@inproceedings{KilianWinkelmann, author = {Kilian, Andr{\`e} and Winkelmann, Ralf}, title = {L{\"o}ten von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen}, series = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, booktitle = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-055705-7}, pages = {247 -- 257}, abstract = {Der konsequente Leichtbau ist eine zwingende Voraussetzung, um den wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen an Energieeffizienz, Klimaschutz, Kraftstoffverbrauch, Komfort und Nachhaltigkeit zu entsprechen. Mit den entwickelten Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen existieren neue Werkstoffe, welche ein hohes Leichtbaupotenzial aufweisen. Diese Werkstoffe gestatten es dem Endanwender - der Mobilit{\"a}t produzierenden Industrie -, mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete F{\"u}getechnologien. Das tragf{\"a}hige Verbinden von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen unter Beibehaltung des Multimaterialkonzeptes wird zum zentralen Baustein der Realisierung von Leichtbau. Werden zus{\"a}tzlich Ziele wie F{\"u}gegeschwindigkeiten von 4 m/min, unmittelbare Weiterverarbeitung der gef{\"u}gten Teile, keine negative Beeinflussung des Stahl-Kunststoff-Verbundes, metallische und dichte Verbindungen, Prozesssicherheit und h{\"o}chste {\"a}sthetische Zielstellungen formuliert, bedarf es der Entwicklung einer neuen F{\"u}getechnologie. Konventionelle thermische Verfahren wurden {\"u}berpr{\"u}ft und als nur begrenzt anwendbar beurteilt. Es ist notwendig, die z. Zt. minimale thermische Prozessenergie um ca. 2/3 zu reduzieren. Dies gelingt durch die energetische Trennung des Lotaufschmelzprozesses vom Bauteilaktivierungsprozess. Unabh{\"a}ngig davon muss mit niedrig schmelzenden Loten auf Sn-Zn-Basis gearbeitet werden. Die Aktivierung der Oberfl{\"a}che der zu verbindenden Substrate kann mit Flussmitteln, aber auch mittels Laserstrahlung erfolgen. Auch Lichtb{\"o}gen wurden untersucht. Diese k{\"o}nnen jedoch in dem angestrebten Geschwindigkeitsbereich nicht prozesssicher benutzt werden. Am Beispiel der Herstellung von B{\"o}rdeln{\"a}hten wird die Anwendbarkeit des Fl{\"u}ssigkeitsstrahll{\"o}tens mit Laserunterst{\"u}tzung vorgestellt. Werden die Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe an massive Teile gel{\"o}tet, muss zus{\"a}tzlich die differierende W{\"a}rmeleitung ber{\"u}cksichtigt werden. Dieser Einfluss wird bei der Positionierung der beiden Energiequellen beachtet. Die Eigenschaften der hergestellten Verbindungen wurden physikalisch und metallografisch bewertet. Eine Methode der Beurteilung von Delaminationen war zu entwickeln.}, language = {de} } @inproceedings{SerafinskiWinkelmann, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelle Magnesium-Aluminium-Verbindungen}, series = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, booktitle = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-055705-7}, pages = {217 -- 224}, abstract = {Leichtbau mit Multimaterialsystemen erfordert stets ein tragf{\"a}higes Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Auswahl eines F{\"u}geverfahrens erfolgt dabei vordergr{\"u}ndig auf der Basis der Werkstoff- und der angestrebten Verbindungseigenschaften. Die begrenzte Mischbarkeit der Werkstoffe Aluminium und Magnesium im schmelzfl{\"u}ssigen Zustand verursacht technologische Schwierigkeiten bei der Anwendung der thermischen F{\"u}getechnik. Aus diesem Grund wurde f{\"u}r die Herstellung punktueller Verbindungen von Magnesium mit Aluminium ein thermo-mechanisches F{\"u}geverfahren entwickelt. Basierend auf dem Verfahren Clinchen sind die notwendigen thermischen Bedingungen erarbeitet worden, um belastbare punktuelle Verbindungen zu erzeugen. W{\"a}hrend viele Aluminiumsorten -begr{\"u}ndet durch die Gitterstruktur - sehr gut umformbar und somit f{\"u}r die Herstellung von Verbindungen mittels Clinchen gut geeignet sind, ist dies bei Magnesium nicht so. Die hexagonale Gitterstruktur erfordert eine ausreichende Erw{\"a}rmung der Verbindungsstelle vor dem F{\"u}gen. Dies allein gen{\"u}gt jedoch nicht, da die sehr gute W{\"a}rmeleitung des F{\"u}gewerkzeuges die zugef{\"u}hrte Energie sehr schnell wieder abf{\"u}hrt. Somit ist zus{\"a}tzlich eine Vorw{\"a}rmung der Werkzeuge zwingend. Die thermischen Bedingungen wurden zun{\"a}chst mit dem Ziel der Reduzierung des Versuchsaufwandes simuliert. Das Modell ist versuchstechnisch validiert. Die thermischen Bedingungen am Bauteil und am Werkzeug wurden mit dem Ziel der Einstellung hoher Verbindungsfestigkeiten variiert. Als Optimierungskriterium wurde die Scherzugfestigkeit definiert. Um die Erw{\"a}rmung der beiden Werkstoffe sowie des Werkzeuges reproduzierbar zu gestalten, erwies sich eine Kombination von joulescher- und induktiver Erw{\"a}rmung als sinnvoll. Die messtechnische Erfassung der Bauteiltemperatur erfolgte, um schlussendlich die zeitliche Wirkung der Induktorleistung bei definierter Position zum Bauteil als Kriterium der zugef{\"u}hrten thermischen Energie nutzen zu k{\"o}nnen. Eine Anpassung der Werkzeuggeometrie und der Bewegungsparameter f{\"u}hrte zu reproduzierbaren hoch festen Verbindungen.}, language = {de} } @misc{SerafinskiWinkelmann, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelle Magnesium-Aluminium-Verbindungen}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {5}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {4}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 6}, abstract = {Leichtbau mit Multimaterialsystemen erfordert stets ein tragf{\"a}higes Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Auswahl eines F{\"u}geverfahrens erfolgt dabei vordergr{\"u}ndig auf der Basis der Werkstoff- und der angestrebten Verbindungseigenschaften. Die begrenzte Mischbarkeit der Werkstoffe Aluminium und Magnesium im schmelzfl{\"u}ssigen Zustand verursacht technologische Schwierigkeiten bei der Anwendung der thermischen F{\"u}getechnik, weshalb zur Herstellung von punktuellen Verbindungen von Magnesium mit Aluminium ein thermo-mechanisches F{\"u}geverfahren entwickelt wurde. Basierend auf dem Verfahren Clinchen sind die notwendigen thermischen Bedingungen erarbeitet worden, um belastbare punktuelle Verbindungen zu erzeugen. W{\"a}hrend viele Aluminiumsorten aufgrund ihrer Gitterstruktur sehr gut umformbar und somit f{\"u}r die Herstellung von Verbindungen mittels Clinchen gut geeignet sind, ist dies bei Magnesium nicht so. Dessen hexagonale Gitterstruktur erfordert eine ausreichende Erw{\"a}rmung der