den Spannungszustand im Bauteil implementiert. Die Modelleingangsgrößen werden durch einen neuen, experimentell ermittelbaren Oberflächenkennwert der Schleifscheibe (die effektive Kontaktfläche zwischen aktiven Schleifkörnern und dem Werkstück) erweitert. Mit diesen Untersuchungen wird die gezielte Nutzung des Größeneffekts zur prozessintegrierten Randschichtverfestigung für die Prozesse Flach- und Außenrund- Einstechschleifen einer breiten Anwendbarkeit bei praxisüblichen Schnittgeschwindigkeiten bereitgestellt.