Schutzschichten gegen Schwingungsverschleiß im Triebwerksbau

Zusammenfassung

Es wurden Be Schichtungen auf dem Werkstoff TÍ6A14V auf ihre Eignung zur Herabsetzung des Schwingungsverschleißes und zur Verringerung des Dauerfestigkeitsverlustes unter Reibbeanspruchung untersucht.

Die Schichten umfassen mehrere Gruppen:

• 1) Galvanisch abgeschiedene Ni, Co, Al, Ag, Cu-Schichten,

• 2) Galvanisch aufgebrachte Dispersionsschichten (Hartstoffphasen in Ni-, Co-Schichten),

• 3) Gas- und badnitrierte TiN-Schichten,

• 4) PVD- und CVD-Auflageschichten aus TiN und TiO₂.

Die Untersuchungen wurden mit Hilfe mehrerer Prüfstände durchgeführt:

• 1) Einem speziellem Schwingungsvers chleißp ruf st and

• 2) Einem Schwingungsreibverschleißprufstand nach Lohmeier und

• 3) einer Dauerfestigkeitsprüfeinrichtung unter Reibungsbeanspruchung (Reibklötzchen-Prüfstand).

Die Ergebnisse, Versuchsbeschreibungen und Detailangaben sind in Teil I und II unterteilt. Der folgende Inhalt stellt den Teil II dar, die Diskussion erstreckt sich auf das Gesamtergebnis.

Die Ergebnisse zeigen, daß TiN-Schichten geeignet sind, um den Schwingungsverschleiß herabzusetzen. Es bleibt noch offen, ob dickere Schichten (d > 14/um), die durch Sputtern oder Bedampfen aufgetragen werden, auch geeignet sind, die Reibdauerfestigkeit wieder in nennenswertem Umfang heraufzusetzen. Alle anderen Schichten sind hierfür nicht geeignet mit einer Ausnahme:

• Galvanisch Kupfer, das die Reibdauerfestigkeit ebenso anhebt wie Verfestigungsstrahlen.

Die Ergebnisse lassen sich insgesamt in folgende Modell-vorstellung einordnen:

• Die Höhe der Grundwerkstoffbeanspruchung im Ermüdungsversuch wird im Reibungsbereich von der Art der gegenseitigen Adhäsion bestimmt, die auch den Verschleißvorgang primär bestimmt.

Etwa vorhandene Eigenspannungszustände sind superponiert zu betrachten, unabhängig von Verschleiß und aufgeprägten Spannungen. Je stärker sich die Adhäsion als Zugspannung auswirkt, die auf den Grundwerkstoff im Reibbereich wirkt, desto höher ist der Dauerfestigkeitsabfall. Beschichtungen können dann als Verbesserung dienen, selbst wenn ihre Adhäsion zum Gegenkörper groß sein sollte, wenn sie weniger Zugspannungen auf den ermüdungsgefährten Teil der Reibpartner übertragen. Daher spielen die Verschleißfestigkeit und Härte der Schichten eine geringere Rolle. Entscheidend ist die Verformbarkeit bei geringer Kaltverfestigung. Die Herabsetzung des Ermüdungsverschleißes durch eine Schicht führt nicht notwendigerweise auch zu einer Anhebung der Ermüdungsfestigkeit unter Reibbeanspruchung.