Verbindungsstelle vor dem F{\"u}gen. Da die sehr gute W{\"a}rmeleitung des F{\"u}gewerkzeugs die zugef{\"u}hrte Energie sehr schnell wieder abf{\"u}hrt, ist zus{\"a}tzlich eine Vorw{\"a}rmung der Werkzeuge zwingend. Die thermischen Bedingungen wurden zun{\"a}chst mit dem Ziel der Reduzierung des Versuchsaufwandes simuliert und das Modell versuchs¬technisch validiert. Die thermischen Bedingungen am Bauteil und am Werkzeug wurden mit dem Ziel der Einstellung hoher Verbindungsfestigkeiten variiert. Als Optimierungskriterium wurde die Scherzugfestigkeit definiert. Um die Erw{\"a}rmung der beiden Werkstoffe sowie des Werkzeugs reproduzierbar zu gestalten, erwies sich eine Kombination von joulescher- und induktiver Erw{\"a}rmung als sinnvoll. Die messtechnische Erfassung der Bauteiltemperatur erfolgte, um die zeitliche Wirkung der Induktorleistung bei definierter Position zum Bauteil als Kriterium der zugef{\"u}hrten thermischen Energie nutzen zu k{\"o}nnen. Eine Anpassung der Werkzeuggeometrie und der Bewegungs¬parameter f{\"u}hrte zu reproduzierbaren hoch festen Verbindungen.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannPokhmurska, author = {Winkelmann, Ralf and Pokhmurska, Hanna}, title = {The protection against spray wear using pseudoalloys applied with the method of spraying}, series = {ITSC 2017 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, D{\"u}sseldorf, Germany, 2017 Conference Abstracts}, booktitle = {ITSC 2017 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, D{\"u}sseldorf, Germany, 2017 Conference Abstracts}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-000-9}, pages = {9 -- 10}, abstract = {An important parameter that affects the protection from wear and tear, is the geometric structure of the abrasive causing the destruction. The equivalent diameter of the particles of the primary influence on protection from wear and tear must be greater than the width of the particle of the crushed abrasive. Here also belongs the requirement for the distribution of the particles inside the matrix was more uniform and dense. The use of solid materials gives this possibility only in the certain circumstances, therefore, it is necessary to use pseudoalloys. Pseudoalloys can be obtained by means of thermomechanical processing of the conventional layers deposited by means of spraying. The particles of the solid material charged with kinetic energy are applied to the heated layers, and they penetrate into inside. Under the influence of the heat energy inside the layers suitable for this, the additional reaction between the substrate and the layer takes place, thus improving the adhesion of the layers. The appropriate regulations were developed, and the reproducible stratification appeared caused by spraying, that is pseudoalloys. A positive consequence of the inclusion of the particles of a solid ceramic material into the spayed layer is the emergence of the current when compressed. The result of the research of the parameters are the optimal performance indexes, optimization criterion served as an indicator of the intensity of the wear. Manufactured pseudoalloys underwent checking in terms of spray wear. The study of spray wear was carried out at the temperatures up to 750 °C and speed load amounted to 37.5 m/s. The silica sand fractions + 150-212 μm was used as an abrasive. As the covering material the alloys based on aluminum were used. In the places of transition to the substrate the multiphase alloys of the system Fe-Al are formed. It is advisable to use layers with a high iron content to prevent the loose and destruction.}, language = {en} } @misc{KruegerSchuetteWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Sch{\"u}tte, Philipp and Winkelmann, Ralf}, title = {Werkstoffe und Werkstoffkombinationen f{\"u}r das punktuelle Verbinden von Aluminium}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {5}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {5}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 6}, abstract = {Die Herstellung von punktuellen Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium (Al) mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Durch die Auswahl eines Elektrodenwerkstoffs mit geringerer Affinit{\"a}t zu Aluminium ist zu erwarten, dass Diffusionsprozesse mit deren Beeinflussung der Elektrodenoberfl{\"a}chen und daraus folgender {\"A}nderung der Schweißpunkteigenschaften mit Nacharbeiten an der Elektrode vermeidbar sind. Zudem sind die thermischen und elektrischen Eigenschaften der Werkstoffe sowie sichere und effektiv herzustellende Verbindungen zum Elektrodenwerkstoff Kupfer zu erf{\"u}llen. Unter diesen Pr{\"a}missen und unter Beachtung wirtschaftlicher Aspekte wurden Untersuchungen an den Werkstoffen Grafit, Wolfram und Molybd{\"a}n vorgenommen. Zus{\"a}tzlich erfolgte die {\"U}berpr{\"u}fung PVD-beschichteter Kupferelektroden. Mittels Langzeituntersuchungen sind Angaben zur Eignung der Werkstoffe realisiert. Eine sehr große Herausforderung betraf die Herstellung von Verbindungen zwischen den nicht beziehungsweise kaum mit Aluminium reagierenden Werkstoffen und dem Kupfer der Punktschweißelektroden. Das Kondensatorentladungsschweißen konnte hierf{\"u}r qualifiziert werden. Es wurden die Parameter ermittelt, mit denen sichere Verbindungen innerhalb extrem kurzer Zeit hergestellt werden k{\"o}nnen. Im Gegensatz zum L{\"o}ten oder Umgießen handelt es sich um einen sehr effektiven Prozess mit hohem Potenzial f{\"u}r die Massenfertigung.}, language = {de} } @inproceedings{RingFischerJostetal., author = {Ring, Uwe and Fischer, Peter and Jost, Gregor and Winkelmann, Ralf}, title = {Expositionsreduzierte Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {84 -- 94}, abstract = {Das Lichtbogen-Draht-Spritzen mit Zink (Zn)-Basis-Werkstoffen ist eine g{\"a}ngige Technologie zur Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen. Die hergestellten Schichten haben sich bei einer Vielzahl moderater korrosiver Beanspruchungen bew{\"a}hrt. Weniger positiv wird die Technologie hinsichtlich der Overspray-Verluste und der Belastung der Ausf{\"u}hrenden sowie der Umwelt durch Zink-Rauch beurteilt. Um diese Nachteile zu reduzieren und gleichzeitig die Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtungen zu erh{\"o}hen, wurden das Fl{\"u}ssigkeitsspritzen entwickelt und neue Werkstoffe qualifiziert. Es galt, eine geeignete Apparatur zu konzipieren, zu konstruieren, zu fertigen und zu erproben. Die Prozesstemperatur war unterhalb der Sublimationstemperatur des Zusatzwerkstoffes einzustellen. Es wurden Spritzparameter bestimmt, die zu hoch duktilen, sehr dichten und korrosionsbest{\"a}ndigen Schichten f{\"u}hrten. Die Overspray-Verluste liegen deutlich unter 20 \% und die Emission von Zink-Rauch ist extrem gering. Dieses Verfahren bietet sehr gute Voraussetzungen daf{\"u}r, auch nicht zu Dr{\"a}hten verarbeitbare Werkstoffe f{\"u}r die Herstellung gespritzter Schichten nutzen zu k{\"o}nnen. Somit wird die Palette spritzbarer Werkstoffe deutlich erweitert und den Forderungen nach h{\"o}herer Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtung besser entsprochen.