Spritztechnische Verschleißschutzlösung für abnehmbare Aluminium- Anhängerkupplungen
Mit dem Ziel den Kraftstoffverbrauch zu senken besteht seitens der Automobilindustrie ein zunehmender Druck Leichtbaukonzepte anzuwenden. Zudem wird das Reduzieren des Bauteilgewichts auch für eine leichtere Handhabung angestrebt. Ein Beispiel für innovative Entwicklungen auf diesem Gebiet ist das Ausführen einer Kugelstange aus einer ausscheidungshärtenden Aluminiumlegierung, die Gewichtseinsparungen von über 2 kg im Vergleich zur Stahlvariante ermöglicht. Allerdings erfordert die geringe Verschleißbeständigkeit des Aluminiums komplizierte Schutzmaßnahmen im Einsteckbereich. Dies ist mit erhöhtem Aufwand bei der spanenden Bearbeitung und dementsprechend verlängerten Maschinenbelegungszeiten verbunden. Darüber hinaus müssen Zukaufteile in zusätzlichen Montageschritten appliziert werden. Mit dem Ziel die damit verbundenen Kosten zu vermeiden wird untersucht, ob mit Hilfe thermisch gespritzter Schichten eine ausreichende Verschleißschutzwirkung
erzielt werden kann. Unterschiedliche HVOF Brenner und Schichtwerkstoffe kommen zum Einsatz, um Schichtsysteme herzustellen, die eine maximale Verbundfestigkeit unter Biegebeanspruchung ermöglichen. Ni20Cr Haftschichten erweisen sich in Kombination mit Cr3C2/Ni20Cr 75/25 Deckschichten als optimal und werden mit den günstigsten Schichtdicken auf Prototypenbauteile aufgebracht. Die Prototypen bestehen sowohl die mechanisch-dynamischen Tests als auch die Korrosionsprüfung mittels Salzsprühnebeltest. Die Prüfungen an Prototypen, die mit lichtbogengespritzten Ni20Cr versehen werden, um die Schichtkosten zu senken, dauern an.
Andreas Wank, Bernhard Wielage, Thomas Grund, Christian Rupprecht
Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe, Technische Universität Chemnitz, 09107 Chemnitz
Kay Angermann, AL-KO Dämpfungstechnik GmbH, 04746 Hartha
Thomas Schnick, Durum Verschleißschutz GmbH, 47877 Willich
Kaltgasgespritzte Lotbeschichtungen zum Fügen von Leichtmetallen
Das neuartige Kaltgasspritzen (CGS) erlaubt die Herstellung von Schichten mit zum Ausgangspulver identischer Zusammensetzung. Aufgrund sehr geringer thermischer Beeinflussung der Spritzpartikel im Strahl lassen sich auch sauerstoffaffine Materialien an Atmosphäre verarbeiten. Es werden Aluminium-, Zink- und Zinn- Basislotpulver (AlSi12, Zn, ZnAl5, ZnAl15, SnAg4Cu0,5) auf verschiedenen
Aluminiumlegierungen (AA1050, AA3005, AA5754, AA7022) appliziert. Spritzprozessparameter werden variiert und mit Schicht- und Prozesscharakteristika korreliert. Die Eignung der Lotbeschichtungen wird durch optimierte Lötprozesse im Schutzgasofen sowie mit Ultraschallunterstützung nachgewiesen.
B. Wielage, A. Wank, T. Grund, Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe / TU Chemnitz
Lotaplikation durch kaltgasspritzen – theorie und anwendung
Die Verfahren des thermischen Spritzens eigenen sich prinzipiell zum definierten Applizieren von Lotbeschichtungen. Allerdings zeigten bisherige Untersuchungen mit konventionellen Spritzverfahren, dass die in den Schichten vorhandenen Oxide und Gasbeladungen sowie die Oxidhäute an den Schichtoberflächen die Qualität der hergestellten Lötverbindungen stark mindern können. Das neuartige Kaltgasspritzen zeichnet sich aufgrund geringer Prozesstemperaturen durch eine minimale thermische Beeinflussung der Spritzpartikel aus. Die hergestellten Schichten weisen vernachlässigbar geringe Oxidgehalte und Gasbeladungen sowie beim Verarbeiten duktiler Werkstoffe geringe Porengehalte auf. Es folgt eine Darstellung der von den Autoren bisher mittels Kaltgasspritzens (Cold Gas Spraying, CGS) auf verschiedene Substrate applizierten Lotwerkstoffe sowie der löttechnischen Ergebnisse. Es werden Aussagen zur Verarbeitbarkeit und Lötprozessfähigkeit der Zusatzstoffe sowie zu ökonomischen Aspekten getroffen.
B. Wielage, T. Grund, A. Wank; Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe, Technische Universität Chemnitz
Integrales Optimieren von Verschleißschutzschichten für tribologisch stark beanspruchte Bauteile mit wärmeübertragender Funktion
Thermisch gespritzte Schichten kommen sowohl zur Wärmedämmung als auch zum Einstellen hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeiten an Bauteiloberflächen zum Einsatz. Für Wärmedämmschichten, die üblicher Weise auf ZrO2 oder Al2O3 basieren, liegen umfangreiche Kenntnisse bezüglich der Wärmeleiteigenschaften vor [1-8]. Für derartige Spritzschichten charakteristische
hohe Porositäten sowie hohe Dichten von Mikrorissen und Grenzflächen zwischen den schichtbildenden Spritzpartikeln führen zu wesentlich geringeren Wärmeleitfähigkeiten als bei entsprechenden Sinterkeramiken. Darüber hinaus wurden auch häufig als Haftschichten für die Wärmedämmschichten eingesetzte MCrAlY Schichten bezüglich ihrer thermischen Leitfähigkeit untersucht [9]. Schließlich existieren Aussagen zur Wärmeleitfähigkeit neuartiger kaltgasgespritzter Kupferschichten. Für diese werden 90% der Leitfähigkeit von Kupfer Bulkmaterial angegeben, während HVOF gespritzte Kupferschichten nur 50% erreichen [10- 12]. Hinweise zur angewendeten Messmethode und konkrete Messdaten fehlen allerdings.
Andreas Wank, Bernhard Wielage, Guido Reisel, Thomas Grund, Eduard Friesen, Hanna Pokhmurska
Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe, Technische Universität Chemnitz, 09107 Chemnitz
Ulrich Gross, Gerald Barth Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Technische Universität Bergakademie Freiberg, 09596 Freiberg