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Description
(Text)
Nanowerkstoffe stellen eine neue, zukunftsträchtige Klasse an
Materialien dar. Im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen
ermöglichen sie bei gleicher chemischer Zusammensetzung neuartige bzw.
verbesserte Eigenschaften. Vor diesem Hintergrund zeigt sich auch in
der thermischen Spritztechnik ein stark wachsendes Interesse an der
nanotechnologischen Forschung.
Mit dem Ziel der Herstellung hochverschleißfester und konturnaher
Werkzeugoberflächen werden in der vorliegenden Arbeit die Möglichkeiten
und Grenzen der spritztechnologischen Verarbeitung feiner und
nanostrukturierter WC-12Co Ausgangspulver mittels eines neuartigen
Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahrens grundlegend untersucht. Die
hierbei gewonnenen Ergebnisse werden mit denjenigen eines
konventionellen Pulvers ganzheitlich verglichen. Des Weiteren wird ein
Konzept zum konturnahen Beschichten von regelgeometrischen Bauteilen
vorgestellt.
Zu Beginn der Arbeit erfolgt eine systematische Parameterstudie zur
Prozess- und Schichtoptimierung mittels der Methode der statistischen
Versuchsplanung. Im nächsten Schritt wird die Wirkung von
Beschichtungsparametern und Skalierungseffekten auf die Prozessdynamik
und das Partikelverhalten in der Flamme, sowie auf mechanische
Eigenschaften, Gefügestruktur, Element- bzw. Phasenverhalten und
Eigenspannungen der Schichten analysiert. Anhand dieser Untersuchungen
werden die sich durch die Skalierung ergebenden Vor- und Nachteile
erarbeitet.
Im Anschluss erfolgt die Ermittlung wichtiger tribologischer
Kenngrößen der drei WC-12Co Schichtsysteme im Vergleich zum
unbeschichteten Grundwerkstoff (C45) mit Hilfe von zwei
standardisierten Prüfverfahren. Begleitend werden die auftretenden
mikroskopischen Verschleißerscheinungsformen untersucht.
Im letzten Teil der Arbeit erfolgt zunächst die Analyse des
Einflusses wichtiger Handhabungsparameter auf den Schichtauftrag, die
Schichteigenschaften und die Bauteilaufheizung. Abschließend wird das
robotergestützte, konturnahe Beschichten regelgeometrischer Bauteile
mit verschiedenen Außenwinkeln unter Einsatz einer offline
programmierten Roboterbahn untersucht, um die gewonnenen Grundlagen in
die Praxis zu überführen.
