Fachwörter-Lexikon
Das vollständige Fachwörter Lexikon ist nur für Abonnenten abrufbar. Sie sind nicht angemeldet, bitte loggen Sie sich ein oder schliessen Sie ein Abonnement ab.
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:
Thermische Spritzschichten
Durch thermisches Spritzen lassen sich dicke und besonders harte Beschichtungen auf nahezu jedem beliebigen Grundwerkstoff herstellen. Als Schichtwerkstoff kommen alle Materialien in Betracht, die bevorzugt in Form von Pulver verfügbar sind. Grundgedanke beim thermischen Spritzen ist, einen Werkstoff in einem Gasstrom zu erhitzen oder aufzuschmelzen und in diesem Zustand auf eine Werkstückoberfläche mittels kinetischer Energie zu fixieren. Da der Zustand der aufzutragenden Partikel zähflüssig oder teigig ist, bleiben diese auf der Oberfläche haften und führen im günstigen Fall zu einer mechanischen Verzahnung. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Auftragsgeschwindigkeit (je nach Fläche einig 10 µm bis 100 µm pro Minute) und eine gute Haftung auf dem Grundmaterial aus. Das Auftragen von Metallen wurde bereits vor mehr als 100 Jahren in Form des sogenannten Schoopens (Auftrag von Zink) entwickelt. Heute werden bevorzugt harte Schichten mittels der verschiedenen Varianten des thermisches Spritzens hergestellte. Dabei kommen vor allem harte und sehr beständige Metalloxide, -nitride und -carbide zum Einsatz, die in Dicken von deutlich mehr als 100 µm mit keinem anderen Verfahren aufgetragen werden können.
Aufbau zum thermischen Spritzen / Bildquelle: OTTI
Spritzschicht / Bildquelle: B. Rüther
Die Schichten sind durch eine mehr oder weniger starke Porenstruktur gekennzeichnet. Diese können unter Umständen als Reservoir für Schmiermittel dienen, wodurch beispielsweise die Verwendung als Gleit- und Reibschicht profitiert. Dichtere Schichten von Aluminiumoxid, Titannitrid und -carbid, Chromoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid oder Zirkonoxid, um nur einige wenige der verwendeten Verbindungen zu nennen, stellen sowohl eine guten Korrosions- als auch Verschleißschutz dar. Für das Aufheizen und Beschleunigen der Partikel zwischen Spritzdüse und Werkstückoberflächen stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl wie Brenngas oder Plasmaheizung; die Benennung der Verfahren richtet sich in der Regel nach der Art der Erhitzung beziehungsweise nach der Art der Zufuhr des verspritzten Materials: beispielsweise Flammspritzen, Kaltgasspritzen, Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Drahtspritzen, Mehrdrahtlichtbogenspritzen mit Fülldrähten, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen. Die Auswahl der Verfahren richtet sich nach den zu erzielenden Eigenschaften der Schichten beziehungsweise den zu verarbeitenden Stoffen. Am einfachsten realisierbar ist die Beschichtung von rotationssymmetrischen Werkstücken, wobei mit Hilfe von Abdeckungen auch partielle Beschichtungen möglich sind. Das Kaltgasspritzen erlaubt auch die Beschichtung von temperaturempfindlichen Kunststoffen.
Lichtbogengespritzte Schicht auf Kunststoff / Bildquelle: S. Grund
Zinkdruckguss
Der moderne Druckguss zählt zu den besonderen Verfahren, die dazu beitragen, dass Zink in vielen Bereichen unseres Lebens einsetzbar ist. Diese spezielle Technik ermöglicht immer wieder neue Anwendungen. Sie sind überall dort gefragt, wo hohe Stabilität und hohe Stückzahlen gefordert werden. Und außerdem sehen die entsprechenden Produkte oftmals auch außerordentlich schön aus. Es sind vor allem die folgenden Eigenschaften, die Zink für den Druckguss besonders qualifizieren:
– Hohe Wirtschaftlichkeit durch sehr kurze Zykluszeiten, niedrige Schmelztemperatur (380-390 °C), geringste Aushebeschrägen, endkonturnahe Fertigung und lange Formenstandzeiten
– Gute Gießeigenschaften: engste Toleranzen des Rohgusses (bis ca. IT 8), ausgezeichnetes Fließverhalten (Dünnwandgießen)
– Elektrische und elektromagnetische Abschirmung,
– Mechanische Werkstoffkennwerte (für ZP0410 z.B. Zugfestigkeit 300-340 MPa, Dehngrenze (0,2 %) 290-330 MPa, E-Modul 85 GPa)
– Ausgezeichnete Voraussetzungen für die Oberflächenveredelung
– 100 % Recyclingfähigkeit
Ob Schalter, Griffe, Zierleisten, Blenden oder Armaturen: Zinklegierungen können nicht nur endabmessungsnah in nahezu jede gewünschte Form gegossen werden. Während des Gießens lassen sich zusätzlich präzise Oberflächenstrukturen integrieren, die der Optik eine außergewöhnliche Wirkung verleihen. Zinkdruckguss bietet außerdem hervorragende Voraussetzungen für die Verfahren der Oberflächenveredelung, wie zum Beispiel für das galvanische Beschichten.
Nur eine Spielzeugeisenbahn? Perfektion bis ins kleinste Detail geht nur, wenn auch die Oberfläche höchsten Ansprüchen genügt / Bildquelle: Initiative Zink
Bauteile aus Zinkdruckguss sind heute Hightech-Produkte, die für unterschiedlichste Einsatzzwecke verwendet und in vielen Bereichen des täglichen Lebens, im Automobil-, Maschinen- und Apparatebau, in der Elektrotechnik und Elektronik sowie im Bauwesen und im Möbelbau eingesetzt werden. Hauptteil des im Auto verwendeten Zinks stellen Komponenten und Bauteile aus Zinkdruckguss zum Beispiel als Gurtstraffer, als Gehäuse für Anlasser und Scheibenwischermotoren, als Träger von Scheinwerfer und Außenspiegel, als Teil der Lenksäule und Frontsensor für Airbags, als Türschlosszylinder und Türgriff. Über 100 Einzelteile aus Zink stehen für Mobilität, Sicherheit und Funktionalität aber auch für dekorative Elemente mit einer hohen gefühlten Wertigkeit.
Und die Produktpalette wird in den kommenden Jahren weiter wachsen, denn Zinkdruckguss ermöglicht die Umsetzung komplexer Geometrien mit dünnen Wandstärken bei hoher Reproduzierbarkeit in engen Toleranzen und mit hohen Festigkeitswerten. Qualität und Qualitätssicherung spielen hierbei eine entscheidende Rolle – von der normgerechten Zinkdruckgusslegierung bis zu den fertigen Gussteilen.
Optik, Haptik, Form und Gewicht – alles muss bei dieser Dentalkamera mit oberflächenveredeltem Zinkdruckgussgehäuse stimmen / Bildquelle: Initiative Zink
Neue Entwicklungen sowohl in der Gießtechnik als auch in der Obetrflächenbehandlung zeigen, dass noch längst nicht alle Möglichkeiten des Werkstoffs Zink ausgeschöpft sind. Neue Gießverfahren durch Schaumguss, optimierte Legierungen für den Dünnwandguss und intelligente konstruktionen erlauben Gwichtseinsparungen biszu 30 % / Bildquelle: Initiative Zink