Kevin Gutzeit

• Ti-6Al-4V zeichnet sich durch eine sehr geringe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit aus, was bei der Zerspanung des Werkstoffs zu hohen thermischen Lasten an den Werkzeugschneiden fuhren kann. In Superposition mit der chemischen Reaktivität des Titans fuhrt dies zu einem ausgeprägten Werkzeugverschleiß, weswegen Ti-6Al-4V als schwer zerspanbarer Werkstoff klassifiziert wird. Um diesem thermo-chemisch induzierten Verschleiß entgegenzuwirken, müssen die auftretenden Schnitttemperaturen minimiert werden, was die Verwendung effektiver Kühlstrategien obligatorisch macht. In diesem Kontext weisen tiefkalte Kühlstrategien ein hohes Potential auf, da sie durch die Zufuhr von Kühlmedien bei Temperaturen weit unter 0 ◦C hohe Kühlleistungen realisieren können. In dieser Arbeit wird der Einsatz einer kryogenen CO2-Kühlung sowie die Verwendung eines sub-zero Kühlschmierstoffs beim Fräsen von Ti-6Al-4V untersucht. Dabei wird zunächst die Zufuhrstrategie der beiden tiefkalten Kühlstrategien in Abhängigkeit von dem auftretenden thermo-mechanischen Belastungskollektiv ausgelegt. Darauf aufbauend wird die Auslegung des Fräsprozesses sowie das Standvermögen der eingesetzten Werkzeuge beim kryogenen und sub-zero Fräsen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die kryogene CO2-Kuhlung zwar eine hohe Kühlwirkung erreichen kann, es aber aufgrund mangelnder Schmierwirkung dennoch zu einem ausgeprägten Werkzeugverschleiß kommt. Dahingegen ermöglichen die vorteilhaften Kuhl- und Schmiereigenschaften der sub-zero Kühlstrategie eine deutliche Reduzierung der thermischen Last, wodurch ein stabiler Fräsprozess auch bei anspruchsvollen Schnittbedingungen sowie eine Verbesserung des Standvermögens realisiert werden.