}, language = {de} } @inproceedings{KilianRogovitsWinkelmann, author = {Kilian, Andr{\`e} and Rogovits, Rainer and Winkelmann, Ralf}, title = {Dichte, fl{\"a}chige, punktuell verst{\"a}rkte Verbindungen an beschichteten Bauteilen}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {284 -- 294}, abstract = {Das thermische F{\"u}gen aber auch das Kleben von Bauteilen f{\"u}hrt zu einer bzw. erfordert eine Zerst{\"o}rung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Es wird in diesem Bereich ein Nachbeschichten notwendig. Dieser Prozess ist eine technische Herausforderung, da die h{\"a}ufig existierende Forderung nach optisch einwandfreien Oberfl{\"a}chen kaum garantiert werden kann. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Dieser Beitrag stellt eine M{\"o}glichkeit vor, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu f{\"u}gen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Es wurde eine Beschichtung entwickelt, welche außer den {\"u}blichen Aufgaben, wie Korrosionsschutz, Design usw., selbst die Basis f{\"u}r eine Verbindungsherstellung ist und somit eine weitere Funktion {\"u}bernimmt. Die Anregung, eine Verbindung einzugehen, erfolgt durch thermo-mechanische Energie. Auf Klebstoffe wird komplett verzichtet. Es sind dichte, fl{\"a}chige Verbindungen herstellbar, welche punktuell unterst{\"u}tzt werden k{\"o}nnen. Die Qualifizierung des Clinchens f{\"u}r die Herstellung von punktuellen Verbindungen erfordert neben der Werkzeuganpassung auch eine hohe Dehnbarkeit der Beschichtung. Verfahrensparameter werden ebenso wie die Verbindungseigenschaften, einschließlich deren Ver{\"a}nderungen, infolge korrosiver Beanspruchung vorgestellt.}, language = {de} } @inproceedings{KruegerWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelles, thermo-mechanisches F{\"u}gen von Aluminiumbauteilen unter Ber{\"u}cksichtigung von Barriereschichten}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {295 -- 305}, abstract = {Die Herstellung punktueller Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium und Magnesium mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Adh{\"a}sions- und Diffusionsprozesse bewirken Ver{\"a}nderungen an der Elektrodenoberfl{\"a}che und beeinflussen die Eigenschaften der Verbindung, sodass bereits nach wenigen Punkten Nacharbeiten an der Elektrode notwendig werden. Die Intensit{\"a}t der Reaktionen ist abh{\"a}ngig von der Polarit{\"a}t der Elektrode, dem Elektrodenwerkstoff, dem zu f{\"u}genden Aluminiumwerkstoff, den F{\"u}geparametern und ggf. vorgesehenen Barriereschichten. Untersucht wurden die Ver{\"a}nderungen infolge der Verbindungsherstellung an konventionellen Cu-Basis-Elektroden sowie die Wirkung von Barriereschichten. Die Nutzung von Barriereschichten erfordert eine Parameteranpassung, dies erfolgte in Vorversuchen. Langzeituntersuchungen best{\"a}tigen eine sehr deutliche Erh{\"o}hung der Anzahl von Schweißpunkten bei der Existenz von Barriereschichten. Zu begr{\"u}nden ist dies durch die Beeinflussung der Kontaktierung zwischen Elektrode und dem zu f{\"u}genden Bauteil.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannTheisen, author = {Winkelmann, Ralf and Theisen, Werner}, title = {Geregelte Lichtbogenprozesse f{\"u}r verschleißbest{\"a}ndige Beschichtungen}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {577 -- 588}, abstract = {Die Art, der Gehalt und die Verteilung von Hartphasen sind ebenso wie ihre Einbindung und die Eigenschaften der Matrix wesentliche Aspekte f{\"u}r die Beurteilung des Verschleißwiderstandes einer Beschichtung bei abrasiver Beanspruchung. Die Entstehung bzw. der Erhalt der Phasen bedarf der Anpassung der Energief{\"u}hrung w{\"a}hrend des Beschichtungsprozesses. Die Entstehung bzw. der Erhalt der Phasen bedarf bei definierten Legierungskonzept der Anpassung der Energief{\"u}hrung w{\"a}hrend des Beschichtungsprozesses. In der Kombination von metallurgischen und technologischen Untersuchungen werden FE-Basis Beschichtungen mit WC bzw. WSC-Hartstoffen bei gleichzeitiger Bildung von Monokarbiden des Typs TiC vorgestellt. Mittels Plasma-Pulver-Panzerungs-Verfahren und geregelten Kurzlichtbogenprozessen entstehen Beschichtungen die h{\"o}chsten Anspr{\"u}chen an den Verschleißwiderstand bei abrasiver Beanspruchung gen{\"u}gen.}, language = {de} } @inproceedings{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Wilden, Johannes and Winkelmann, Ralf}, title = {Korrosions- und Verschleißschutz - Trends und Anwendungsbereiche durch den Einsatz des MSG-Schweißens und seiner Varianten}, series = {DVS Berichte, DVS Congress - Große Schweißtechnische Tagung - DVS-Studentenkongress, D{\"u}sseldorf 26.-29.9.2017}, booktitle = {DVS Berichte, DVS Congress - Große Schweißtechnische Tagung - DVS-Studentenkongress, D{\"u}sseldorf 26.-29.9.2017}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-008-5}, pages = {257 -- 263}, abstract = {Durch Verschleiß und Korrosion an Maschinen und Bauteilkomponenten des Anlagenbaus, z. B. bei Anlagen im Bergbau oder zur Erzaufbereitung werden erhebliche volkswirtschaftliche Verluste verursacht. Eine wirtschaftliche und effektive Schutzmaßnahme technischer Funktionsoberfl{\"a}chen stellt nach wie vor das Auftragschweißen dar. Insbesondere Hochleistungsverfahren, wie Plasma-Pulver-(PTA)- und Laser-Pulver-(LPA) Auftragschweißen, wer-den aufgrund ihrer mittlerweile hohen Abschmelzleistungen verbunden mit einer hohen Schichtqualit{\"a}t vermehrt eingesetzt und verdr{\"a}ngen zunehmend das klassische Metall-Schutzgas-(MSG)-Auftragschweißen. Innovative Verfahrensvarianten des MSG-Schweißens, wie das Schweißen mit geregelten Kurzlichtb{\"o}gen oder das AC-MSG-Schweißen, wurden in den letzten Jahren speziell f{\"u}r das Auftragschweißen untersucht und k{\"o}nnen eine wirtschaftliche Alternative zu Plasma- und Laserprozessen darstellen. Anwendungsorientiert werden im Rahmen des Beitrags am Beispiel des Einsatzes typischer Verschleißschutzlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis die MSG-Varianten vorgestellt und Laser- sowie Plasma-Pulver-Auftragschweißungen gegen{\"u}bergestellt.