Räumen ist die „state-of-the-art“-Technologie zur Herstellung komplexer Profilnuten in schwer zerspanbaren Nickelbasislegierungen. Diese Profilnuten finden vornehmlich in Turbinenscheiben Anwendung, um die formschlüssigen Steckverbindungen zwischen Schaufeln und Scheibe zu realisieren. Die Steckverbindungen sind im Betrieb der Flugturbinen extremen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt und müssen hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Standardschneidstoff für die Räumwerkzeuge ist Schnellarbeitsstahl (HSS). Wegen dessen begrenzter Warmfestigkeit sind nur relativ niedrige Schnittgeschwindigkeiten realisierbar. Hartmetalle mit deutlich höherer Verschleiß- und Warmfestigkeit stellen eine vielversprechende Alternative dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Grundlagen für eine systematische Werkzeug- und Prozessauslegung für das Räumen von Nickelbasislegierungen mit Hartmetallwerkzeugen unter Berücksichtigung von Zeitspanvolumen, Werkzeugstandmenge, Wirtschaftlichkeit sowie der Bauteilqualität zu erforschen.

In vergleichenden Versuchsreihen mit HSS- und Hartmetallwerkzeugen bei Variation von Werkzeuggeometrie und Schnittgeschwindigkeiten wurden thermische und mechanische Belastungen beim Räumprozess analysiert. Als charakteristisch für den Verschleißmechanismus erwies sich die Kombination von Adhäsion und Querrissen als Folge der mechanischen Wechselbelastung im unterbrochenen Schnitt, welche bis zu Ausbrüchen an der Schneidkante führen konnte. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wurden mittels Analogieversuchen die relevanten Eingangsgrößen systematisch so variiert, dass für den Werkstoff Inconel 718 Richtwerte für die Werkzeuggeometrie und Prozessparameter ermittelt werden konnten, die eine signifikante Steigerung der Standmenge sowie eine Verdoppelung des Zeitspanvolumens ermöglichten.

Zusätzlich wurde zur Unterstützung der Konstrukteure ein entsprechendes Gestaltungsmodell entwickelt, das eine effektive Analyse und Auslegung der Werkzeuge ermöglicht. Dieses wurde in ein Softwaretool implementiert. So lässt sich sicherstellen, dass die Werkzeug- und Prozessauslegung unter Einhaltung der technologischen Rahmenbedingungen erfolgt.

Die Richtwerte aus dem Analogieversuch ließen sich hiermit auf ein Räumwerkzeug übertragen und im Zerspanversuch verifizieren.

Die Möglichkeit der signifikanten Reduzierung der Fertigungskosten durch Hartmetallräumwerkzeuge im Vergleich zu HSS-Räumwerkzeugen ließ sich abschließend auch durch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung belegen.