Fachwörter-Lexikon

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Detonationsspritzen

Detonationsspritzen (oder Flammschockspritzen) ist ein intermittierender Spritzprozess. Die sogenannte Detonationskanone besteht aus einem Austrittsrohr, an dessen Ende sich die Brennkammer befindet. In der Brennkammer wird ein Acetylen-Sauerstoff-Spritzpulvergemisch zugeführt und durch einen Zündfunken zur Detonation gebracht. Die Verbrennungsgase breiten sich explosionsartig aus beschleunigen die Pulverpartikel auf Geschwindigkeiten zwischen 750 und 1000 m/s am Kanonenaustritt. Aufgrund der hohen Partikelaufprallgeschwindigkeiten sind die so hergestellten Schichten überdurchschnittlich dicht und fest haftend. Die Verweilzeit der Partikel in der Flamme ist vergleichsweise kurz, so dass diese meist nur angeschmolzen werden. Auch die Temperatur des Werkstücks lässt sich im Beschichtungsprozess auf ein Minimum reduzieren, da es nur für kurze Zeit der Flammenfront ausgesetzt ist. Nachteilige Effekte wie Verzug oder Gefügeänderungen sind so vermeidbar. Die D-Gun™ Technologie eignet sich sowohl zur Herstellung von karbidischen Verschleißschutzschichten als auch rein keramischen oder metallischen Schichten. Der Beschichtungsabstand beträgt etwa 60 bis 120 mm. Die Beschichtung erfolgt unter einem Winkel von mindestens 40°, idealerweise 90°.

 

Der Anbieter der Technologie Praxair charakterisiert sein Verfahren D-Gun™ wie folgt:

•          explosionsartige Verbrennung

•          ca. 1 m langes Beschleunigungsrohr

•          VPartikel 750 – 1000 m/s

•          Eignung für Verbundwerkstoffe mit Karbiden und metallischer Matrix sowie für rein keramische und metallische Werkstoffe

•          Schichtaufbau durch Überlagerung sog. „Beschichtungs-Popps“

•          Geringe thermische Beanspruchung von Spritzwerkstoff und Werkstück, dadurch Verringerung der Oxidation, Vermeidung thermisch induzierter Zugeigenspannungen, Vermeidung unkontrollierter Gefügeumwandlungen und Verzug

•          sehr gute Haftfestigkeit auch bei Werkstückhärten von bis zu 58 HRC und ohne Verbehandlung durch Korundstrahlen

•          Porosität der Schichten  < 0,5 %

•          Haftfestigkeit > 70 MPa

•          Schichtdicke 0,03 – 0,5 mm

•          Rauheit unbearbeitet 2,5 – 5 µm Ra, bearbeitet <0,05 µm Ra

•          Druckeigenspannungen, exzellente Beständigkeit gegen Abrasiv- und Erosivverschleiß

(Quelle: Praxair und TLBS GmbH)

Anbieter der Technologie sind unter anderem:

Praxair

TLBS GmbH

 