}, language = {de} } @misc{KruegerWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelles, thermo-mechanisches F{\"u}gen von Aluminiumbauteilen unter Ber{\"u}cksichtigung von Barriereschichten}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {7}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {S. 5}, issn = {2195-5905}, pages = {4}, abstract = {Die Herstellung von punktuellen Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium und Magnesium mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Adh{\"a}sions- und Diffusionsprozesse bewirken Ver{\"a}nderungen an der Elektrodenoberfl{\"a}che und beeinflussen die Eigenschaften der Verbindung, sodass bereits nach wenigen Punkten Nacharbeiten an der Elektrode notwendig werden. Die Intensit{\"a}t der Reaktionen ist abh{\"a}ngig von der Polarit{\"a}t der Elektrode, dem Elektrodenwerkstoff, dem zu f{\"u}genden Aluminiumwerkstoff, den F{\"u}geparametern und gegebenenfalls von vorgesehenen Barriereschichten. Untersucht wurden die Ver{\"a}nderungen infolge der Verbindungsherstellung an konventionellen Kupfer-Basis-Elektroden sowie die Wirkung von Barriereschichten. Die Nutzung von Barriereschichten erfordert eine Parameteranpassung, die in Vorversuchen durchgef{\"u}hrt wurde. Langzeituntersuchungen best{\"a}tigen eine sehr deutliche Erh{\"o}hung der Anzahl von Schweißpunkten bei der Existenz von Barriereschichten. Zu begr{\"u}nden ist dies durch die Beeinflussung der Kontaktierung zwischen Elektrode und dem zu f{\"u}genden Bauteil.}, language = {de} } @inproceedings{ScheibePokhmurskyyWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Pokhmurskyy, Andriy and Winkelmann, Ralf}, title = {Beurteilung von MMC's durch Metallografie und quantitative Gef{\"u}geanalyse}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {36 -- 42}, abstract = {Die tribologischen Eigenschaften der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus der Aufmischung, der Zusatzwerkstoffsorte und den Schweißparametern. Ver{\"a}nderungen dieser Einflussgr{\"o}ßen werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Eigenschaften verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu bewerten, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die definierte Beanspruchungssituation gelten. Es handelt sich um eine integrale Bewertung. Punktuelle metallografische Untersuchungen liefern konventionell Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die integrale Bewertung der Beschichtung, z. B. f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich ihrer Ver{\"a}nderungen. An Metall-Matrix-Compositen (MMC) werden Kriterien wie die Aufl{\"o}sung der Hartstoffe durch das Ausmessen des Saumes oder verbale Beschreibungen wie eine gleichm{\"a}ßige Hartstoffverteilung usw. benutzt, um die registrierten tribologische Eigenschaften zu erkl{\"a}ren. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen liefern einen Beitrag dazu, diese punktuelle und beschreibende Wertung zu quantifizieren, zu objektivieren. Es werden im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, der entwickelten quantitativen Gef{\"u}geanalyse und den Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißraten abgeleitet. Die Verfahren zur Klassifizierung bildanalytischer Merkmale werden vorgestellt, deren Grenzen beispielhaft diskutiert und Alternativen beschrieben. Mit dem Ziel, die registrierten Verschleißraten zu erkl{\"a}ren, werden in diesem Beitrag eine quantifizierte volumetrische Analyse des Gef{\"u}ges, eine Strukturanalyse und die Beurteilung der Textur an MMC-Auftragschweißschichten vorgestellt. Die Herangehensweise von der Strukturanalyse bis zur Quantifizierung der Textur wird verdeutlicht. Anhand von ausgew{\"a}hlten Beispielen werden Methoden zur Hartstoffanalyse, die Bestimmung der Texturparameter als Bestandteil der quantitativen Gef{\"u}geanalyse diskutiert.}, language = {de} } @inproceedings{LanzWinkelmann, author = {Lanz, Oliver and Winkelmann, Ralf}, title = {Verschleißbest{\"a}ndige Beschichtungen mit Macroline® und konventionellem WSC im Test}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {30 -- 35}, abstract = {Eine hohe Verschleißbest{\"a}ndigkeit mittels Auftragschweißen hergestellter Beschichtungen bei abrasiver Beanspruchung durch grobe Partikel erfordert die Arbeit mit groben Hartstoffen ausreichender Menge und Verteilung, geringer Aufl{\"o}sung und sicherer Haftung in einer gen{\"u}gend harten aber auch z{\"a}hen Matrix. Eine besondere Bedeutung unter den Hartstoffen nimmt das Wolframschmelzkarbid (WSC) ein. W{\"a}hrend H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit den Anforderungen gut entsprechen, ist die thermische Belastbarkeit begrenzt. Unter Beachtung der chemischen Konfiguration des WSC (konventionelles WSC; Macroline®), der Morphologie, der Energiequelle (Laser- und Plasma-Pulver-Auftragschweißen) und der Matrix (Ni-und Fe-Basis) wurden Untersuchungen zur Bewertung der Aufl{\"o}sung, der Einbindung in die Matrix und der Verschleißbest{\"a}ndigkeit hergestellten Schichten durchgef{\"u}hrt. Die thermische Belastung der unterschiedlichen Karbide erfolgte bei Variation der Umgebungsbedingungen. Als Beurteilungskriterien fungierte die Dicke des sich bildenden Saumes. Die an Auftragschweißungen durchgef{\"u}hrten metallografischen Untersuchungen gestatten Hinweise zur Einbindung der Hartstoffe, zur Bildung neuer Phasen. Eine erste Einsch{\"a}tzung der Eigenschaften des Saumes und der sich neu bildenden Phasen sind mittels H{\"a}rtemessungen m{\"o}glich. Die Ergebnisse von Abrasiv-Gleitverschleißuntersuchungen liefern Angaben zur Verschleißrate und die Beurteilung der Oberfl{\"a}che der verschlissenen Bereiche der Beschichtung bietet Erkl{\"a}rungen hierf{\"u}r.