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Wednesday, September 27, 2017, Saal R 4:00 PM Korrosions- und Verschleißschutz |
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Verbessern der Produktivität und Schichteigenschaften beim magnetisch beeinflussten MSG-Auftragschweißen von hartstoffverstärkten Verschleißschutzlegierungen |
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Philipp Henckell* / Technische Universität Ilmenau /
Fachgebiet Fertigungstechnik, Deutschland Karsten Günther / Technische Universität Ilmenau / Fachgebiet Fertigungstechnik, Deutschland Yarop Ali/ Technische Universität Ilmenau / Fachgebiet Fertigungstechnik, Deutschland Jean Pierre Bergmann/ Technische Universität Ilmenau / Fachgebiet Fertigungstechnik, Deutschland |
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Bauteilschädigungen durch Verschleiß führen in Deutschland jährlich zu wirtschaftlichen Verlusten in Milliardenhöhe. Besonders beanspruchte Bauteile finden sich in den Branchen der Energieerzeugung wie beispielsweise Bohrkronen oder Baggerschaufeln im Tagebau. Effiziente Auftragschweißverfahren bieten als Reparaturverfahren die Möglichkeit beschädigte Bauteile aufzuarbeiten und somit eine kostenintensive Neuanschaffung zu umgehen. Das Metall-Schutzgas-Schweißen (MSG) bietet durch die einfache Handhabung und der Verwendung von drahtförmigem Zusatzwerkstoff die Möglichkeit vor Ort eingesetzt zu werden und darüber hinaus Zwangslagenschweißungen zu realisieren. Nachteilig wirkt sich jedoch der hohe Wärmeeintrag des Schweißprozesses auf die Einbrandtiefe und Aufmischung mit dem Grundwerkstoff aus. Dies erfordert in der Regel eine kostenintensive Mehrlagentechnik, um die angestrebten Schichteigenschaften erzielen zu können. Ebenso werden die Hartstoffe unmittelbar den hohen Temperaturen des Lichtbogens ausgesetzt, was insbesondere bei thermisch instabilen Wolframschmelzkarbiden (WSC) zu Zersetzungsvorgängen führt und die Verschleißeigenschaften minimiert. Ein Ansatz zur Regelung des Wärmeeintrages beim MSG-Auftragschweißen ist der Einsatz einer magnetischen Lichtbogenpendelung quer zur Schweißrichtung. Über die Einstellung der Feldstärke und Wechselfrequenz kann dabei der Tropfenübergang in das Schmelzbad gesteuert werden. Die winklige Auslenkung der abschmelzenden Tropfen führt zu einer um bis zu 35% erhöhten Raupenbreite auf dem Substrat, sodass bei einer flächigen Auftragung die Raupenanzahl pro Fläche quantitativ und wirtschaftlich um etwa 30% reduziert werden kann. Temperaturmessungen anhand von Ni-WSC Pseudolegierungen zeigen zudem eine Verringerung der Schmelzbadtemperatur sowie eine reduzierte Zersetzung der WSC aufgrund des oszillierenden Lichtbogenansatzpunktes auf dem Substrat und der damit einhergehenden Verbreiterung des Wärmefeldes. Somit kann der prozentuale Anteil der WSC-Partikel in der Auftragschweißung über die Einstellgrößen der Lichtbogenpendelung erhöht werden. Im Resultat weisen die flächigen Auftragschweißungen bereits ab der ersten Lage einen um etwa 50% höheren Ver-schleißwiderstand gegenüber dem konventionellen MSG-Auftragschweißen bei abrasiver Beanspruchung auf. |