Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Maschinenbauteile sind im betrieblichen Einsatz h\u00e4ufig besonderer Verschlei\u00dfbeanspruchung ausgesetzt, welche die Lebensdauer der Teile vorzeitig begrenzt. Schutzschichten auf solchen Bauteilen, welche den Verschlei\u00dfangriff reduzieren, werden h\u00e4ufig mit Verfahren aufgebracht, die aufgrund der Emissionen und des Ressourcenverbrauchs zu Umweltbelastungen f\u00fchren. Generelles Projektziel war, ein Verfahren zu entwickeln, um derart beanspruchte Maschinenbauteile auf eine deutlich weniger umweltbelastende, einfache und kosteng\u00fcnstige Art mit einer verschlei\u00dfhemmenden gut haftenden \u00fcberwiegend metallischen Beschichtung zu versehen, ohne dass daf\u00fcr eine aufw\u00e4ndige Beschichtungsanlage mit den damit verbundenen Umweltbelastungen ben\u00f6tigt wird. Auch sollte die Beschichtung von geometrisch komplexen Bauteilen z. B. mit Hinterschneidungen m\u00f6glich sein.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie entwickelte Technologie beruht darauf, dass durch eine neuartige Kombination zweier v\u00f6llig unterschiedlicher Verfahren eine metallische Beschichtung erzielt wird. Der Beschichtungswerkstoff, der eine so genannte selbstflie\u00dfende Legierung darstellt, wie sie aus dem Bereich des thermischen Spritzens bekannt ist, wird in Pulverform gemischt mit einem Email als Schlicker aufgebracht und in einem nachfolgenden Brennvorgang in herk\u00f6mmlichen W\u00e4rmebehandlungsanlagen zu einer porenfreien dichten Schicht mit metallurgischer Bindung zum Grundwerkstoff umgewandelt. Der Schichtauftrag erfolgt durch einfache Verfahren wie Tauchen, Streichen oder Druckluft-Handspritzen. Das Email \u00fcbernimmt dabei die wesentliche Aufgabe, eine anf\u00e4ngliche Haftung zwischen den Metallpulverpartikeln untereinander und zum Substrat auch auf schr\u00e4gen Fl\u00e4chen zu gew\u00e4hrleisten, bevor bei h\u00f6heren Temperaturen w\u00e4hrend des Einbrennvorganges die metallurgische Bindung zum Grundmaterial erfolgt. Die Entwicklung eines Emails mit angepassten Eigenschaften sowie die Optimierung der Auftragsverfahren erfolgte beim Bewilligungsempf\u00e4nger, der eng mit dem wiss. Kooperationspartner bei der Charakterisierung und Pr\u00fcfung der Schicht sowie bei der Schichtherstellung zusammenarbeitete.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aufbauend auf konventionell eingesetzten Emaillen wurde durch Anpassen der Zusammensetzung eine Serie neuer Schichtsysteme entwickelt. Dabei werden die Emaillen in Pulverform zusammen mit einer pulverf\u00f6rmigen Einschmelzlegierung auf Basis von NiCrBSi unter Zugabe von Wasser in Form eines Schlickers gemischt und aufgetragen. Sie bilden durch Gl\u00fchung im Vakuumofen eine festhaftende harte Schicht. Die Entwicklung orientierte sich dabei an folgenden vier Kriterien:
\n–\tErzielung einer Schichth\u00e4rte wie sie thermische Spritzschichten erreichen,
\n–\tAusbildung einer glatten Oberfl\u00e4che,
\n–\tErzielung eines dichten Schichtgef\u00fcges und
\n–\tEinstellung einer Flie\u00dff\u00e4higkeit des Schlickers, die zu einem guten Umflie\u00dfen auch komplex geformter Bauteile f\u00fchrt. <\/p>\n
Zum Abschluss des Projekts wurden Schichtsysteme realisiert, mit denen sich H\u00e4rtewerte \u00fcber 750 HV einstellen lassen. Die Beschichtungen weisen ein dichtes Gef\u00fcge mit vereinzelten Emailleeinschl\u00fcssen auf. Es kann eine auf den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Oberfl\u00e4che ausgebildet werden. Der Schlicker erlaubt das Auftragen durch Streichen, kann aber bei entsprechender Eigenschaftseinstellung auch durch Tauchen des Bauteiles aufgebracht werden. <\/p>\n
Bereits w\u00e4hrend der Projektlaufzeit erfolgte ein Transfer der Entwicklungsergebnisse in die industrielle Praxis. Es konnte in Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen in zwei Anwendungsf\u00e4llen eine Beschichtung von Bauteilen durchgef\u00fchrt werden. In einem Fall, einem Mischaggregat-Bauteil, wurde diese bereits mit sehr gutem Erfolg im betrieblichen Einsatz getestet, im zweiten Fall, einem abrasiv beanspruchten Rohrleitungsteil, beginnt zum Projektende die betriebliche Testphase. <\/p>\n
Durch die erfolgreiche Entwicklung dieser Beschichtungstechnologie ergeben sich unter umwelttechnischen Aspekten gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Beschichtungen u. a. folgende Vorteile:
\n–\tReduzierung von Emission, z.B. an CO2, durch Einsparung des Einsatzes von Brenngasen,
\n–\tVerminderung von Verlusten der Einsatzwerkstoffe, da im Gegensatz zum Auftragen durch Thermisches Spritzen eine praktisch 100%-ige Ausnutzung des Schichtwerkstoffes erfolgt.
\nMit einem einfachen kosteng\u00fcnstigen Hartbeschichtungsverfahren kann der Einsatz beschichteter Bauteile deutlich ausgeweitet werden. Die h\u00f6here Bauteilstandzeit verringert Instandhaltungskosten und vermeidet Neufertigung, damit werden Ressourcen im Rohstoffbereich und an Betriebsmitteln eingespart.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
W\u00e4hrend der Projektlaufzeit wurden zwei Patentanmeldungen zu der entwickelten Technologie beim Deutschen Patentamt eingereicht. Ver\u00f6ffentlichungen in Fachzeitschriften sind vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Es wurde ein Schichtsystem auf der Basis speziell hierf\u00fcr ausgelegter Emaillen zusammen mit Einschmelzhartlegierungen entwickelt. Dieser Werkstoff kann in Form eines w\u00e4ssrigen Schlickers durch einfaches Aufstreichen oder durch Tauchen auf das Bauteil aufgetragen werden. Aufw\u00e4ndige Beschichtungsanlagen werden nicht ben\u00f6tigt. Durch Gl\u00fchen in einem herk\u00f6mmlichen Vakuumofen bildet der Schlicker eine feste best\u00e4ndige, gut haftende Schicht. Deren H\u00e4rte kann dabei diejenige klassischer Thermischer Spritzschichten erreichen und auch \u00fcbersteigen. Erste Anwendungen dieser Beschichtungstechnik befinden sich im industriellen Test. <\/p>\n
Der Einsatz der entwickelten Beschichtungstechnologie bietet Vorteile bez\u00fcglich der Verringerung von Emissionen und Ressourcenverbrauch im Vergleich zu Konkurrenzverfahren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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