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannSchreiber, author = {Winkelmann, Ralf and Schreiber, Frank}, title = {Verschleißschutz durch den Einsatz des Metallschutzgaswechselstrom- (MSG-AC-) Schweißens: Trends und Anwendungsbereiche}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {90 -- 96}, abstract = {Durch abrasiven Verschleiß an Maschinen und Bauteilkomponenten des Anlagenbaus, z.B. den Anlagen im Bergbau und der Erzaufbereitung, werden erhebliche volkswirtschaftliche Verluste verursacht. Eine wirtschaftliche und effektive Schutzmaßnahme technischer Funktionsoberfl{\"a}chen stellt nach wie vor das Auftragschweißen dar. Insbesondere Hochleistungsverfahren wie Plasma-Pulver-(PTA)- und Laser-Pulver-(LPA) Auftragschweißen werden aufgrund der hohen Abschmelzleistungen verbunden mit einer hohen Schichtqualit{\"a}t vermehrt eingesetzt und verdr{\"a}ngen zunehmend das klassische Metall-Schutzgas-(MSG)-Auftrag-schweißen. Innovative Verfahrensvarianten des MSG-Schweißens wie das MSG-AC-Schweißen wurden in den letzten Jahren speziell f{\"u}r das Auftragschweißen weiterentwickelt und stellen eine wirtschaftliche Alternative dar. Anwendungsorientiert soll im Rahmen des Beitrags am Beispiel des Einsatz typischer Verschleißschutzlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis die MSG-AC-Variante vorgestellt sowie die Leistungsf{\"a}higkeit und die erreichbaren Schichteigenschaften im Vergleich zu differierender Lichtbogenarten diskutiert und gegen{\"u}bergestellt werden. Beurteilungskriterien sind die Abschmelzleistung, der Einbrand und die Verluste.}, language = {de} } @misc{RingFischerJostetal., author = {Ring, Uwe and Fischer, Peter and Jost, Gregor and Winkelmann, Ralf}, title = {Expositionsreduzierte Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {7}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {9}, issn = {2195-5905}, pages = {22 -- 24}, abstract = {Das Lichtbogen-Draht-Spritzen mit Zink (Zn)-Basis-Werkstoffen ist eine g{\"a}ngige Technologie zur Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen. Die hergestellten Schichten haben sich bei einer Vielzahl moderater korrosiver Beanspruchungen bew{\"a}hrt. Weniger positiv wird die Technologie hinsichtlich der Overspray-Verluste und der Belastung der Ausf{\"u}hrenden sowie der Umwelt durch Zink-Rauch beurteilt. Um diese Nachteile zu reduzieren und gleichzeitig die Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtungen zu erh{\"o}hen, wurden das Fl{\"u}ssigkeitsspritzen entwickelt und neue Werkstoffe qualifiziert. Es galt, eine geeignete Apparatur zu konzipieren, zu konstruieren, zu fertigen und zu erproben. Die Prozesstemperatur war unterhalb der Sublimationstemperatur des Zusatzwerkstoffes einzustellen. Es wurden Spritzparameter bestimmt, die zu hoch duktilen, sehr dichten und korrosionsbest{\"a}ndigen Schichten f{\"u}hrten. Die Overspray-Verluste liegen deutlich unter 20 \% und die Emission von Zink-Rauch ist extrem gering. Dieses Verfahren bietet sehr gute Voraussetzungen daf{\"u}r, auch nicht zu Dr{\"a}hten verarbeitbare Werkstoffe f{\"u}r die Herstellung gespritzter Schichten nutzen zu k{\"o}nnen. Somit wird die Palette spritzbarer Werkstoffe deutlich erweitert und den Forderungen nach h{\"o}herer Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtung besser entsprochen.}, language = {de} } @misc{KruegerAldarawishKirstenetal., author = {Kr{\"u}ger, David and Aldarawish, Nazeeh and Kirsten, Andreas and Winkelmann, Ralf}, title = {Spritzen von Metall-Hartstoff-Verbundschichten}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium, 06. und 07.03.2019 in Chemnitz}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium, 06. und 07.03.2019 in Chemnitz}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {235 -- 243}, abstract = {Die technischen M{\"o}glichkeiten der Herstellung von Metall-Hartstoff-Verbundschichten mit den Verfahren des thermischen Spritzens sind hinsichtlich der Hartstoffkorngr{\"o}ße begrenzt. Diese Einschr{\"a}nkung bedeutet eine geringe Verschleißbest{\"a}ndigkeit der konventionell hergestellten Schichten bei grob-abrasiver Beanspruchung. Untersuchungen mit dem Ziel gr{\"o}bere Hartstoffe in Spritzschichten zu positionieren, waren bisher wenig erfolgreich. Es kommt zu einer Zerst{\"o}rung der separat zugef{\"u}hrten Hartstoffe und einer meist sehr deutlichen Reduzierung der Auftragsrate. Eine Analyse der vorhandenen {\"U}berlegungen und Untersuchungsergebnisse f{\"u}hrte zu der Erkenntnis, dass eine die Hartstoffe und die Matrix anziehende Energiewirkung notwendig ist, um den Verbund zu erzielen. Um eine anziehende Komponente zu erzielen, wurde bei den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen eine elektrostatische Aufladung der Hartstoffe benutzt. In den hergestellten Beschichtungen konnten dadurch circa 20 Vol.-\% separat zugef{\"u}hrte Hartstoffe unaufgeschmolzen registriert werden. Eine Beeintr{\"a}chtigung der Auftragsrate war nicht zu registrieren. Werden die Parameter Druck, Temperatur und das chemische Potenzial optimiert, ist auch eine sichere stoffschl{\"u}ssige Einbindung keramischer Hartstoffe in einer Eisenbasis-Matrix nachweisbar. Die Alternative der Integration der Hartstoffe w{\"a}re eine mechanische Verklammerung. Daraus resultierende Risse um den Hartstoff wurden nicht nachgewiesen. Der Hartstoff wirkt in den hergestellten Beschichtungen eindeutig als Keim und nicht als fremdes Element bei der Entstehung des Gef{\"u}ges. Die Ergebnisse der Verschleißversuche an derart hergestellten Beschichtungen verdeutlichen eine nahezu Halbierung der Verschleißrate gegen{\"u}ber der rein metallischen Beschichtung infolge der zugef{\"u}hrten Hartstoffe und ihrer metallischen Einbindung in die Schicht.}, language = {de} } @misc{ScheibeWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Winkelmann, Ralf}, title = {Quantitative Analyse der Reaktionen von WxCy-Hartstoffen in auftragsgeschweißten metallischen Beschichtungen}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {254 -- 267}, abstract = {Die tribologischen Merkmale der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus den Eigenschaften der Grund- und Zusatzwerkstoffe, den Beschichtungsparametern sowie deren Wechselwirkungen. Ver{\"a}nderungen dieser Parameter werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Merkmale verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu beurteilen, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die beurteilte Beanspruchungssituation gelten. Metallografische Untersuchungen sollen helfen, Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich deren Ver{\"a}nderungen zu finden. Sie sollten daher ebenfalls vergleichbare Angaben liefern. Bei Metall-Matrix-Compositen (MMC) k{\"o}nnen verschiedene Kriterien (z.B. Aufl{\"o}sung der Hartstoffe, Struktur der Aufl{\"o}sung, Einbettung, Saum des Hartstoffs, sich bildende neue Gef{\"u}ge und deren Eigenschaften) genutzt werden, um tribologische Merkmale zu quantifizieren. Ziel der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Objektivierung metallografischer Untersuchungen zu liefern. Es sollen im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, Bildanalyse und Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißwerten abgeleitet werden. Hierf{\"u}r ist einer qualitativ hochwertigen Bildanalyse erforderlich. In diesem Beitrag werden die entwickelten Verfahren zur Klassifizierung Bildanalytischer Merkmale beschrieben, deren Grenzen diskutiert aber auch L{\"o}sungen und Alternativen beschrieben. Es werden Ergebnisse der Verschleißuntersuchung mit denen der Bildanalyse erg{\"a}nzt.