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Diagnostik der Feinpartikelspritzprozesse - Diagnostics of spraying processes with fine particles

Das Lichtbogenspritzen von Fülldrähten mit Feinpulverfüllung zeigten die erzeugten Schichten einem höheren Potenzial bezüglich besserer Schichtmikrostruktur, Anpassung an der zu beschichtende Geometrie sowie Verschleißverhalten. Dennoch sind Instabilität bei der Prozessdurchführung sowie die Verminderung des Auftragsrates bei der Beschichtung mit Feinpulver aufgetreten. Ziel diesem Projekt ist es, die Prozesseinstellgrößen bei den thermischen Spritzen von Feinpulvern mit den daraus resultierenden Partikelkenndaten zu korrelieren. Dadurch können gezielte Veränderungen im Prozess vorgenommen werden, um eine vorgegebene Schichtqualität zu erreichen. Zur Umsetzung dieses Vorhabens werden verschiedene Diagnoseverfahren eingesetzt und angepasst, so dass zum einen die Partikelkenndaten (z.B. Größe, Temperatur, Geschwindigkeit) in den Phasen der Entstehung, des Fluges und des Auftreffens auf dem Substrat bestimmt werden können. Zum Anderen werden die daraus resultierenden Schichteigenschaften (z.B. Dicke, Porosität, Lamellenaufbau, Splatausbildung) analysiert. Darüber hinaus soll der Einfluss der Turbulenzen in der Gasströmung auf die Eigenschaften der Partikel im-Flugphase, sowie der Effekt der entstehende Turbulenzen an komplexen Substratgeometrie auf Trajektorien der Feinpulver und des Schichtertrags wohl beim Spritzen von feinen Pulvern, detailliert untersucht werden. Des Weiteren soll die Temperaturführung beim Schichtaufbau analysiert werden, um gezielt thermische Beeinträchtigungen in Form von Rissbildungen und Abplatzungen bei den thermisch gespritzten Schichten verringern zu können.

 

The layers produced by means of arc spraying of cored wires filled with fine powder showed a higher potential in terms of better microstructure, adapting the geometry to be coated and enhanced wear behavior. Nevertheless, instability in the process execution and the reduction deposition efficiency in the coating of fine powder have been observed. The aim of this project is to correlate the process parameters using fine powders in correlation with the resulting in-flight particle characteristics. As a result, specific adjustments can be made in order to produce a coating with predetermined quality. Various diagnostic tools are going to be used and adapted to perform the needed experiments. The diagnostic methods used to determine the particle characteristics (e.g. size, temperature, speed) in the phases of the particle initiation, in-flight phase, and impact with substrate. Coating thickness, porosity, layer formation and splat building will be analyzed. The determined particle characteristics are going to be correlated with the resulting coating properties. Moreover, the influences of turbulence in the gas flow on the properties of the in-flight particles by spraying of fine powders are going to be studied in detail. Furthermore, the temperature control during the coating process is going to be analyzed in order to selectively reduce thermal damage in the form of cracking and spalling of the thermal sprayed coatings.

 

Feinpartikelspritzprozesse_01