Bremsscheibenbeschichtung zur Abriebminimierung EURO7
Verschleiß- und Korrosionsschutzmaßnahmen sorgen für eine Vielzahl von Industrieanwendungen für Standzeiterhöhungen und Produktivitätssteigerung. Insbesondere unter den Aspekten Ressourcenschonung, Bauteilverfügbarkeit und Recycling spielen funktionelle Beschichtungen eine entscheidende Rolle. Je nach Anwendungsfall und Anforderungen an die Oberfläche kann aus verschiedenen Beschichtungen die Geeignetste ausgewählt werden. Neben der Neuteilfertigung ist die Reparatur und Instandsetzung (Re-Manufacturing) zur Wiederaufbereitung von verschlissenen Bauteilen und Komponenten ein zentrales Thema. Verfügbarkeiten können erhöht, Ressourcen durch Wiederverwendung geschont und dadurch erheblich an Kosten gespart werden.
Für diese Herausforderungen ist das additive Auftraglöten hervorragend geeignet. Ein vielseitiges und zuverlässiges Beschichtungsverfahren als Ergänzung zu bestehenden Beschichtungsverfahren wie z.B. das thermische Spritzen, Auftragschweißen, galvanische, polymere oder Wärmebehandlungsverfahren. Es wird überall dort eingesetzt, wo höchste Ansprüche an die Verschleiß-, Schlag- und Korrosionsfestigkeit gefordert sind. Schichtsysteme können gezielt in Richtung Härte, Dichte und chemischer Zusammensetzung modifiziert werden, z.B. für die Instandsetzung von verschlissenen Oberflächen. Ein weiteres wesentliches Merkmal ist die 100% Werkstoffausbeute bei der Herstellung der Beschichtungen. Anders als beim Auftragschweißen oder thermischen Beschichten entsteht kein Overspray. Durch die spezielle Applizierungstechnik der Beschichtungswerkstoffe, z.B. Tapes, entstehen keine Verluste. Anwendungsbereiche sind sehr vielfältig und finden sich z.B. finden sich in der Werkstoffverarbeitung, Granulat-, Sichter-, Misch- und Fördertechnik, Straßen- und Erdbau, Schiffsbau, Schiene und Transport, Energie-, Antriebs-, Motoren- und Turbinentechnik, Werkzeuge, Agrartechnik etc. (s. Abb.1).
Das additive Auftraglöten ist ein bei EUROMAT entwickeltes stoffschlüssiges und thermisches Beschichtungsverfahren, wobei die extrem hohe Schichthaftung durch Diffusion entsteht. Der Grundwerkstoff wird anders als beim Auftragschweißen nicht umgeschmolzen und grenzt sich auch gegenüber den thermische Spritzverfahren ab, wo die Schichthaftung hauptsächlich durch mechanische Verklammerung auf der aufgerauten Oberfläche entsteht. Die auftraggelöteten Beschichtungen zeigen eine sehr hohe Haftfestigkeit, sind dicht und rissfrei. Schichtdicken von wenigen zehnteln bis zu mehreren Millimetern sind gezielt einstellbar. Verschiedene Prozessvarianten und Schichtsysteme sind für unterschiedliche Anwendungsfälle entwickelt und industriell getestet worden. Je nach Anwendungsfall und Schichtauswahl erfolgt die Beschichtungsdurchführung im Vakuum, im Schutzgas mit Laser, Flamme, Induktion, Magnet, Infrarot oder auch an Luftatmosphäre, z.B. für den mobilen Einsatz vor Ort.
Pflugschar mit Kantenbeschichtung
Je nach Anwendungsfall werden speziell entwickelte Beschichtungswerkstoffe eingesetzt. Z.B. für den Verschleißschutz und Abriebminimierung mit Schichthärten bis zu 65 HRC und Karbidgehalten von bis zu 90% oder sehr weiche Schichten mit Härten von 18-24 HRC für die Reparatur von Dicht- und Gleitflächen. Somit können durch additives Auftraglöten funktionale Schichten zum Verschleiß- und Korrosionsschutz und zur Minimierung von Abrieb hergestellt werden. Zudem ist es möglich verschlissene Bauteiloberflächen gezielt wiederaufzubereiten. Bisher wurde dies vorwiegend bei sehr wertvollen Bauteilen wie Turbinenschaufeln eingesetzt. Allerdings steigt aktuell auch bei weniger wertvollen Komponenten das Interesse für das Re-Manufacturing durch additives Auftraglöten. Als Grund sind die wesentlichen Vorteile gegenüber einer Neufertigung zu nennen, wie einerseits die kurzfristige Wiederverfügbarkeit der aufbereiteten Bauteile und Komponenten und andererseits die mögliche Kosteneinsparung, die Ressourcenschonung sowie die damit verbundene gesteigerte Nachhaltigkeit. Gezielt auf die Anwendung angepasste Lotsysteme ermöglichen Reparaturen, die den Eigenschaften des ursprünglichen Materials entsprechen. In der folgenden Abb.2 sind verschiedene Schichtsysteme metallographisch dargestellt.