}, language = {de} } @misc{Winkelmann, author = {Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen aus Metallen und Metall-Hartstoff- Compositen}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {27 -- 37}, abstract = {Bauteile werden h{\"a}ufig mit Beschichtungen versehen, um einen wirtschaftlichen Betrieb von Ger{\"a}ten und Anlagen zu erm{\"o}glichen bzw. deutlich zu verbessern. Die Beschichtung {\"u}bernimmt die Aufgabe, {\"a}ußeren Beanspruchungen zu widerstehen. Eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung kommt dem Korrosions- und Verschleißschutz zu. Die hervorragenden Eigenschaften von St{\"a}hlen k{\"o}nnen durch die Ber{\"u}cksichtigung von Beschichtungen deutlich l{\"a}nger genutzt werden. Die Beschichtungen sollen ausreichend haften und den {\"a}ußeren Einfl{\"u}ssen m{\"o}glichst solange widerstehen, bis eine Aussonderung der beschichteten Bauteile bzw. der Anlage vorgesehen ist. Der Beschichtungsprozess erfordert drei technologische Schritte, die Substratvorbehandlung, die Vorbereitung des Beschichtungswerkstoffes und die Beschichtungsherstellung. F{\"u}r den Korrosions- und Verschleißschutz kommt den metallischen Beschichtungen, welche durch die Verfahren des Auftragschweißens bzw. des Spritzens hergestellt werden, eine besondere Bedeutung zu. Dies ist zur{\"u}ckzuf{\"u}hren auf den erzielten hohen Mechanisierungsgrad bei der Beschichtungsherstellung, die hervorragende Recyclingf{\"a}higkeit und eine hohe Nachhaltigkeit. Bei abrasiver Verschleißbeanspruchung m{\"u}ssen Metalle durch Hartstoffe verst{\"a}rkt werden. Diese k{\"o}nnen sich aus der Schmelze herausbilden oder separat zugef{\"u}hrt werden. F{\"u}r besonders schwierige Situation werden auch Hartstoffe mit hoher Bildungsenthalpie ber{\"u}cksichtigt. Dies allerdings f{\"u}hrt zu Bindungsproblemen. Technisch-technologische L{\"o}sungen f{\"u}r diese Probleme wurden bzw. werden z.Zt. erarbeitet. Kenntnisse zu den Bindungsmechanismen sind eine Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung neuer hoch abrasionsbest{\"a}ndiger Schichtsysteme. Die große wirtschaftliche Bedeutung bergr{\"u}ndet die Fokussierung der Ausf{\"u}hrungen auf Beschichtungen, die mittels Auftragschweißen hergestellt werden.}, language = {de} } @misc{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Winkelmann, Ralf}, title = {Auftragschweißen verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen: Zusatzwerkstoffe und ihre Verarbeitungstechnologie}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {268 -- 279}, abstract = {Im Bereich des Verschleiß- und Korrosionsschutzes durch Auftragschweißen werden verschiedene Schweißverfahren eingesetzt. Dazu z{\"a}hlen technologisch weniger anspruchsvolle Anwendungen wie das Acetylen-Sauerstoff-Schweißen oder das E-Hand- Schweißen mit Stabelektroden, {\"u}ber klassische Verfahren wie das MIG/MAG- oder WIG-Schweißen bis hin zu j{\"u}ngeren Verfahren wie dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder dem Laser-Auftragschweißen. Allen Verfahren ist gemein, dass die charakteristischen Eigenschaften wie z.B. die erzeugte Schichtqualit{\"a}t, die Abschmelzleistung oder die Wirtschaftlichkeit erheblich von den einzusetzenden Schweißzus{\"a}tzen in Form von St{\"a}ben, Schn{\"u}ren, F{\"u}ll- und Massivdr{\"a}hten oder Metall- und Mischpulvern abh{\"a}ngen. Im Rahmen dieses Beitrages soll anhand der europ{\"a}ischen Norm EN 14700 auf die Besonderheiten bei der Auswahl der Schweißzus{\"a}tze und deren Besonderheiten aus industrieller Sicht eingegangen werden.}, language = {de} } @misc{Winkelmann, author = {Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen aus Metallen und Metall-Hartstoff-Compositen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {5}, issn = {2195-5905}, pages = {18 -- 19}, abstract = {Bauteile werden h{\"a}ufig mit Beschichtungen versehen, um einen wirtschaftlichen Betrieb von Ger{\"a}ten und Anlagen zu erm{\"o}glichen beziehungsweise deutlich zu verbessern. Die Beschichtung {\"u}bernimmt die Aufgabe, {\"a}ußeren Beanspruchungen zu widerstehen. Eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung kommt dem Korrosions- und Verschleißschutz zu. Die hervorragenden Eigenschaften von St{\"a}hlen k{\"o}nnen durch die Ber{\"u}cksichtigung von Beschichtungen deutlich l{\"a}nger genutzt werden. Die Beschichtungen sollen ausreichend haften und den {\"a}ußeren Einfl{\"u}ssen m{\"o}glichst solange widerstehen, bis eine Aussonderung der beschichteten Bauteile beziehungsweise der Anlage vorgesehen ist. Der Beschichtungsprozess erfordert drei technologische Schritte, die Substratvorbehandlung, die Vorbereitung des Beschichtungswerkstoffes und die Beschichtungsherstellung. F{\"u}r den Korrosions- und Verschleißschutz kommt den metallischen Beschichtungen, welche durch die Verfahren des Auftragschweißens beziehungsweise des Spritzens hergestellt werden, eine besondere Bedeutung zu. Dies ist zur{\"u}ckzuf{\"u}hren auf den erzielten hohen Mechanisierungsgrad bei der Beschichtungsherstellung, die hervorragende Recyclingf{\"a}higkeit und eine hohe Nachhaltigkeit. Bei abrasiver Verschleißbeanspruchung m{\"u}ssen Metalle durch Hartstoffe verst{\"a}rkt werden. Diese k{\"o}nnen sich aus der Schmelze herausbilden oder separat zugef{\"u}hrt werden. F{\"u}r besonders schwierige Situationen werden auch Hartstoffe mit hoher Bildungsenthalpie ber{\"u}cksichtigt. Dies allerdings f{\"u}hrt zu Bindungsproblemen. Technisch-technologische L{\"o}sungen f{\"u}r diese Probleme wurden beziehungsweise werden derzeit erarbeitet. Kenntnisse zu den Bindungsmechanismen sind eine Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung von neuen hoch abrasionsbest{\"a}ndigen Schichtsystemen. Die große wirtschaftliche Bedeutung bergr{\"u}ndet die Fokussierung der Ausf{\"u}hrungen auf Beschichtungen, die mittels Auftragschweißen hergestellt werden.}, language = {de} } @misc{ScheibeWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Winkelmann, Ralf}, title = {Quantitative Analyse der Reaktionen von WxCy-Hartstoffen in auftragsgeschweißten metallischen Beschichtungen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {4}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 5}, abstract = {Die tribologischen Merkmale der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus den Eigenschaften der Grund- und Zusatzwerkstoffe, den Beschichtungsparametern sowie deren Wechselwirkungen. Ver{\"a}nderungen dieser Parameter werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Merkmale verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu beurteilen, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die beurteilte Beanspruchungssituation gelten. Metallografische Untersuchungen sollen helfen, Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich deren Ver{\"a}nderungen zu finden. Sie sollten daher ebenfalls vergleichbare Angaben liefern. Bei Metall-Matrix-Compositen (MMC) k{\"o}nnen verschiedene Kriterien (z. B. Aufl{\"o}sung der Hartstoffe, Struktur der Aufl{\"o}sung, Einbettung, Saum des Hartstoffs, sich bildende neue Gef{\"u}ge und deren Eigenschaften) genutzt werden, um tribologische Merkmale zu quantifizieren. Ziel der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Objektivierung von metallografischen Untersuchungen zu liefern. Es sollen im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, Bildanalyse und Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißwerte abgeleitet werden. Hierf{\"u}r ist eine qualitativ hochwertige Bildanalyse erforderlich. In diesem Beitrag werden die entwickelten Verfahren zur Klassifizierung von bildanalytischen Merkmalen beschrieben, deren Grenzen diskutiert, aber auch L{\"o}sungen und Alternativen beschrieben. Es werden Ergebnisse der Verschleißuntersuchung mit denen der Bildanalyse erg{\"a}nzt.}, language = {de} } @misc{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Winkelmann, Ralf}, title = {Auftragschweißen verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen: Zusatzwerkstoffe und ihre Verarbeitungstechnologie}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {6}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 5}, abstract = {Im Bereich des Verschleiß- und Korrosionsschutzes durch Auftragschweißen werden verschiedene Schweißverfahren eingesetzt. Dazu z{\"a}hlen technologisch weniger anspruchsvolle Anwendungen wie das Acetylen-Sauerstoff-Schweißen oder das E-Hand-Schweißen mit Stabelektroden, {\"u}ber klassische Verfahren wie das MIG/MAG- oder WIG-Schweißen bis hin zu j{\"u}ngeren Verfahren wie dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder dem Laser-Auftragschweißen. Allen Verfahren ist gemein, dass die charakteristischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die erzeugte Schichtqualit{\"a}t, die Abschmelzleistung oder die Wirtschaftlichkeit, erheblich von den einzusetzenden Schweißzus{\"a}tzen in Form von St{\"a}ben, Schn{\"u}ren, F{\"u}ll- und Massivdr{\"a}hten oder Metall- und Mischpulvern abh{\"a}ngen. Anhand der europ{\"a}ischen Norm EN 14700 wird auf die Besonderheiten bei der Auswahl der Schweißzus{\"a}tze und deren Merkmale aus industrieller Sicht eingegangen.}, language = {de} } @misc{WinkelmannKilianRogovits, author = {Winkelmann, Ralf and Kilian, Andr{\`e} and Rogovits, Rainer}, title = {Punktuelle und fl{\"a}chige Verbindungen an beschichteten Bauteilen}, series = {JOT - Journal f{\"u}r Oberfl{\"a}chentechnik}, volume = {59}, journal = {JOT - Journal f{\"u}r Oberfl{\"a}chentechnik}, number = {9}, issn = {0940-8789}, doi = {10.1007/s35144-019-0286-z}, pages = {56 -- 63}, abstract = {Das thermische F{\"u}gen aber auch das Kleben von Bauteilen f{\"u}hrt zu einer bzw. erfordert eine Zerst{\"o}rung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Es wird in diesem Bereich ein Nachbeschichten notwendig. Dieser Prozess ist eine technische Herausforderung, da die h{\"a}ufig existierende Forderung nach optisch einwandfreien Oberfl{\"a}chen kaum garantiert werden kann. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Dieser Beitrag stellt eine M{\"o}glichkeit vor, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu f{\"u}gen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Es wurde eine Beschichtung entwickelt, welche außer den {\"u}blichen Aufgaben, wie Korrosionsschutz, Design usw., selbst die Basis f{\"u}r eine Verbindungsherstellung ist und somit eine weitere Funktion {\"u}bernimmt. Die Anregung, eine Verbindung einzugehen, erfolgt durch thermo-mechanische Energie. Auf Klebstoffe wird komplett verzichtet. Es sind dichte, fl{\"a}chige Verbindungen herstellbar, welche punktuell unterst{\"u}tzt werden k{\"o}nnen. Die Qualifizierung des Clinchens f{\"u}r die Herstellung von punktuellen Verbindungen erfordert neben der Werkzeuganpassung auch eine hohe Dehnbarkeit der Beschichtung. Verfahrensparameter werden ebenso wie die Verbindungseigenschaften, einschließlich deren Ver{\"a}nderungen, infolge korrosiver Beanspruchung vorgestellt.}, language = {de} } @misc{SchreiberWinkelmann, author = {Schreiber, Frank and Winkelmann, Ralf}, title = {Laserstrahl-Pulver-Heißdraht-Auftragschweißen mit F{\"u}lldr{\"a}hten zur Herstellung verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {DVS Congress 2019 : große Schweißtechnische Tagung : DVS Studentenkongress}, journal = {DVS Congress 2019 : große Schweißtechnische Tagung : DVS Studentenkongress}, edition = {1. Auflage}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-066-5}, pages = {488 -- 494}, abstract = {Der Laserstrahl hat sich seit langem als Bearbeitungswerkzeug f{\"u}r viele Applikationen (z. B. Schneiden, Schweißen) bew{\"a}hrt. Auf dem Gebiet der Beschichtungstechnik konnte das Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) durch den Einsatz der Diodentechnik weltweit Anwendungsbereiche erobern, die vorher dem klassischen Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) vorbehalten waren [1-2]. Industriell kommen als Schweißzusatz f{\"u}r die Herstellung von korrosions- und/oder verschleißbest{\"a}ndigen Schutzschichten vor allem pulverf{\"o}rmige Werkstoffe auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis zum Einsatz. Die einstellbaren kleinen Schmelzb{\"a}der sind eine gute Basis f{\"u}r die Herstellung von Beschichtungen mit thermisch sensiblen Wolframkarbid-Hartstoffen, sogenannten Metal-Matrix-Composite-(MMC)-Schichten. Die pulverf{\"o}rmigen Matrixwerkstoffe werden in der Regel in großen Mengen gasverd{\"u}st. Modifikationen oder Sonderchargen sind nur bedingt verf{\"u}gbar bzw. sehr kostenintensiv. Der Einsatz von F{\"u}lldr{\"a}hten ist hierf{\"u}r eine wirtschaftliche Alternative. Kleinstmengen und Sonderchargen sind kurzfristig verf{\"u}gbar. Durch die zus{\"a}tzliche Zugabe an Legierungselementen mittels prozessseitiger zus{\"a}tzlicher Pulverzufuhr lassen sich maßgeschneiderte Beschichtungen herstellen. Im Rahmen dieses Beitrages wird {\"u}ber den Einsatz des einstufigen Beschichtungsverfahrens Laser-Pulver-Heißdraht-Auftragschweißen (LPHD) zum Verschleißschutz berichtet. Es werden die Prozessvarianten mit seitlicher Heißdrahtzufuhr in Kombination mit zus{\"a}tzlicher Pulverzufuhr vorgestellt. Die entwickelte Laser-Pulver-Heißdraht-Beschichtungsanlage wird beschrieben. Mittels metallografischer und tribologischer Untersuchungen wird das Beschichtungsergebnis bewertet.