Eine spezielle Beschichtung schützt Maschinenelemente vor Verschleiß. Interessant ist die Schicht vor allem dort, wo der Einsatz üblicher Schmiermittel in Verbindung mit Staubpartikeln zu Problemen führt. Das geschieht bei der Verarbeitung von pulverartigen Materialien wie Mehl oder Kosmetik und in der Holzindustrie. In der Holzindustrie schützt die AKS-Schicht Maschinenelemente vor Verschleiß und bewahrt beispielsweise Exzenterwellen vor dem Ausfall. Neben dem Verschleißschutz sorgt die Beschichtung für Leichtlauf der Bauteile.
Auf den sich berührenden Bauteilflächen wird eine Hartmetallschicht aufgebracht. Diese Hartmetallschicht weist Mikrovertiefungen auf, die mit einer speziell entwickelten PTFE-Schicht aufgefüllt werden. Die Hartmetallschicht macht die Bauteile verschleißfest. Das PTFE erzeugt die Schmierwirkung und damit den Leichtlauf. Die Kombinationsschicht AKS ist zirka 15 Mikrometer dick. Sie wird mittels eines patentierten VMI-Verfahrens (Variable Material Implantation) aufgebracht, das auf dem Prinzip des Elektro-Impuls-Verfahrens basiert. Durch elektrische Entladung aus dem Schichtwerkstoff werden Hartstoffpartikel gelöst, die mit hoher Geschwindigkeit in die Oberfläche des Werkstücks diffundieren. Mittels Mikroverschweißung bildet der aufgetragene Hartstoff mit dem Grundwerkstoff einen sehr harten und verschleißfesten Materialverbund. Die Schicht löst sich nicht vom Untergrund und weist mikroskopische Vertiefungen auf, die je nach Beschichtungsparameter zwischen zwei und zehn Mikrometer groß sein können.
Mit diesem Verfahren sind alle metallischen Werkstoffe, wie Stahl, Edelstahl oder Titan, beschichtbar. Gängige Schichtmaterialien sind Wolframkarbid, Tantal und Titan. Die kontinuierliche Schmierwirkung zur Verhinderung des Trockenlaufs wird durch einen festen Schmierstoff, wie PTFE, erreicht, der über die Schichtvertiefungen eine mechanische Verbindung eingeht. Das Schichtsystem wird in drei Schritten aufgebracht. Zunächst wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials im Plasmafeld aktiviert. Danach erfolgt die Beschichtung mit Hartstoff, die dauerhaften Verschleißschutz bietet. Das PTFE-Material füllt im dritten Schritt die Mikrovertiefungen der Schicht und verleiht dem System die Dauerschmiereigenschaft. Die Vertiefungen der Hartstoffschicht verhindern das Abwandern des Schmiermittels.
Das AKS-Schichtsystem kann überall dort eingesetzt werden, wo keine oder nur bedingte separate Schmierungen zulässig sind. Das ist beispielsweise im Reinraum, bei medizinischen Anwendungen oder bei lebensmittelverarbeitenden Maschinen der Fall. Auch in der Luft- und Raumfahrt, wo oft nur eine Einmalschmierung vorgesehen ist, eignet sich AKS. In der lebensmittelverarbeitenden Industrie wird die Schicht für Dichtsysteme in Maschinen eingesetzt. Hier kommen gleich mehrere Vorteile der Schicht zum Tragen. Die Schicht bietet Verschleißschutz für Wellen, Ringe und Buchsen aus Edelstahl als Gegenlauffläche der Simmeringe oder Dichtungen. Sie ist lebensmittelecht und dient auch als Unterstützung des im Lebensmittelbereich zugelassenen Fettschmierstoffs. Außerdem erfolgt kein Abplatzen der Schicht und die gute Wärmeleitfähigkeit unterstützt die Langlebigkeit von Dichtungen, da das Dichtsystem nicht überhitzt.
ISOTEC Isfahani-Oberflächen-Technologie
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Text zum Titelbild: Welle mit verschleißarmer Oberfläche und Schmierwirkung
