Entwicklung eines technologischen Verfahrens zur Herstellung von Panzerschichten mit Hartstoffpartikeln

Schneidezähne in Zerkleinerungseinheiten für die Wiederverwertung anfallender Rohstoffe müssen enorm hohe mechanische und abrasive Belastungen ertragen. Um möglichst lange Standzeiten bei geringem Verschleiß zu gewährleisten, werden solche Werkzeuge an der Eingriffsoberfläche gepanzert. Die in Vorversuchen getesteten Panzerungen bestehen aus einer eisenbasierenden Schweißnaht und eingestreuten Hartstoffpartikeln. Dieser Materialverbund in Form einer harten verschleißfesten Auftragschweißung an der Zahnspitze des zähen Schneidezahns kommt den gestellten Anforderungen an Verschleiß und mechanischer Belastung nahe. Mit dem „Einstreuselverfahren“ lassen sich hochabrasionsbeständige Panzerungen verwirklichen, welche den schlagenden Beanspruchungen von Schneidwerkzeugen in der Holz- und Müllaufbereitungsbranche bestmöglich standhalten. Charakterisierend für dieses Schweißverfahren ist die Einbringung von pulver- bis kornförmigen Hartstoffen in das noch flüssige Schweißbad. Für die in dieser Arbeit geforderten Schweißuntersuchungen wurde daher zunächst ein Versuchsaufbau zur Einbringung von Hartstoffen realisiert. Die Probeschweißungen zeigen, dass die Art des verwendeten Zusatzwerkstoffes und die eingestreute Hartstoffmenge einen starken Einfluss auf den Schweißprozess ausüben. Durch eine umfangreiche Parameterstudie an ebenen Probeplatten sind prozesssichere Schweißparameter für multiple Kombinationen von Zusatzwerkstoff und Hartstoff ausgearbeitet worden. Begleitende Gefügeanalysen und Härtemessungen bilden die Grundlage für eine Charakterisierung der lokalen Eigenschaften in der Schweißnaht. Weiterführende Vergleiche der heterogenen Schweißzusätze, eine Bewertung der Makrorisse und der Verteilung der eingebrachten, partikelförmigen Hartphasenanteile in der geschweißten Verbindung stellen einen wesentlichen Beitrag für die Auswahl der Panzerung dar. Eine nachfolgende methodische Auswertung liefert den tendenziellen Zusammenhang zwischen den einstellbaren Schweißparametern und dem daraus resultierenden Schweißergebnis. Eine Übertragung der an den Probeplatten gefundenen Schweißparametersätze ist auf den Schneidezahn als Grundlage für die experimentellen Untersuchungen von Verschleiß und Schwingfestigkeitsverhalten durchgeführt worden.