}, language = {de} } @misc{RogovitsWinkelmann, author = {Rogovits, Rainer and Winkelmann, Ralf}, title = {Thermoplastische Pulverlacke f{\"u}r F{\"u}geprozesse entwickelt - Punktuelle und fl{\"a}chige Verbindungen an beschichteten Bauteilen schaffen}, series = {Besser Lackieren - Netzwerk f{\"u}r industrielle Lackiertechnik}, volume = {2020}, journal = {Besser Lackieren - Netzwerk f{\"u}r industrielle Lackiertechnik}, number = {12}, issn = {1439-409X}, abstract = {In Kooperation mit der BTU Cottbus, Fachbereich Fertigungstechnik/ Tribologie, hat das Unternehmen Enviral ein Forschungsprojekt mit dem Ziel bearbeitet, eine Beschichtung zu entwickeln, die infolge der untersuchten thermo-mechanischen bzw. mechanischen F{\"u}geprozesse weder eine funktionelle noch eine optische Beeintr{\"a}chtigung erf{\"a}hrt. Die Projektbearbeitung wurde durch Mittel des BMWi unterst{\"u}tzt. Das thermische und mechanische F{\"u}gen von Bauteilen f{\"u}hrt zu einer Zerst{\"o}rung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Hier wird ein Nachbeschichten notwendig - eine technische Herausforderung, da optisch einwandfreie Oberfl{\"a}chen kaum garantiert werden k{\"o}nnen. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Die Forscher haben jetzt M{\"o}glichkeiten gefunden, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu f{\"u}gen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Der entwickelte thermoplastische Pulverlack besitzt zus{\"a}tzlich zu den {\"u}blichen Funktionen wie Korrosionsschutz und Design die F{\"a}higkeit, Verbindungen herzustellen.}, language = {de} } @misc{SevimWinkelmann, author = {Sevim, Agah Meric and Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen mit {\"a}quimolarer Elementzusammensetzung}, series = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, volume = {Band 365}, journal = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-098-6}, pages = {739 -- 748}, abstract = {Die konventionelle Einteilung von Beschichtungen erfolgt nach dem f{\"u}r die Herstellung prim{\"a}r ber{\"u}cksichtigten Element. So sind beispielsweise Eisen(Fe)-, Nickel(Ni)- oder Cobalt(Co)-Basis-Beschichtungen als Verschleißschutz gegen abrasiv-erosive Belastungen bekannt. Um die gew{\"u}nschten Beschichtungs-eigenschaften zu erzielen, werden die Hauptlegierungselemente durch Zus{\"a}tze verst{\"a}rkt. F{\"u}r das Ziel, einen hohen Verschleißwiderstand zu erzeugen, werden z.B. Zus{\"a}tze zur Bildung von Karbiden, Boriden bzw. Siliziden zugegeben. In der Beschichtungstechnik bisher weniger bekannte Konfigurationen sind die Hochentropielegierungen (HEA). Es werden f{\"u}nf oder mehr Elemente zu einer {\"a}quimolaren, komplexen Legierung zusammengefasst. Das begrenzte Wissen {\"u}ber die Herstellung und die Eigenschaften derartiger Beschichtungen war Anlass daf{\"u}r, Untersuchungen durchzuf{\"u}hren. Die Herstellung geeigneter Schweißzusatzwerkstoffe und deren Verarbeitung im Plasma-Pulver-Auftragschweißprozess sind gelungen. Um die Eigenschaften der hergestellten Beschichtungen zu bewerten, erfolgten vergleichende Verschleißuntersuchungen. Als Basis dienten konventionell hergestellte, hoch Vanadium-haltige Fe-Basis-Beschichtungen. Erg{\"a}nzend zu konventionellen Verschleißpr{\"u}fungen wurden Messungen mit einem neu entwickelten Strahlverschleißpr{\"u}fstand durchgef{\"u}hrt. Mit ihm gelingt es, z.B. die praktischen Beanspruchungen an Industriemessern sehr gut zu beurteilen. Die derzeit bekannten Vor- und Nachteile der auftraggeschweißten HEA-Beschichtungen werden zusammenfassend vorgestellt.}, language = {de} } @misc{WinkelmannSchreiber, author = {Winkelmann, Ralf and Schreiber, Frank}, title = {Pulverstrahl-Plasmalichtbogen-Schweißen zur Herstellung metallischer Beschichtungen mit integrierten nicht metallischen Hartstoffen}, series = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, journal = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-098-6}, pages = {773 -- 784}, abstract = {Hoch verschleißbest{\"a}ndige Schichten werden bevorzugt als eine Kombination aus metallischer Matrix mit eingelagerten Hartstoffen (MMC) hergestellt. Die Hartstoffe (HS) bewirken in diesen Schichten den prim{\"a}ren Verschleißschutz. Sie werden abh{\"a}ngig von den Eigenschaften des angreifenden Abrasivs insbesondere deren Geometrie gew{\"a}hlt. Begr{\"u}ndet durch die hohe H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit des Wolframkarbids nimmt es innerhalb der f{\"u}r die Herstellung von Beschichtungen bekannten Hartstoffe eine besondere Rolle ein. Diesen technisch sehr interessanten Eigenschaften stehen ein hohes Versorgungsrisiko sowie eine hohe {\"o}konomische Bedeutung entgegen. Die Verf{\"u}gbarkeit sowie die sehr deutlichen Preisschwankungen waren Anlass f{\"u}r {\"U}berlegungen und Untersuchungen mit dem Ziel, Alternativen zu schaffen. Die Eigenschaften H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit k{\"o}nnen von mehreren nicht metallischen Hartstoffen erreicht werden. Diese weisen jedoch zwei wesentliche, ihrer Nutzung als Zusatzwerkstoff f{\"u}r das Auf-tragschweißen negative Eigenschaften auf: • Nicht metallische Hartstoffe sind sehr leicht und schwimmen daher auf dem Schmelzbad auf. • Der Anteil des kovalenten bzw. heteropolaren Bindungscharakters der benutzten Hartstoffe ist sehr hoch, sodass Reaktionen mit metallischen Matrices als schwierig einzusch{\"a}tzen sind. Diese Aufgaben galt es zu l{\"o}sen. Es wurde eine Technologie entwickelt, mit deren Hilfe die leichten nicht metallischen Hartstoffe in das Schmelzbad eingebracht werden und dort mit der metallischen Matrix reagieren. Dieses Verfahren wird als Pulverstrahl-Plasmalichtbogen-Schweißen bezeichnet. Die durchgef{\"u}hrten Verschleißuntersuchungen best{\"a}tigen, dass die mit nicht metallischen Hartstoffen verst{\"a}rkten MMC-Beschichtungen eine Alternative zu wolframkarbidhaltigen Beschichtungen sind.}, language = {de} }