Einleitung - Übersicht

Durch Verschleiß entstehen den Volkswirtschaften jährlich Schäden in Milliardenhöhe. Die Broschüre Basiswissen Verschleiß und Verschleißschutz soll einen Beitrag dazu leisten, die jährlich entstehenden Schäden in Folge Verschleiß zu reduzieren. Sie behandelt die Themen Reibung, Verschleiß, Verschleißschutz und die dazugehörigen Analyseverfahren. Die Broschüre liefert einen umfassenden Überblick über die Themen rund um den Verschleiß und den Verschleißschutz. Um den Verschleiß von Bauteilen und deren Ausfallrisiko zu reduzieren, erfordert es einer intensiven Zusammenarbeit der Fachleute entlang der Prozesskette von der Konstruktion über die Fertigungstechnik bis hin zur Beschichtung. Dabei spielt die Verschleiß- und Schadensanalytik eine wichtige Rolle. Denn diese ist Voraussetzung dafür, um die Ursachen für Verschleiß und Ausfälle zu ermitteln und um letztlich dadurch nachhaltige Gegenmaßnahmen treffen zu können. Eine Basis für ein gutes Verständnis wird einführend mit dem Grundlagenwissen rund um Reibung und Verschleiß und der Aufbau des tribologischen Systems und dem Zusammenhang zwischen der Oberflächenbeschaffenheit und dem Reibungs- und Verschleißverhalten in den ersten beiden Abschnitten gelegt. Aufgrund der Wichtigkeit der Verschleiß- und Schadensanalytik wurde diesem Thema ein eigenes Kapitel gewidmet, in dem auch die dazugehörigen Verfahren behandelt werden. Beim Thema Verschleiß ist eines der wichtigsten Themen der Verschleißschutz. Dieser kann durch geeignete Werkstoffauswahl, durch gezielte Gestaltung der Oberflächen oder durch aufgebrachte Schutzschichten erfolgen. Diese unterschiedlichen Möglichkeiten werden alle einzeln beleuchtet und knapp und verständlich beschrieben sowie durch Bilder und Skizzen veranschaulicht. Beim Verschleißschutz dürfen natürlich die Analysemethoden zur Charakterisierung der Verschleißschutzmaßnahmen nicht fehlen, womit die Broschüre abschließt. Im Steinbeis-Transferzentrum Tribologie an der Dualen Hochschule in Karlsruhe beschäftige ich mich zusammen mit meinem Team mit der tribologischen Analytik sowie mit Beratungen und Seminaren rund um die Themen Reibung und Verschleiß. Wir führen Dienstleistungen für die Industrie durch und sind Kooperationspartner von Forschungseinrichtungen. Die Dienstleistungen umfassen hochauflösende Vermessungen von Oberflächentopografien, Beschichtungsanalysen, Material- und Beschaffenheitsanalysen bis hin zu kompletten Entwicklungsprojekten. Neben einer modernen Analytik ist unsere Stärke das tribologische Fachwissen durch jahrelange Erfahrung. Einen Überblick über unser Dienstleistungsangebot und unsere technische Ausstattung gibt die Homepage: www.steinbeis-analysezentrum.com

Im einzelnen werden folgende Themen dargestellt:

• Grundlagenwissen
• Oberflächenbeschaffenheit
• Tribologische Prüfung
• Verschleiß- und Schadensanalyse
• Verschleißschutz
• Analysenmethoden Verschleißschutz

 

Verschleißschutz – Schichtkombinationen

Für dekorative Anwendungen haben insbesondere Chromschichten sehr vorteilhafte Eigenschaften, weshalb sie bei Sanitärartikeln kaum wegzudenken sind. Als Schichtkombination aus Nickel und Chrom (auf Metall) und Kupfer, Nickel und Chrom (auf Kunststoff) zeichnen sie sich durch eine außerordentlich lange Lebensdauer bei kaum verändertem Aussehen aus. Die Chromschichten selbst sind hierbei nur zwischen etwa 0,5 µm und 1 µm dick. Sie wiederstehen aber auch aufgrund der sehr geringen Rauheit (in der Regel Spiegelglanz) hohen Belastungen durch starkes Reiben in Verbindung mit Reinigungsmitteln. Neben der Härte ist von Vorteil, dass Mikroorganismen keinen Haftgrund vorfinden. Ähnliches gilt für Ablagerungen durch Ausfällen von Calciumcarbonat (Kalk), die im Falle von dünnen Schichten ohne Chemikalien und mit geringem Druck abwischbar sind.

Als Schichtsystem mit guter Beständigkeit gegen Verschleiß kommt beispielsweise eine Kombination aus einer galvanisch abgeschiedenen Schicht (z.B. Chrom) und einer Hartstoff-Deckschicht in Betracht, die mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens aufgebracht wird. Die Grundschicht übt hierbei eine Tragefunktion aus und verhindert, dass die harte, aber spröde Hartstoffschicht bei Belastung bricht. Positiv auf das Gesamtverhalten wirkt sich eine sehr geringe Rauheit aus. Derartige Kombinationen werden für Wälzlager eingesetzt.

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