Der hochharte Schneidstoff kubisches Bornitrid (cBN) wird aufgrund seiner hohen thermochemischen Beständigkeit häufig für die Schleifbearbeitung von gehärteten Stählen verwendet. Im Vergleich zu cBN besitzt Diamant höhere mechanische Kennwerte, die bei niedrigen Prozesstemperaturen längere Standzeiten ermöglichen. Dennoch wird Diamant aufgrund seiner geringen Temperaturbeständigkeit bisher eingeschränkt in der Schleifbearbeitung von gehärteten Stahlwerkstoffen genutzt. Die strukturell-chemischen Verschleißmechanismen von Diamant- und cBN-Schleifkörnern sind dabei nur ansatzweise bekannt, wodurch deren Einsatz limitiert wird. Die Wechselwirkungen von Diamant und cBN mit der Stahloberfläche und der resultierende Schleifkornverschleiß auf der Mikroskala stellen offene tribologische Aspekte dar. Daher bietet sich eine mikroskopische Beschreibung der für den Verschleiß relevanten Oberflächeneigenschaften der Schleifkörner und ihrer Abhängigkeiten von Druck und Temperatur an. Es ist zudem von besonderem Interesse, das Schleifergebnis frühzeitig vorherzusagen und die Schleifkornfunktion signifikant zu verbessern.

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Spanende Fertigung und der Experimentellen Physik 2 zielt darauf ab, chemische, strukturelle und physikalische Oberflächeneigenschaften der Diamant- und cBN-Schleifkörner sowie des Werkstücks aus gehärtetem Wälzlagerstahl 100Cr6 auf meso- und nanoskopischer Ebene zu charakterisieren und – in Anlehnung an Schleifprozessverhältnisse – die thermomechanische Belastung zu variieren. Es sollen die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Eigenschaften und ihre Auswirkungen auf den Verschleiß der Schleifkörner beim Präzisionsschleifen untersucht werden. Zusätzlich sollen diese Eigenschaften Aufschluss über die Eignung und Effizienz der Schleifkörner liefern, um eine hohe Oberflächengüte der Werkstücke zu erreichen. Die Verschleißbeständigkeit und das Materialabtragsverhalten werden für den zielgerichteten und effizienten Einsatz von cBN und Diamant als Schleifmedien bei der Präzisionsschleifbearbeitung ergründet. Es werden komplementäre und skalenübergreifende Methoden, wie makro- und mikroskopische Untersuchungen von strukturell-topographischen Merkmalen, eingesetzt und die interatomaren Wechselwirkungen, die für chemische und physikalische Eigenschaften relevant sind, mittels Raman- und Brillouin-Laserlichtstreuung analysiert.

Tountzer Tsagkir Dereli (Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund), Dr. Jörg Debus (Experimentelle Physik 2, Technische Universität Dortmund)