Bearbeitet durch die Verfahrenstechnik und die Werkstofftechnik des IWT

Sprühkompaktieren ist eine fortschrittliche Technologie für die Herstellung von endabfertigungsnahen Halbzeugen. Im Sprühkompaktierprozess wird ein Strahl aus geschmolzenem Metall durch Hochgeschwindigkeitsgasdüsen zerstäubt und wird anschließend auf einem beweglichen Substrat, z.B. als Bolzen, aufkompaktiert. Metallurgische Vorteile dieses Prozesses ergeben sich durch die schnelle Verfestigung der Partikel während des Fluges. Die resultierenden Produkte werden beschrieben durch: - seigerungsfreie Mikrostrukturen - feine, gleichförmige Kornstrukturen - feine primäre Ausscheidungen - geringe Sauerstoffanteile - hohe Warmbearbeitkeit Folglich ist das Sprühkompaktieren in der Lage, geformte Teile mit Mikrostrukturen und Eigenschaften herzustellen, die auf signifikante Weise konventionell hergestellte Gussmaterialien übertreffen. Das Ziel dieses Projektes ist die Herstellung von verzugsunempfindlichen Stahlvorprodukten (100Cr6 und 20MnCr5) durch Sprühkompaktieren, um den Verzug des Materials während der folgenden Wärmebehandlung und der nachfolgenden Bearbeitungsprozesse zu minimieren. Einflüsse der Parameter des Sprühkompaktierprozess, speziell die Verfestigung und die Kühlbedingungen der Vorprodukte auf die Homogenität des Deposits, werden durch numerische Simulationen und Experimente untersucht. Um die Parameter des Sprühkompaktierprozess zu optimieren, besonders im Hinblick auf homogene Eigenschaften des gesamten Deposits, werden ein kombiniertes mathematisches Modell und numerische Simulationen Sprühkompaktieren mit Mehrfachzerstäubern erstellt. Ergebnisse der Simulation werden durch experimentelle Untersuchungen mit LDA, PDA, HSP und durch Online-Messungen der Teilchenprofile verifiziert. Der Depositumriss, sowie die Deposit- und Substrattemperatur werden mittels Pyrometer und Videosystemen gemessen. Die Strukturmerkmale und Eigenschaften von sprühkompaktierten Stahlvorprodukten müssen mittels der Metallographie, chemischer Analyse und Röntgenanalyse bestimmt und ausgewertet werden. Es werden die Einflüsse des folgenden Wärmeprozesses des Deposits, wie z.B. Warmwalzen und Wärmebehandlung, untersucht. Nach der Bearbeitung (Zerspanung) und der Wärmebehandlung werden qualitative und quantitative Auswertungen des Verzuges mit Gussteilen verglichen. Dadurch können die Abhängigkeiten zwischen den Bedingungen des Sprühkompaktierens, der Materialhomogenität und dem Verzug aufgedeckt werden.

Kontakt: PD Dr.-Ing. Udo Fritsching - ufri@iwt-bremen.de
Dr.-Ing. Alwin Schulz - schulz@iwt-bremen.de
Dr. Chengsong Cui - cscui@iwt-bremen.de