Hybride cladlaag van poeder en draad tot 30% harder
Met een nieuw hybrideproces kun je slijtvaste deklagen aanbrengen op metalen componenten. De hardheid verbetert met tot 30% als je zowel poeder als draad smelt en op het oppervlak aanbrengt. Met deze hybride cladlaag kan men ook versleten gereedschappen en componenten herstellen.
Uniek aan het nieuwe proces, ontwikkeld in het MatLaMeD project, is dat men heel gericht de eigenschappen kan beïnvloeden, zoals taaiheid en hardheid in één werkstuk.
Fraunhofer IPT ontwikkelt nieuw hybrideproces voor aanbrengen van slijtvaste lagen
Harde materiaaldeeltjes gericht toevoegen
Het hybride proces is ontwikkeld door het Fraunhofer IPT in samenwerking met enkele partners uit de industrie. Zij zochten een oplossing om hoogwaardigere slijtvaste lagen aan te brengen dan nu met lasercladden (Laser Metal Deposition, LMD). De oplossing is het gelijktijdig smelten van poeder én draad. Door harde materiaaldeeltjes in poedervorm aan het draadmateriaal toe te voegen, slaagde het team er voor het eerst in om belangrijke materiaaleigenschappen zoals hardheid en taaiheid van de aangebrachte lagen specifiek aan te passen. Als draadmaterialen voor de proefserie kozen zij een warmwerkstaal met een goede constructiestabiliteit en een laaggelegeerd staal dat goed kan worden gelast. Als poedermateriaal gebruikten zij in de testserie chroom (Cr) als carbidevormend en korrelverfijnend element en titaancarbide (TiC) als harde fase.
Samenstelling flexibel aanpassen
Omdat men poeder en draad combineert, kan men afhankelijk van de eisen aan het werkstuk de verhouding in de samenstelling van de materiaalcombinatie flexibel aanpassen. Door meer poeder toe te voegen, verandert men doelgericht de structuur van het gereedschapstaal. Hierdoor neemt de hardheid toe. Al een kleine toevoeging van titaancarbide zorgt voor een 30% hogere hardheid. Zo speelt men flexibel inspelen op de verschillende thermische, mechanische en chemische belastingen van componenten. Hiermee is het nieuwe hybrideproces ideaal om de oppervlakteslijtage te minimaliseren en de levensduur van de onderdelen te verlegen. Repareren kan eveneens.
Kostenefficiënt
Bovendien is het procedé aanzienlijk kostenefficiënter dan een zuiver poederprocédé en biedt het een grotere materiaalflexibiliteit dan een zuiver draadprocédé. Toepassingen zijn er in het behandelen van omvormgereedschappen en slijtdelen in hydraulische systemen die aan wrijvingsbelasting worden blootgesteld. Op dit moment testen de Akense onderzoekers het aanbrengen van deklagen die gradueel veranderen van samenstelling. Daartoe willen zij het gehalte aan titaancarbide in het materiaalmengsel zoveel mogelijk verhogen. De moeilijkheid is dat de hoge restspanningen tot scheurvorming kunnen leiden.
