Schichtsystem für Strömungsbauteile aus Gusseisen unter Degradation durch Verschleiß, Kavitation und Korrosion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Oechsner; Professor Dr.-Ing. Uwe Reisgen
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289947989

Viele Maschinenbauteile sind einer komplexen mechanisch-korrosiven Beanspruchung unterworfen, bspw. Pumpen im Anlagenbau und bei Offshore-Anwendungen. Dabei beeinflussen Verschleiß (z.B. in Form von Abrasion, Erosion und Kavitation) und Korrosion maßgeblich die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von solchen Bauteilen. Oft treten dabei die Beanspruchungen in Kombination auf. Da zur Optimierung der Strömungsverhältnisse häufig komplizierte Konturen notwendig sind, bietet sich insbesondere bei Massenteilen das Gießen als Fertigungsverfahren an, wobei aus Kostengründen häufig Gusseisen mit Lamellengraphit eingesetzt wird. Zur Verbesserung der Beständigkeit der Bauteile müssen in korrosiv und erosiv, abrasiv oder kavitativ beanspruchten Anwendungen bislang teure Spezialstähle oder Sondergusswerkstoffe verwendet werden, die schwer zu bearbeiten sind. Dies führt zu hohen Herstellungskosten. Moderne Oberflächenbeschichtungstechnologien stellen hier ein großes Potenzial dar, um zum einen die Beanspruchbarkeit der Bauteile weiter zu verbessern und zum anderen kostengünstigere Grundwerkstoffe einsetzen zu können, die durch beanspruchungsgerechte Schichten wirtschaftlich und ressourcenschonend geschützt werden. Die Entwicklung solcher Schichten erfolgt zur Zeit experimentell und erfahrungsbasiert, der Zusammenhang zwischen mechanisch- technologischen Eigenschaften der Schichten und ihrem Verhalten unter kombinierter Korrosions- und Erosions-, Abrasiv- und/oder Kavitationsbeanspruchung ist bisher nicht (ausreichend) untersucht, um gezielt Schichtsysteme für eine definierte Beanspruchungskombination auswählen zu können.Primäres Ziel des Projektantrages ist die Entwicklung eines Schichtsystems, dass die Beständigkeit von Gussbauteilen unter kombinierter Beanspruchung (Korrosion, Erosion, Kavitation) verbessert. Als Ausgangsbasis sollen Kupferbasisschichten und ein Duplexstahl dienen, die mit thermischen Spritzschichten kombiniert werden. Für die Entwicklung eines derartigen Schichtsystems müssen zum einen die grundlegenden schweißtechnischen Anforderungen beim Schweißen von Gusswerkstoff und zum anderen die Auswirkung der Degradationsmechanismen auf die Beständigkeit der Schichten und insbesondere auf die Schichtkombination grundlegend untersucht werden. Die Erkenntnisse aus den grundlegenden Untersuchungen lassen sich auf andere Schichtsysteme für Gussbauteile übertragen, so dass sie nicht auf das in diesem Projekt entwickelte Schichtsystem begrenzt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen