Verbindungsspritzen - Einsatzmöglichkeiten des Thermischen Spritzens zum Verbinden und Auffüllen von metallischen Werkstücken - eine Hybridtechnologie aus einer Kombination des Thermischen Spritzens und des Lötens
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das thermische Spritzen ist ein etabliertes Verfahren der Oberflächentechnik zum Herstellen von Schichtverbunden. In der Löttechnik wurden bereits Verfahren des thermischen Spritzens zur Lotapplikation eingesetzt. Die direkte Nutzung der physikalischen und metallurgischen Möglichkeiten der verschiedenen thermischen Spritzverfahren als Verbindungstechnik stellt allerdings eine völlig neuartige Technologie dar. Das thermische Spritzen zum Fügen und Auffüllen von metallischen Bauteilen an Atmosphäre kann als Ergänzung der konventionellen Flammlötverfahren gewertet werden. Hierbei wird in einem zweistufigen Prozess zunächst der als Pulver, Stab-, Draht- oder Fülldraht vorliegende Spritzwerkstoff auf die Füge- oder Auffüllzonen der Bauteile aufgebracht und anschließend umgeschmolzen. Bisheriger Nachteil thermisch gespritzter Schichten sind die relativ niedrigen erzielbaren Haftzugfestigkeiten (i. d. R. < 80 MPa). Durch den Einsatz angepasster Zusatzwerkstoffe, einer Wärmebehandlung (gleichzeitig oder nachträglich) sowie dem Einsatz von Flussmittel konnten Haftung und Kohäsion der Schicht verbessert werden, so dass das Spritzverfahren als Verbindungstechnik nutzbar wird. Im Rahmen des zweiten Bearbeitungszeitraums dieses Projekts wurden u.a. Untersuchungen zur flussmittelfreien Benetzung von Aluminiumsubstraten mit pulverförmigen Spritzwerkstoffen aus der Gruppe der ZnAl-Basislegierungen durchgeführt. Diese Untersuchungen hatten ergeben, dass die durch das thermische Spritzen erzeugten Spritzschichten aufgrund der Bildung starker Oxidsäume nicht umschmelzbar sind. Daher wurden im Rahmen des zu dem in diesem Abschlussbericht beschriebenen dritten Bearbeitungszeitraums (4. Jahr) des Forschungsprojekts "Verbindungsspritzen" Möglichkeiten zur verbesserten Benetzung von Aluminiumsubstraten mit draht- und stabförmigen Spritzwerkstoffen unter Zuhilfenahme von Flussmitteln und Aktivierung durch Bürsten untersucht. Unter Verwendung dieser Techniken konnten erfolgreich Verbindungs- und Auffüllproben auf Basis von Aluminiumsubstraten hergestellt und charakterisiert werden. Die erarbeitete Technologie zeichnet sich durch eine einfache Prozessführung aus und ist daher insbesondere auch für den Reparatur- und Baustelleneinsatz geeignet. Bei diesem Verfahren ergeben sich Vorteile gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren, wie z.B. dem Löten, durch die unkomplizierte Prozessführung bei Atmosphärendruck ohne Schutzgasatmosphären und die direkte Loteinbringung, insbesondere auch in Zwangslagen. Hierdurch wird eine bedingte Inlinefähigkeit und der Einsatz für den Baustelleneinsatz ermöglicht. Diese Technologie kann erwiesenermaßen auch zum Auffüllen von Ausbrüchen, Löchern oder Abplatzungen angewendet werden. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts können direkt in konkrete Anwendungen überführt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Thermal Spray Joining - Soldering and Filling of Aluminium Substrates under Atmospheric Conditions by a Combined Thermal Spray / Fusing Technique", International Thermal Spray Conference 2006, Seattle, USA
Bach, Fr.-W.; Möhwald, K.; Drößler, B.:
- "Joining and Defect Refilling Using Spray Technique",
International Thermal Spray Conference 2002: Tagungsband, Hrsg.: Lugscheider, E., DVS-Verlag,
Düsseldorf, 2002, ISBN 3-87155-783-8, S. 867ff
Bach, Fr.-W.; Babiak Z.; Tegeder, G.:
- „Verbindungsspritzen – ein hybrides Fügeverfahren aus thermischem Spritzen und Umschmelzen“, Schriftenreihe Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen Band 022: 8. Werkstofftechnisches Kolloquium Chemnitz 2005: Tagungsband, Hrsg.: Wielage, B., Eigenverlag TU Chemnitz, 2005, ISBN 3-00-016841-9, S. 157ff
Bach, Fr.-W.; Möhwald, K.; Drößler, B.:
