Die vorliegende Arbeit untersucht die Eigenschaften einer alternativen thermischen Spritztechnologie, dem sogenannten Kaltgasspritzen (engl. Cold Gas Spraying – CGS), im Hinblick auf die Herstellung von beschichteten Innenzylinderflächen für konventionelle Verbrennungsmotoren. Eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Verfahrens ließ die Anwendungsmöglichkeiten und somit auch die Nachfrage an dieser Technologie stetig steigen. Mithilfe dieser Arbeit wird gezeigt, dass das Kaltgasspritzen eine geeignete Technologie für die Beschichtung von Innenzylinderflächen darstellt. Der Einfluss des Pulverwerkstoffes und der verwendeten Prozessparameter auf die Prozesseigenschaften wurden aufgezeigt und analysiert. Im Speziellen wurden die Wechselbeziehungen der Partikelmorphologie, des Prozessdruckes, der Prozesstemperatur und der Partikelgeschwindigkeit im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmenden Prozessparametern die Partikelgeschwindigkeit während des Prozesses ansteigt und hieraus eine geringere Oberflächenrauheit der Innenzylinderflächen resultiert. Für die kaltgasgespritzten Beschichtungen erwies sich die Anbindung der Pulverpartikel zum Substrat ausreichend hoch, sodass eine gute Haftzugfestigkeit für eine spätere Honbearbeitung generiert werden konnte. Auch hier wurde festgestellt, dass mit steigenden Prozessparametern die Haftzugfestigkeit zwischen Beschichtung und Substrat weiter zunimmt. Schließlich zeigte sich die Verschleißfestigkeit einer kaltgasgespritzten Beschichtung mit Karbidanteil vergleichbar mit einer herkömmlichen thermischen Spritzschicht für Zylinderlaufflächen. Deswegen bietet das Kaltgasspritzen eine attraktive und zukunftsorientierte Alternative zur Laufflächenbeschichtung von Verbrennungsmotoren.
Aktualisiert: 2023-03-10
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Der Einsatz untereutektischer Aluminiumlegierungen als Werkstoff für Zylinderkurbelgehäuse für den Verbrennungsmotor moderner Personenkraftwagen bedingt die Anpassung der Zylinderlauffläche an die tribologischen, mechanischen und thermophysikalischen Anforderungen. Dazu erhalten vermehrt Beschichtungen, aufgebracht durch thermische Spritzverfahren, Einzug in die industrielle Großserie. Diese benötigen aufgrund verfahrenstechnischer Eigenschaften eine Vorbereitung des Aluminiumsubstrates als Haftgrund. Der Einsatz des mechanischen Aufrauens führt zu bedeutenden ökologischen, technologischen und wirtschaftlichen Vorteilen. Da die heutigen Verfahren zur Herstellung eines Profils mit Hinterschneidungen gewisse Nachteile aufweisen, besonders im Hinblick auf Standmenge und Prozessbeherrschung, wurde eine Kombination eines spanenden mit einem umformenden Prozess entwickelt und verifiziert.
Aktualisiert: 2020-12-01
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