Verminderung der Reibung an Umformwerkzeugen durch Laserbeschichtungen mit Aluminium-Mehrstoff-Bronzen

Im Rahmen der durchgeführten Arbeiten wurde das Laserstrahl-Auftragsschweißen im Einstufen-Beschichtungsprozeß mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff untersucht. Als Grundwerkstoffe wurden gegossene Eisenlegierungen verwendet. Die Werkstoffe wurden außer prozeßseitiger Erwärmung keiner Wärmebehandlung zugeführt. Der zunächst verwendete Grauguß mit Lamellengraphit (GG25) war unter diesen Bedingungen nur eingeschränkt zu beschichten während Grauguß mit Graphit in Kugelform (GGG50 und GGG60) mit ausreichender Qualität beschichtet werden konnte. Als Beschichtungswerkstoffe wurden verschiedene Aluminium-Mehrstoff- Bronzen mit den Herstellerbezeichnungen AMPCO 22 (Pulver 1), AMPCOTRODE (Pulver 2) und AMPCO 25 (Pulver 3) als Vormaterial verwendet. Die Materialien wurden in unterschiedlichen Herstellprozeßen zu Pulvern verarbeitet. Die Abhängigkeit der Beschichtungsergebnisse vom jeweiligen Herstellverfahren wird aufgezeigt und die notwendigen Anforderungen an die Pulverqualität werden spezifiziert. Es wird ein Parameterfeld für Einzelbahnen und flächige Beschichtungen vorgestellt, in welchem mit dem Laserstrahlbeschichten Bronzeschichten in einer Schichtdicke von 0,5 - 2 Millimeter mit Härtewerten von 300 bis 320 HB auf Gußeisen hergestellt werden können. Es wurden weiterhin Modellwerkzeuge in Form von Ziehkanten auf einer wassergekühlten Spannvorrichtung unter 45° zur horizontalen Ebene mit Hilfe eines Fünf-Achsen-Portalsystems an zwei zueinander senkrechten Flächen und dem Kantenradius beschichtet. Die Verschleißprüfung der Ziehkanten wurde auf einer Versuchsanlage im intermittierenden Streifenziehversuch mit Umlenkung durchgeführt. Während der Versuche wurden kontinuierlich die Gesamtzugkraft F und die Reibzahl µ mittels EDV aufgezeichnet. Die ermittelten Meßwerte zeigen prinzipiell gleiche Verläufe und ein der massiven Bronze vergleichbares Betriebsverhalten bis zum Ende der Prüfdauer bei maximal 25.000 Lastspielen. Ebenso weisen die beschichteten Proben, die in der spröden Übergangszone nicht rißfrei sind, keine Materialausbrüche und gleichwertige Verschleißprofile bzw. -festigkeiten wie massive Bronze auf. An einem Praxiswerkzeug wurde die Machbarkeit einer solchen Laserstrahl-Beschichtung für ein Realbauteil überprüft.