P1 Plasma

Plasmaschichten als Haftvermittler für Fügeverfahren (Plasma)
Enabling dissimilar joints by the use of plasma interlayers (Plasma)  Projektleiter: Christian Höniges (Dipl.-Ing. FH)
Beteiligte Partner:
  • Fa. Inocon
  • Fa. Eckart Effect Pigments
  • Air Liquide
  • TU Graz - IWS

Abstract

By applying a thin layer, joints between two partners which are originally hard or impossible to join, shall be possible at a reasonable quality. The major goal of this project is to obtain a better understanding of the atmospherical plasmaspraying process and the influence of the process parameters on the final result for defined material combinations. The quality of the final results will be investigated with regard to the properties of the metallic interlayer (eg. pores, wetting behaviour, thickness, adhesion strength…) as well as on the mechanical properties of an eventual joint. Additionally, a deeper understanding concerning the temperature distribution and heat flux during the spraying and subsequent joining process will be acquired by the use of numerical simulations.
Kurzbeschreibung Die moderne Fügetechnik wird ständig mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Aktuell erlaubt die Koppelung verschiedener Werkstoffe neue und interessante Perspektiven durch Kombination der positiven spezifischen Materialeigenschaften. Prozesssicherheit, Stabilität und das Fügen dieser unterschiedlichen Materialien, mit verschiedenen thermischen und mechanischen Eigenschaften, sind in der Industrie von großem Interesse.
Die Verbindung von Stahl und Aluminium findet in der Automobilindustrie oder im Schiffbau sehr häufig ihre Anwendung. Das Fügen dieser Materialien ist seit jeher eine Herausforderung an den Fügeprozess, an die Schutzgase, sowie an die Vorbehandlung der zu fügenden Bauteile.

In diesem Projekt soll durch partielles Beschichten eines oder beider Fügepartner eine definierte Verbindung ermöglicht werden. Dazu wird, nach erfolgter Oberflächenaktivierung mittels Plasmaaktivierung, durch einen atmosphärischen Plasmaspritzprozess (APS) eine Schicht als Haftvermittler aufgebracht. Die aktivierte Oberfläche wird dabei durch diese Spritzschicht „konserviert“. Dabei sollen die wichtigsten Beschichtungsparameter definiert und optimiert, sowie die resultierende Qualität der Beschichtung (z.B. Poren, Benetzungsverhalten, Schichtdicke, Haftfestigkeit…) analysiert werden.
Nach diesem Prozessschritt werden die beiden vorbereiteten Fügepartner mittels eines weiteren Prozessschritts (z.B. Plasmatron oder Cold Metal Transfer) verbunden. Hierbei liegt der Fokus auf der Optimierung der Bauteilvorbereitung, der Fügeparameter und der Prozessführung (inkl. Schutzgas). Nach den erfolgten experimentellen Untersuchungen werden die mechanischen Eigenschaften der beschichteten und gefügten Bauteile analysiert, und eine umfassende metallografische Untersuchung (Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie,…) durchgeführt.Um ein besseres Prozessverständnis des Beschichtungsprozesses zu generieren, werden des Weiteren numerische Simulationen durchgeführt. Im ersten Teil dieses Arbeitspaketes handelt es sich um die Simulation der Wärmeentwicklung, der Schichtdickenentwicklung, sowie den thermisch bedingten Eigenspannungen im Grundwerkstoff (Substrat). Der zweite Teil der Simulation beschäftigt sich mit dem Strömungs- und Aufschmelzverhalten einzelner Partikel während des Beschichtungsprozesses.

To top