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Auftragschweißen von nanokristalllin erstarrenden Eisenbasiswerkstoffen auf Aluminiumsubstraten mittels geregelter Kurzlichtbogentechnik

IGF-Nr. 15.859 N


Durch Energieeinsparungsforderungen und durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Aluminiumtechnologie, wächst die technische Bedeutung von Aluminium immer weiter an. Problematisch beim Einsatz von Aluminium ist die geringe Härte und damit verbunden der geringe Widerstand gegen Verschleiß. Eine intelligente Lösung für einen partiellen Verschleißschutz ist das Auftragschweißen. Das Auftragschweißen von Stahl auf Aluminium wird gegenwärtig in der Literatur als nicht möglich betrachtet.
Doch neueste Entwicklungen in der Werkstofftechnologie und Schweißtechnik besitzen das Potential für eine solche Beschichtung. Die geregelte Lichtbogentechnik erlaubt einen gezielten Wärmeeintrag in das Substrat. Neuartige Eisenbasislegierungen begünstigen eine nanokristalline Erstarrung. In der vorliegenden Forschungsarbeit werden die Einflüsse der eingesetzten Verfahrenstechnik und Legierungszusammensetzung analysiert. Dazu wurden zunächst unterschiedliche Legierungszusammensetzungen mittels geregeltem Lichtbogen hinsichtlich ihrer Metallurgie und der grundsätzlichen Eignung zum Beschichten charakterisiert. Der Einfluss der Legierungselemente auf
Phasensaumbreite, Aufmischgrad, Wärmeeinflusszone, Verschleißverhalten sowie Mikrohärte und Rissbildung konnten herausgearbeitet werden. Es wurde gezielt eine quantitative Bewertung der Eigenschaften angestrebt, um die verschieden legierten Auftragwerkstoffe zu bewerten. Es wurde deutlich,
dass Bor und Chrom die Härte und damit auch die Verschleißbeständigkeit der Beschichtungen erhöhen. Aluminium hingegen verringert zwar den Aufmischgrad der Schicht, jedoch erhöht ein Zusatz von Aluminium auch die Gefahr der Rissbildung in der Schicht. In Absprache mit dem projektbegleitenden Ausschuss wurde eine Legierungsauswahl für die
anschließende Panzerung geeigneter Beschichtungstechnologien (geregelte Impulslichtbogen mit Vorund Nachwärmen) durchgeführt. Schließlich wurden an beschichteten Proben Verschleißuntersuchungen durchgeführt.


Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht.


Verantwortlicher Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. habil. J. Wilden
Ansprechpartner am Fachgebiet: Dipl.-MA. Niyameddin Süleymanov


Das IGF-Vorhaben 15.859 N der Forschungsvereinigung Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Für diese Förderung und Unterstützung sei herzlich gedankt.

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