Fe-Basis Beschichtungen für Pumpenbauteile komplexer Geometrie

IPAT Erlangen

Das Forschungsprojekt "Entwicklung thermisch gespritzter Fe-Basis Beschichtungen für Pumpenbauteile komplexer Geometrie" hat begonnen - mit einem Kick-off Treffen am 23. Mai 2017.

Das Forschungsprojekt wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert (AiF-Nr.: 18965; Bearbeitungszeitraum: 01.02.2017 – 31.07.2019).

Ausgangssituation

Pumpenbauteile sind oft einer komplexen mechanisch-korrosiven Beanspruchung unterworfen, dabei beeinflussen Verschleiß und Korrosion maßgeblich die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Pumpenbauteilen. Die Beanspruchung führt zu lokalen Geometrieänderungen der strömungsführenden Oberfläche und zu einem progressiven Verschleißfortschritt, der eine erhebliche Reduktion der Pumpenleistung zur Folge hat. Moderne Oberflächenbeschichtungsverfahren, wie das Thermische Spritzen, stellen hier ein großes Potential dar, um die erosive Beanspruchbarkeit der strömungsführenden Bauteiloberflächen zu verbessern. Beim Thermischen Spritzen wird generell ein möglichst senkrechter Spritzwinkel zwischen Bauteiloberfläche und Spritzstahl angestrebt. Die Wirksamkeit thermisch gespritzter Schichten hängt sehr stark von der Architektur und der Morphologie der Schicht ab. Diese werden in einem hohen Maße von den Prozessparametern des Herstellprozesses bestimmt. Pumpenbauteile sind oft komplex gestaltet, sodass lokal am Bauteil vielerorts keine optimalen Prozessparameter verwendet werden können.

Projektziel

Das Projekt hat das Ziel, den Einfluss von Prozessvariationen (speziell Spritzwinkel, Spritzabstand) auf die Eigenschaft der Schicht insbesondere im „Off-Design“ Punkt (Betriebspunkt außerhalb des eigentlichen Auslegungspunkts) zu untersuchen. Somit wird zum einen eine Korrelation zwischen der Schichteigenschaft und den an Pumpenbauteilen verwirklichbaren Prozessparametern hergestellt und zum anderen die Robustheit der thermischen Spritzbeschichtung für Pumpenbauteile verbessert. Zudem entstehen Übergangszonen zwischen beschichteten und unbeschichteten Bereichen des Bauteils, deren Schutzwirkung (mechanisch-korrosiv) es genauer zu untersuchen gilt. Die gewonnenen Erkenntnisse sind insbesondere für KMU relevant, da durch den Einsatz thermischer Spritzschichten auf komplexen Bauteilen eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und damit ein breiteres Anwendungsgebiet, auch für andere Komponenten, geschaffen werden kann. Die mögliche Verwendung von kostengünstigen zu beschichtenden Grundwerkstoffen schafft, insbesondere bei großen Pumpenbauteilen, eine Reduzierung der Herstellungs- und Wartungskosten.