Fachwörter-Lexikon
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Auftragschweißen
Auftragen ist das Aufbringen von dünnen, fest haftenden Schutzschichten auf Bauteiloberflächen. Nach DIN EN 14610 wird beim sogenannten Auftragschweigen das Beschichten eines Werkstücks durch Schweißen verstanden, d.h. es entsteht eine schmelzmetallurgische Verbindung. Es wird sowohl das Beschichtungsmaterial als auch ein dünner Bereich der Werkstückoberfläche mittels Energiezufuhr (elektrisch, thermisch, mechanisch) geschmolzen, so dass sich durch Diffusion eine porenfreie und haftfeste Oberflächenschicht bildet. Dieses Beschichtungsverfahren erzeugt Beschichtungen mit generell höherer Haftfestigkeit als mit anderen Verfahren aufgebrachte Beschichtungen. Sofern nicht spröde Phasen bei ungeeigneten Verbindungskombinationen die Haftung beeinflussen, wird die Verbindungszone zwischen Schicht und Grundwerkstoff niemals die Schwachstelle des Verbundes darstellen. Dadurch ist das Verfahren besonders für den Einsatz von Bauteilen mit hohen Verschleißbeanspruchungen geeignet. Auftragsschweißen findet seine Anwendung in der Reparatur, der Veredelung oder der Modifikation von Bauteiloberflächen. Es können besonders verschleißfeste oder korrosionsbeständige Werkstoffe auf einen preiswerteren Grundwerkstoff aufgetragen werden.
Je nach Arbeitsweise unterscheidet man zwischen manuellem und automatisiertem Auftragsschweißen. Beim manuellen Auftragsschweißen wird der Zusatzwerkstoff als dünner Draht (Æ0,15 bis Æ0,6 mm) manuell zur Bearbeitungsstelle geführt. Der Laserstrahl schmilzt den Draht auf. Die entstandene Schmelze verbindet sich fest mit dem Grundwerkstoff, der ebenfalls angeschmolzen wird, und erstarrt wieder. Das Arbeiten mit Inertgas (strömendes Argongas) ist erforderlich. Beim automatisierten Auftragsschweißen wird der Zusatzwerkstoff hingegen maschinell zur Bearbeitungsstelle geführt. Als Zusatzwerkstoff dient ein Metallpulver, das schichtweise poren- und rissfrei mit dem Grundwerkstoff verschmolzen wird. Nach dem Erkalten entsteht eine Metallschicht, die eine hochfeste Schweißverbindung darstellt und mechanisch bearbeitet werden kann.
Generell können beim Auftragschweißen dieselben Schweißverfahren wie beim Fügen angewendet werden. Zusätzlich werden sie aber noch nach dem Schutz der heißen Auftragschweißzone gegenüber der Umgebung einteilen. Man unterscheidet offene Verfahren mit Gasflamme, Verfahren mit Abdeckung der Schmelze (E-Hand, RES, UP) und Schutzgasverfahren (MIG, WIG, Plasma). Für hochqualitative Beschichtungen ist es erforderlich. die Schmelze im heißen Zustand zur Porenvermeidung generell abzudecken oder durch Schutzgasbeaufschlagung gegen Sauerstoffzutritt zu schützen.
Nitrocarburieren – Pulvernitrocarburieren
Beim Pulvernitrocarburieren werden die Werkstücke in einen Kasten eingesetzt, der vollständig mit einem zum Nitrocarburieren geeigneten Pulver gefüllt ist. Anschließend werden Kasten, Pulver und Werkstück in einem Ofen auf Temperaturen zwischen 500 °C und 590 °C (vorzugsweise 570 °C) erwärmt. Die Behandlungsdauer beträgt etwa 4 h bis 5 h. Das Pulver ist eine Mischung aus Stickstoff- und kohlenstoffabgebendem Calciumcyanamid (CaCN2) und einem Aktivator zur Beeinflussung der Nitrocarburierwirkung. Durch thermischen Zerfall des Calciumcyanamids wird Kohlenstoff beziehungsweise Stickstoff freigesetzt, der in die Stahloberfläche eindiffundieren kann. Das Verfahren wird in der Praxis wenig eingesetzt.
Chromschichten – dekorativ
Dekorative Chromschichten werden in der Regel auf Nickelschichten in Dicken zwischen 0,2 µm und 1 µm abgeschieden. Vor allem in der Sanitärindustrie, der Möbelindustrie oder auf Teilen im Fahrzeuginnenraum werden sie ohne weitere Beschichtungen verwendet und zeichnen sich durch gutes Reflexionsvermögen, ihre helle metallische Oberfläche und ihre gute Kratz- und Abriebbeständigkeit aus. Chromoberflächen sind des Weiteren schlecht benetzbar, wodurch sie gut zu reinigen sind. Zum Teil erhalten dekorative Chromoberflächen auch eine zusätzliche Lackierung, zum Beispiel auf Brillengestellen, wodurch eine erweiterte partielle Farbgebung und partielle Bedruckung möglich wird. Insbesondere auf Teile im Fahrzeuginnenbereich kommen Chromoberflächen unter anderem deshalb zum Einsatz, weil die Oberflächen Licht außerordentlich gut reflektieren und die Teile auch bei sehr schlechten Lichtverhältnissen (Dunkelheit) gut erkennbar sind. Für dekorative Schichten können auch Elektrolyte auf Basis von gesundheitlich unbedenklichen Chrom(III)elektrolyten verwendet werden. Allerdings besitzen diese Chromschichten einen leicht graueren Farbton und eine deutlich geringere Härte und Verschleißbeständigkeit.