BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte

, Volume 157, Issue 11, pp 420–426 | Cite as

Influence of Hard Milling on the Surface Integrity of Hot Working Steel

  • M artin Stolorz
  • B arbara Behrens
  • A ntonino Silipigni
  • C laudio Torriani
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Abstract

The efficiency of forming and moulding processes highly depends on the surface quality of the manufactured tools, dies and moulds. The capability of these tools is significantly defined by the tooling material, the geometrical precision and the integrity of the sub-surface. Machining of hot working steels in their hardened state is a major challenge for multi-axis hard milling processes in the tooling sector. In this study the machining and the related impact to the generated sub-surface was investigated. The most utilized hot working steels, especially in the field of die casting, 1,2343, 1,2344, 1,2367 and 1,2340 were considered. It was observed that mainly by choosing appropriate cutting parameters, ploughing-related sub-surface deformation as well as cutting, tearing and deformation of the microstructure and local machining-related sub-surface hardness-increase can be significantly decreased in contrast of choosing “worst case” scenarios in terms of centre milling and milling with worn milling tools.

Keywords

Hard milling Hot working steel Surface integrity Wear Damage 

Einfluss von Fräsbearbeitung auf die oberflächennahen Bereiche von Warmarbeitsstählen

Zusammenfassung

Die Effizienz und Qualität von Umform- und Formpressprozessen ist stark abhängig von der Oberflächenqualität der Werkzeuge, Pressbacken und Formen. Die Eigenschaften dieser Werkzeuge sind signifikant abhängig vom Material, der Geometrie und deren Genauigkeit sowie der Oberflächengüte. Das Bearbeiten von Warmarbeitsstählen nach dem Härten stellt eine große Herausforderung an den mehr axialen Fräsprozess. In dieser Arbeit werden die Bearbeitung sowie die daraus resultierende Belastung auf die oberflächennahen Bereiche untersucht. Untersucht wurden die meist verwendeten Materialien die im Druckguss Verwendung finden, 1.2343, 1.2344, 1.2367 und 1.2340. Es wurde festgestellt, dass es durch Wahl von passenden Bearbeitungsparametern zu einer signifikanten Reduktion von oberflächennahen Verformungen durch pflügende Abtrag, sowie von Rissen und Verformungen der Mikrostruktur und von lokalen oberflächennahen Härteanstiegen durch die Bearbeitung kommt im Vergleich zu ungünstigen Bedingungen wie Bearbeiten mit verschlissenem Werkzeug.

Schlüsselwörter

Hartfräsen Warmarbeitsstahl Oberflächenintegrität Verschleiß Schädigung 

References

  1. 1.
    Okada, M., Hosokowa, A., Tanaka, R., Ueda, T. Cutting performance of PVD-coated carbide and CBN tools in hard milling, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2011, 51, pp. 127–132CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Kochy, P., Dewes, R.C., Aspinwall, D.K. High speed end milling of hardened AISI D2 tool steel (~58 HRC), Journal of Materials Technology, 2002, 127, pp. 266–273CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Salomon, C. Verfahren zur Bearbeitung vonMetallen oder bei einer Bearbeitung durch schneidende Werkzeuge sich ähnlich verhaltende Werkstoffe, German patent No. 523594, 1931Google Scholar
  4. 4.
    Tönshoff, K. et al. Hochgeschwindigkeitsspanen metallischer Werkstoffe, WILWY-VCH Verlag Gmbh & Co. KGaA, 2005Google Scholar
  5. 5.
    Klocke et al. Characterization of Tool Wear in High-Speed Milling of Hardened Powder Metallurgical Steels, Advances in Tribology, Volume 2011 (2011)Google Scholar
  6. 6.
    El-Magd, E., Treppmann, C. Mechanical behaviour of materials at high strain rates, Scientific Fundamentals of HSC, 2001, pp. 113–136Google Scholar
  7. 7.
    Sokovic, M., Kopac, J., Dobrzanski, L.A., Adamiak, M. Wear of PVD-coated solid carbide and mills in dry high-speed cutting, Journal of Materials Processing Technology, 2004, pp. 422–426Google Scholar
  8. 8.
    Liao, Y.S., Lin, H.M. Mechanism of minimum quantity lubrication in high-speed milling of hardened steel, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2007, 47, pp. 1660–1666CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Elbestawi, M.A., Chen, L., Becze, C.E., El-Wardany, T.I. High speed milling of dies and moulds in their hardened state, Annals of the CIRP, 1997, Vol. 46/1, pp. 57–62CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Ben Amor, R. Thermomechanische Wirkmechanismen und Spanbildung bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung, Doctoral Thesis, University of Hanover, Germany, 2003Google Scholar
  11. 11.
    Elbestawi, M., Dumitrescu, M., El-Wardany, T.I., Böhner. Effect of carbide tool grades and cutting edge geometry on tool life during high speed machining of hardened tool steel, Proceedings of the 2nd International Conference on High Speed Machining, 1999, pp. 37–46Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Wien 2012

Authors and Affiliations

  • M artin Stolorz
    • 1
  • B arbara Behrens
    • 1
  • A ntonino Silipigni
    • 2
  • C laudio Torriani
    • 3
  1. 1.Fraunhofer Institute for Production Technology IPTAachenGermany
  2. 2.TAG s.r.l.DolzagoItaly
  3. 3.SiderconsultingOvadaItaly

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