In der industriellen Fertigung ist die Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Werkstoffen zur Behebung lokaler Verschleißprobleme zu einem wichtigen technischen Ansatz geworden. Herkömmliche Plattierungsverfahren dienen in erster Linie dem doppelten Zweck, die Abmessungen der Teile wiederherzustellen und die Oberflächenleistung zu verbessern. Bei diesen Verfahren werden verschiedene Wärmequellen wie Flammen, Lichtbögen und Plasmalichtbögen eingesetzt, um das Beschichtungsmaterial auf die Werkstückoberfläche aufzubringen.

1. Grundlagen der traditionellen Verkleidungsverfahren

Die Plattierschicht lagert sich durch ihr Eigengewicht auf der Werkstückoberfläche ab und bildet eine Funktionsschicht mit hervorragender Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Gegenwärtig wird bei der Durchführung von Plattierungsverfahren in der Regel Wolframkarbid als wichtiges Hilfsmaterial zur Herstellung plattierungsspezifischer Werkstoffe verwendet. Dazu gehören zwei Haupttypen: Wolframkarbid-Auftragselektroden und Wolframkarbid-Schweißdrähte.

Für die Herstellung von Wolframkarbidplattierungselektroden gibt es im Wesentlichen zwei technische Verfahren:

• Verwendung von kohlenstoffarmem Stahldraht als Kernmaterial und die Zugabe von Wolframkarbidpartikeln in die Beschichtung, um deren Funktionalität zu verbessern.
• Direktes Einfüllen von Wolframkarbidpartikeln in Rohre aus kohlenstoffarmem oder legiertem Stahl um Verbundelektroden zu bilden.

2. Verkleidungsmethoden und technische Merkmale

Neben den Verfahren zur Vorbereitung des Hartmetallplattierens gehören zu den gängigen Plattierverfahren auch drei typische Verfahren: Lichtbogenhandschweißen, Autogengasschweißen und Wolfram-Inertgasschweißen (WIG).

Der wesentliche Unterschied zwischen diesen Auftragschweißverfahren besteht darin, dass die Wolframkarbidpartikel nicht bereits während des Auftragschweißens abgeschieden werden. Infolgedessen führt der Schweißprozess zu erheblichen Unterschieden bei den Abbrand- und Entkohlungseffekten, was zu Schwankungen bei der endgültigen Verschleißfestigkeit der plattierten Oberfläche führt.

Beim Lichtbogenhandschweißen werden ähnliche Parameter wie beim konventionellen Lichtbogenhandschweißen verwendet. Bei einer Elektrode mit einem Durchmesser von 4,0 mm wird der Schweißstrom in der Regel auf etwa 170 A geregelt, und die Lichtbogentemperatur kann etwa 4000 °C erreichen.

3. Mechanismus des thermischen Aufpralls von Wolframkarbidpartikeln

Um den gewünschten Verschleißverbesserungseffekt zu erzielen, muss das thermische Verhalten der Wolframkarbidpartikel während des Schweißprozesses berücksichtigt werden:

• Feine Wolframkarbidpartikel, neigen aufgrund ihrer größeren spezifischen Oberfläche zu einem starken Abbrand beim Schweißen.
• Nach dem Abbrand regenerieren sich die feinen Partikel zu Wolframkarbidkristallen und anderen Verbundstrukturen.
• Grobe Wolframkarbidpartikel haben einen geringeren Abbrand, aber es bildet sich eine Entkohlungsschicht auf ihrer Oberfläche.
• Die Bildung dieser Entkohlungsschicht führt direkt zu einer Abnahme der Verschleißfestigkeit des Materials.

4. Prozessbewertung und aktueller Stand der Anwendung

In Anbetracht der oben genannten technischen Beschränkungen haben die herkömmlichen Methoden nicht die idealen Ergebnisse bei der Abscheidung von mit Wolframkarbid verstärkten Schichten erzielt. Aufgrund ihrer einfachen Handhabung und der weiten Verbreitung der Geräte werden diese Verfahren jedoch in bestimmten Szenarien immer noch bis zu einem gewissen Grad angewandt.

Greenstone-Tech führt eingehende Untersuchungen und technische Optimierungen an traditionellen Verfahren durch und entwickelt eine neue Generation von Laser-Auftragschweißverfahren. Ziel ist es, die inhärenten Unzulänglichkeiten herkömmlicher Verfahren zu überwinden und den Kunden fortschrittlichere Lösungen zur Oberflächenveredelung anzubieten.