Prozesskettenverkürzte Fertigung von Leichtmetall Druckgussverbundbauteilen durch Transplantation thermisch gespritzter Schichten

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

In diesem Beitrag wird ein Hybridprozess vorgestellt, bei dem thermisch gespritzte Schichten auf Leichtmetall-Druckgusswerkzeuge appliziert werden, so dass während des Gießprozesses durch Schichttransplantation nachbearbeitungsfreie, strukturierte Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten auf dem Druckgussteil erzeugt werden. Im Gegensatz zum konventionellen Thermischen Spritzen wird hierbei idealerweise die Schicht nicht auf das Bauteil, sondern - jeweils vor dem Schließen des Werkzeugs - direkt auf der Oberfläche des Druckgusswerkzeugs, auf einem Wechseleinsatz oder ein Einlegeteil appliziert. Die Maß- und Formgenauigkeit sowie die Oberflächenqualität des beschichteten Gusswerkstücks resultieren aus der geeigneten Prozessführung und der Oberflächenbeschaffenheit der Wechseleinsätze. Darüber hinaus lassen sich mit dieser Technologie Verbundgussbauteile fertigen, bei denen die transplantierten Schichten als Diffusionssperrschicht mit Benetzungsoberfläche fungieren und auf diese Weise im zweistufigen Gießprozess in beiden Grenzflächenübergängen Verbunde hoher Festigkeit entstehen. Im Vordergrund stehen bei den hier vorgestellten Untersuchungen sowohl die gezielte Einstellung der Schichthaftung durch Anpassung der frästechnisch hergestellten Werkzeugoberfläche als auch die Anpassung der Schichtsysteme und Spritzparameter um durch den atmosphärischen Spritzprozess eine möglichst präzise Abformung der so eingebrachten Strukturen durch die Spritzschicht zu erreichen. Des Weiteren werden Untersuchungen zur Verbundbildung zwischen Gusswerkstoff und Schichtwerkstoff vorgestellt und Ergebnisse von Gießversuchen zur Transplantation von thermisch gespritzten Funktions- und Verschleißschutzschichten präsentiert, die im Druckgussprozess auf Gussteile aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen transplantiert wurden.

Schlüsselwörter

Thermisches Spritzen, Druckguss, Mikrostrukturierung, Schichttransplantation, Verschleißschutzschicht

Veröffentlichung

In: Tagungsband Werkstofftechnisches Kolloquium – WTK, 30.9.-1.10. 2010, Chemnitz, Wielage, B. (Hrsg.), ISBN 978-3-00-032471-0