Transplantation von thermisch gespritzten Verschleißschutzschichten auf Druckgussteile aus Leichtmetalllegierungen

Bach, Fr.-W.1, a; Möhwald, K.1, b; Zhang, Y.1, c; Kerber, K.1, d; Erne, M.1, e; Biermann, D.2, f; Zabel, A.2, g; Peuker, A.2, h

1)
Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, 30823 Garbsen
2)
Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 303, 44227 Dortmund

a) bach@iw.uni-hannover.de; b) moehwald@iw.uni-hannover.de; c) zhang@ fortis-witten.de; d) kerber@iw.uni-hannover.de; e) erne@fortis-witten.de; f) biermann@isf.de; g) zabel@isf.de; h) peuker@isf.de

Kurzfassung

Durch Schichtverbundbauweise lassen sich die Eigenschaften von Bauteiloberflächen mit geeigneten Schichtwerkstoffen gezielt an Anforderungen anpassen, die vom vorgesehenen Grundwerkstoff nicht oder nur eingeschränkt erfüllt werden können. In klassischen Prozessketten hat der thermische Spritzprozess eine unabhängige Stellung in der abschließenden Bearbeitungsphase der Bauteile. Mit dem vorgestellten Verfahren soll ein thermischer Spritzprozess unmittelbar in die Druckgussfertigung integriert werden. So wird ein Herstellungsverfahren für beschichtete Gussteile mit weitestgehend nachbearbeitungsfreien Funktionsflächen realisiert. Im Gegensatz zum konventionellen Beschichtungsprozess wird dabei die Schicht nicht auf das Bauteil, sondern auf die Druckgussform oder entsprechende Wechseleinsätze appliziert und bei jedem Abguss als strukturierte Funktionsfläche auf das Bauteil übertragen. Der Transfer einer solchen Schicht von der Werkzeugoberfläche auf das Gussteil, auch als Transplantation bezeichnet, bedingt ein enges Prozessfenster bezüglich der Schichthaftung auf der Formoberfläche und auf dem Gussteil. Die Schichthaftung an der Werkzeugoberfläche muss groß genug sein, um während des Beschichtungsprozesses und der Formfüllung nicht abgelöst zu werden, jedoch gering genug, um sich beim Entformen vollständig vom Werkzeug abzulösen und zusammen mit dem Gussteil entnommen werden zu können. Im Vordergrund der vorgestellten Untersuchungen steht daher zunächst die gezielte Einstellung der Schichthaftung durch Anpassung der frästechnisch hergestellten Werkzeugoberfläche sowie die Anpassung der Schichtsysteme und Spritzparameter des Atmosphärischen Plasmaspritzprozesses zur möglichst präzisen Abformung der so eingebrachten Strukturen durch die Spritzschicht. Des Weiteren werden Untersuchungen zur Verbundbildung zwischen Gusswerkstoff und Schichtwerkstoff vorgestellt und Ergebnisse erster Gießversuche zur Transplantation von thermisch gespritzten Schichten im Druckguss auf Aluminium- und Magnesiumlegierungen präsentiert.

Schlüsselwörter

Thermisches Spritzen, Druckguss, Mikrostrukturierung, Schichttransplantation, Verschleißschutzschicht

Veröffentlichung

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 41 (2010) 6, S. 442-449