Aufgrund ihrer thermo-mechanischen Eigenschaften sind faserverstärkte Keramiken ein Werkstoff mit hohem Anwendungspotential in unterschiedlichen Einsatzgebieten, wie zum Beispiel im Turbinenbau, im Industrieofenbau oder der Luft- und Raumfahrttechnik. Eine schleiftechnische Nachbearbeitung von Bauteilen aus faserverstärkten Keramiken ist aufgrund von geforderten Oberflächengüten und Formgenauigkeiten notwendig. Das Zerspanverhalten und die zugrundeliegenden Zerspanmechanismen bei der Schleifbearbeitung von monolithischen Keramiken wurden bereits untersucht. Das Zerspanverhalten von faserverstärkten Keramiken bei der Schleifbearbeitung und die auftretenden Zerspanmechanismen sind hingegen weitgehend unbekannt. Insbesondere das Zerspanverhalten von faserverstärkten Keramiken mit unbeschichteten Fasern in einer porösen Matrix wurde noch nicht erforscht, obwohl diese ein modernes Designkonzept repräsentieren, das eine kostengünstige Herstellung ermöglicht. Demnach ist nicht bekannt, welche Zerspanmechanismen während der Schleifbearbeitung von faserverstärkten Keramiken mit unbeschichteten Fasern in einer porösen Matrix auftreten und wie diese die Werkstückoberfläche und Werkstückrandzone beeinflussen.
Gegenstand dieser Arbeit ist eine systematische Erforschung des Zerspanverhaltens von faserverstärkten Keramiken mit unbeschichteten Fasern in einer porösen Aluminiumoxid-Matrix bei der Schleifbearbeitung in Abhängigkeit von der Faserorientierung bezogen auf die Schleifrichtung, dem Matrixtyp, dem Fasertyp und ausgewählten Schleifprozessparametern. Im Rahmen dessen werden die Ursache-Wirkungsbeziehungen, die zu den Zerspanmechanismen führen, erklärt.
Durch experimentelle Untersuchungen wurden das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften von faserverstärkte Keramiken mit unbeschichteten Fasern in einer porösen Matrix (WHIPOX-Keramiken) analysiert. Zur Analyse des Zerspanverhaltens wurden Einkornritzversuche an WHIPOX-Keramiken durchgeführt. Basierend auf den identifizierten Oberflächenphänomenen, welche in einem deskriptiven Modell zusammengefasst wurden, wurden die Zerspanmechanismen abgeleitet. Auf Basis dessen wurde ein heuristisches Modell entwickelt, das die Zerspanmechanismen auf Basis der Struktur von WHIPOX-Keramiken erklärt. Abschließend wurde die Übertragbarkeit der Ergebnisse aus den Einkornritzversuchen auf einen Flachschleifprozess überprüft und validiert, wodurch eine Vorhersage der Zerspanmechanismen bei der Schleifbearbeitung ermöglicht wurde.