SB_15.501NLP

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Änderungen/Anpassungen gegenüber dem ursprünglichen Arbeitsplan aufgrund von Anregungen und Empfehlungen vom projektbegleitenden Ausschuss (PA) und in Übereinstimmung mit dem PA Aus Sicht der Forschungsstelle kann die Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss (PA) als äußerst konstruktiv bezeichnet werden. Auf zahlreichen Treffen und Workshops des projektbegleitenden Ausschusses entstanden viele Anregungen und Ideen. Die wichtigsten Anregungen, die zum Teil zu Änderungen/Anpassungen des Arbeitsplans führten, sind im Folgenden aufgelistet: − Bereits zu Beginn des Projekt (auf dem Kickoff-Meeting in Aachen am 21.02.2008) wurde seitens des projektbegleitenden Ausschusses angeregt, beim Plasmaspritzen neben normalen Umgebungsbedingungen (ca. 78 % N 2 , ca. 21 % O 2 , sonstige Gase) auch andere Atmosphären zu betrachten, bspw. durch eine Spritzstrahlummantelung (Shroud). − Als Demonstrator wurden seitens des projektbegleitenden Ausschusses Walzen aus der Druck- und Papierindustrie vorgeschlagen, anstelle von Hydraulikkomponenten. Für das hier vorliegende Projekt wurde gemeinsam mit dem PA ein Farbduktor ausgewählt. − Entsprechend der Änderung des Demonstratorbauteils, wurden auch die Tests in Abstimmung mit dem PA angepasst. So wurde z.B. der Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 9227 durch Polarisationsversuche mit Feuchtmitteln ersetzt, da Belastungen, wie sie im Salzsprühnebeltest herrschen, in einer Druckmaschine nicht auftreten. − Seitens des PA wurde angeregt, Spritzsysteme zu verwenden, die für Lohnbeschichter anwendungsrelevant sind, d.h. von KMUs häufig genutzt werden. Aus diesem Grund wurden folgende drei Spritzsysteme betrachtet: kerosinbetriebenes HVOF, 3-Kathoden- APS, 1-Kathoden-APS. Das 3-Kathoden-APS-System wurde aufgrund seines Funktionsprinzips und des damit verbundenen so genannten Cage-Effekts ausgewählt. Dabei kann theoretisch durch eine Pulverinjektion zwischen die drei Plasmastrahlen eine Abschirmung der Partikel vor der Umgebungsluft bei einer gleichzeitig gleichmäßigeren Beschleunigung/Aufheizung der Partikel erreicht werden (vgl. ersten Punkt). Das 1-Kathoden-APS wurde auf Wunsch des PA wegen seiner weiten industriellen Verbreitung und somit Anwendungsrelevanz eingesetzt. − Ähnlich wie bei den Beschichtungssystemen, wurde seitens der Mitglieder des PA auch bei den Werkstoffen die Frage nach der Verfügbarkeit der untersuchten Fe-Basis-Feinstpulver gestellt. Diesbezüglich wurde daher der Schwerpunkt auf die Verarbeitung von kommerziell in großen Mengen erhältlichen Fe-Basis-Pulvern gelegt. Durch die enge Vernetzung mit dem Projekt „Fe-Basis-Feinstpulverlegierung“ (W2) wurde jedoch die Verarbeitbarkeit der neu hergestellten Werkstoffe (alternatives Verfahren zum Gasverdüsen) kontinuierlich erforscht und exemplarisch gezeigt.
1 Forschungsthema Entwicklung und Herstellung nachbearbeitungsarmer Schichtsysteme zum kostengünstigen Korrosions- und Verschleißschutz mit Fe-Basis-Feinstpulvern 2 Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung Zu Beginn wird in diesem Kapitel 2 zunächst auf den Anlass für den Forschungsantrag zum oben genannten Forschungsthema sowie die herrschende Ausgangssituation eingegangen. Anschließend wird der Stand der Forschung/Technik betrachtet. 2.1 Anlass für den Forschungsantrag Die vergleichsweise hohen und zum Teil stark fluktuierenden Werkstoffpreise typischer Korrosions- und Verschleißschutzschichten wie etwa WC/Co, Cr 3 C 2 /NiCr oder NiCrBSi können zu erhöhten Beschichtungskosten führen. Daneben spielen auch Umwelt- und gesundheitliche Aspekte eine große Rolle, unter welchen einige für den Korrosions- und Verschleißschutz eingesetzten Werkstoffe und Werkstoffkombinationen kritisch sein können [Zim08]. Eisenbasierte Werkstoffe stellen unter wirtschaftlichen und gesundheitlichen Gesichtspunkten eine sehr gute Alternative zu den konventionellen Metallmatrix- Verbundwerkstoffen (z.B. Karbide in metallischer Matrix) bzw. Ni-Basis-Werkstoffen dar, wenn sie einen vergleichbaren und zuverlässigen Schutz bieten können. Fe-Basis- Werkstoffe/-Schichten werden zwar schon seit Jahrzehnten eingesetzt, jedoch waren sie bisher anderen Legierungssystemen (bspw. Ni-Basis) hinsichtlich Verschleiß-/Korrosionseigenschaften unterlegen. Durch Weiter-/Neuentwicklungen von Beschichtungs- und Werkstoffsystemen sind eisenbasierte Werkstoffe wieder konkurrenzfähig geworden und stellen eine ökonomische und ökologische Alternative zu teuren Legierungen dar [Sch09]. Diese Aspekte spiegeln sich auch in den Ergebnissen einer DVS/GTS-Umfrage [DVS07] zu den Potentialen des Thermischen Spritzens wider, in der dieser Thematik von Seiten der Industrie großes Interesse bescheinigt wurde. Neben den Werkstoff- und Beschichtungskosten ist ein großer Anteil an den Gesamtkosten die Nach-/Endbearbeitung der Bauteile. Beschichtungen mit Feinstpulvern stellen eine sehr viel versprechende Lösung dieser Problematik dar. Mit ihnen sind dünne dichte Schichten mit hohen Oberflächengüten erreichbar (endkonturnah) [Til08], die die Kosten für die Nachbearbeitung senken können [Bob10b]. Abhängig vom konkreten Belastungsfall kann auch eine Steigerung der Verschleißbeständigkeit beobachtet werden [Pic06]. Die aktuellen Entwicklungen im Bereich der Thermischen Spritztechnik in Richtung hoher kinetischer Energien bei vergleichsweise moderaten Partikeltemperaturen begünstigen den Einsatz solcher sehr feinen Pulver zusätzlich. Im Rahmen dieses Projekts sollten mikrostrukturierte Feinstpulver auf Eisenbasis als wirtschaftliche (im Vergleich zu kostenintensiven Ni- oder Co-Basis-Werkstoffen) und umweltbzw. gesundheitsverträglichere (im Vergleich zu hoch Cr- oder Ni-haltigen Werkstoffen) Alternative exemplarisch am Beispiel der Beschichtung eines Farbduktors aus der Druckmaschine erforscht werden. Die entwickelten Methoden und Werkstoffe sind auch auf andere Branchen wie etwa den allgemeinen Maschinenbau, den Anlagenbau oder die Automobilindustrie transferierbar.
Page 1: 2011 Abschlussbericht DVS-Forschung
Page 4 and 5: Bibliografische Information der Deu
Page 8: 2.2 Ausgangssituation Im Bereich de

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