Schälwerkzeug zur Holzbearbeitung
Ein wesentliches Merkmal der Auftraglöttechnik sind die verschiedenen Möglichkeiten der Applizierung der Beschichtungswerkstoffe. Während dieses beim Auftragschweißen oder thermischen Spritzverfahren hauptsächlich durch Pulver oder Draht erfolgt, sind für das Auftraglöten verschiedene weitere Applizierungstechniken entwickelt worden. Die Lotapplizierung kann mittels Pulver, Tapes bzw. Preforms, Paste oder Slurry erfolgen. Die Beschichtungswerkstoffe sind so konzipiert, dass sie lötfähige Eigenschaften haben. Gängige Applizierungstechniken sind Drucken, Spritzen, Tauchen, Schlämmen oder einfaches Auflegen von Tapes. Tapes werden aus Pulver durch Zugabe von Bindermitteln hergestellt. Eine spezielle Formgebungstechnik ermöglicht sehr geringe Bindergehalte unterhalb von 3 %. Diese wirken sich durch vermindertes Ausgasen während des Lötprozesses vorteilhaft auf das Beschichtungsergebnis hinsichtlich geringer Porosität und besserer Schichthaftung aus. Die Tapes werden für die jeweilige Beschichtungsfläche zugeschnitten und an den zu beschichtenden Stellen des Bauteils aufgelegt (Abb. 3). Durch die einfache Handhabung lassen sich konturscharfe Beschichtungen erzielen. Schichtdicken bis zu mehreren Millimetern sind in einem Beschichtungsschritt realisierbar. Die Schichtoberflächen sind glatt und rissfrei. Im Zuge des Lötprozesses entsteht durch Diffusionsprozesse zwischen dem aufgeschmolzenen Lot und dem Grundwerkstoff eine stoffschlüssige Verbindung. Im Falle von im Lot enthaltenen Hartstoffpartikeln reagiert der Lotmatrixwerkstoff mit den Hartstoffpartikeln. Dies führt zu einer festen Einbindung der Hartstoffpartikel im Lotmatrixwerkstoff. Die Wärmebehandlung des Lötprozesses erfolgt in Abhängigkeit der Prozessvariante im Vakuum, unter Schutzgas oder an Atmosphäre. Als Wärmequellen können Ofen, Induktion und Flamme eingesetzt werden. Darüber hinaus zeigen aktuelle Entwicklungen den möglichen Einsatz von Laser als Wärmequelle.
Pulver werden mit abgestimmter Morphhologie miteinander gemischt. Mit einem speziellen Formgebungsverfahren werden die Tapes mit einem Bindergehalt <3% hergestellt. Nahezu aus jedem Pulver können Tapes hergestellt. Besonders vorteilhaft ist die 100%-ige Umsetzung pulverförmigen Werkstoffe über die Tapes in eine Beschichtung. Gerade vor dem Hintergrund von Ressourcenschonung ein wesentlicher Kostenvorteil und Umweltentlastung.
Diabolorolle zur Stahlrohrförderung
Die Beschichtungen können individuell auf den jeweiligen Anwendungsfall und damit verbundene Schichtfunktion angepasst werden. Hierzu stehen eine Vielzahl an Lotmatrixwerkstoffen auf Eisen-, Nickel-, Cobalt- und Kupferbasis zur Verfügung. Diesen können bei Bedarf zusätzlich Hartstoffe und Hartstoffgemische zur Steigerung des Verschleißschutzes beigemischt werden. Als Hartstoffe werden vorwiegend Karbide wie Wolframkarbid eingesetzt. Allerdings können auch unterschiedliche Silizide, Boride, Oxide, CBN oder Diamanten verwendet werden. Je nach Werkstoffkombination und Verfahren ist ein Hartstoffanteil von 80 Vol.-% möglich. Es sind Schichtmatrixhärten im Bereich von 18 HRC bis 65 HRC erreichbar. Durch additives Auftraglöten können Beschichtungen mit Schichtdicken von 0,05 mm bis zu 10 mm und mehr hergestellt werden. Im Anschluss an den Beschichtungsprozess können die aufgelöteten Beschichtungen bei Bedarf in weiteren Arbeitsschritten nachbearbeitet werden, um beispielsweise spezielle Konturen, Passungen oder Oberflächengüten herzustellen. Jedoch erfordern die erzielbaren Oberflächengüten bei vielen Anwendungen keine Nachbearbeitung.
Das additive Auftraglöten bietet somit eine ressourcenschonende Alternative zu den Beschichtungstechniken wie dem thermischen Spritzen und dem Auftragschweißen. Es eignet sich für Anwendungen, bei denen ein besonderer Verschleiß- und Korrosionsschutz benötigt wird. EUROMAT verfügt eine langjährige Expertise in der Entwicklung und Fertigung von auftraggelöteten Beschichtungen für unterschiedliche Branchen. Fokus dabei liegt auf hohe Qualität und eine optimale Anpassung auf die spezifischen Anforderungsprofile der jeweiligen Bauteile. Mit dem Beschichtungsprogramm BODYCLAD® bietet EUROMAT ein umfangreiches Angebot für individuelle Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich Verschleiß- und Korrosionsschutz sowohl für die Neuteilfertigung als auch Instandsetzung.
Weitere Informationen
www.euromat.de und www.bodyclad.de
