Einfluss der Prozessführung von ID HVOF/HVAF gespritzten Hartstoffschichten auf die Ermüdungsfestigkeit

Vorhabenbeschreibung:

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, das Ermüdungsverhalten und damit die Lebensdauer von hochbelasteten ID HVOF/HVAF-gespritzten Hartstoffschichten mithilfe einer optimierten Prozessgestaltung zu verbessern. Hierzu werden relevante Einflussgrößen entlang der gesamten Prozesskette (Spritzpulvereigenschaften, Spritzprozess, Kühl- und Absaugkonzept, Nachbearbeitung) auf das Ermüdungsverhalten identifiziert, analysiert und optimiert. Im Rahmen der experimentellen Durchführung werden WC- und Cr3C2-basierte Schichtsysteme mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und Primärkarbidgröße verwendet, um eigenschaftsdifferenzierte Schichteigenschaften auf innenliegenden Funktionsflächen zu erzeugen. Die mikrostrukturellen Schichteigenschaften und werkstoffseitigen Zustandsänderungen (Phasenumwandlungsvorgänge, Eigenspannungszustände) infolge des Spritzprozesses sowie der mechanischen Nachbearbeitung unter Einsatz spanender Fertigungsverfahren (Schleifen, Honen, Läppen) werden mittels metallographischer und röntgenografischer Methoden erfasst und mit den Einflussgrößen des ID-Prozesses korreliert. Das Ermüdungsverhalten der applizierten Schichtsysteme wird mittels mechanisch-technologischer Prüfverfahren (i. dynamisch-schwingender(Schwingfestigkeit), ii. dynamisch-schwellender Belastung (Betriebsfestigkeit), iii. Gleitbeanspruchung) in Anlehnung an die vorherrschenden Belastungskollektive in der kunststoffverarbeitenden Industrie evaluiert, können jedoch auch auf andere Anwendungen übertragen werden. Die Einflussgrößen des Beschichtungsprozesses auf das Ermüdungsverhalten der Schichtsysteme werden mithilfe statistischer Versuchsplanungsmethoden analysiert, modelliert und optimiert. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen sollen Handlungsempfehlungen abgleitet werden, die KMU ermöglichen, durch eine optimierte Prozessgestaltung die Qualität der mittels ID-HVOF/HVAF hergestellten Hartstoffschichten hinsichtlich des Ermüdungsverhaltens zu steigern.