Schweißbarkeit
Nr. | Bezeichnung nach EN 10088 |
Schweiß- barkeit 1) |
Vorwärmung | Wärmenachbehandlung | Empfohlener NT® - Schweißzusatzwerkstoff |
1.4000 | X6Cr13 | m | 200 - 300°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4001 | X7Cr14 | m | 200 - 300°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4002 | X6CrAl13 | m | 200 - 300°C | Glühen oder Vergüten | 4370, 4806, 4502 2) |
1.4006 | X10Cr13 | m | 200 - 300°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4016 | X6Cr17 | m | - | GIühen bei 600-800°C | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4021 | X20Cr13 | s | 300 - 400°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4024 | X15Cr13 | m | 300 - 400°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4502 2) |
1.4057 | X19CrNi17-2 | m | 300 - 400°C | Glühen oder Vergüten | 4316, 4551, 4115 2) |
1.4120 | X20CrMo13 | m - s | 300 - 400°C | Glühen oder Vergüten | 4430, 4576, 4115 2) |
1.4300 | X12CrNi18-8 | g | - | - | 4316 |
1.4301 | X4CrNi18-10 | g | - | - | 4316 |
1.4306 | X2CrNi19-11 | g | - | - | 4316 |
1.4307 | X2CrNi18-9 | g | - | - | 4316 |
1.4311 | X2CrNiN18-10 | g | - | - | 4316 |
1.4371 | X2CrMnNiN17-7-5 | g | - | - | 4370 |
1.4401 | X4CrNiMo17-12-2 | g | - | - | 4402 |
1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | g | - | - | 4430 |
1.4406 | X2CrNiMoN17-11-2 | g | - | - | 4430 |
1.4414 | GX4CrNiMo13-4 g | g | - | - | 4351 (13/4) |
1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | g | - | - | ASN 5, 4430 |
1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | g | - | - | 4430 |
1.4436 | X4CrNiMo17-13-3 | g | - | - | 4430 |
1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | g | - | - | ASN 5 |
1.4439 | X2CrNiMoN17-13-5 | g | - | - | ASN 5 |
1.4446 | GX2CrNiMoN17-13-4 | g | - | - | ASN 5 |
1.4448 | GX6CrNiMo17-13 | g | - | - | ASN 5 |
1.4449 | X5CrNiMo17-13 | g | - | - | ASN 5 |
1.4460 | X3CrNiMo27-5-2 | g | - | - | 4462 |
1.4462 | X2CrNiMoN22-5-3 | g | - | - | 4462 |
1.4465 | X1CrNiMoN25-25-2 | g | - | - | Nicro 28 Mo |
1.4505 | X4NiCrMoCuNb20-18-2 | g | - | - | 4519, Nicro 28 Mo |
1.4506 | X5NiCrMoCuTi20-18 | g | - | - | 4519, Nicro 28 Mo |
1.4510 | X3CrTi17 | m | 200 - 300°C | - | 4551, 4502 |
1.4511 | X3CrNb17 | m | 200 - 300°C | - | 4551, 4502 |
1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | g | - | - | 4519, Nicro 28 Mo |
1.4541 | X6CrNiTi18-10 | g | - | - | 4551 |
1.4550 | X6CrNiNb18-10 | g | - | - | 4551 |
1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | g | - | - | 4576, 4430 |
1.4572 | GX5CrNiMoNb23-9 | g | - | - | 4430 |
1.4573 | X10CrNiMoTi18-12 | g | - | - | 4576, 4430 |
1.4577 | X3CrNiMoTi25-25 | g | - | - | Nicro 28 Mo |
1.4580 | X6CrNiMoNb17-12-2 | g | - | - | 4576, 4430 |
1.4583 | X10CrNiMoNb18-12 | g | - | - | 4576, 4430 |
1.4586 | X5NiCrMoCuNb22-18 | g | - | - | 4519, Nicro 28 Mo |
2.4858 | NiCr21Mo (DIN 17744) | g | - | - | Nicro 28 Mo |
1) Schweißbarkeit: g = gut, m = mittel, s = schlecht
2) vorwiegend für Decklagen, Verbindungsschweißungen werden meist mit austenitischen Zusatzwerkstoffen ausgeführt. Angaben über die Beschaffenheit und Verwendung unserer Produkte dienen der Information für den Anwender. Die Angaben über die mechanischen Eigenschaften beziehen sich entsprechend den geltenden Normen immer auf das reine Schweißgut. In der Schweißverbindung werden die Schweißguteigenschaften u. a. vom Grundwerkstoff, der Schweißposition und den Schweißparametern beeinflußt. Die Gewährleistung der Eignung für einen bestimmten Verwendungszweck bedarf in jedem einzelnen Fall einer ausdrücklichen schriftlichen Vereinbarung.
Thermisches Spritzen
Berechnungsgrundlagen
Berechnung der Vickershärte aus der Rockwellhärte (nach Quarnström):
Härte(HV) = 223*Härte(HRC)+14500 / 100-Härte(HRC)
Umrechnung der Zugfestigkeit aus der Vickershärte nach DIN 501500:
Rm(MPa) = 3,206358 * Härte(HV) - Gültigkeitsbereich 80 - 430HV
Brinellhärte | Zugfestigkeit N/mm2 |
Vickershärte HV (F+98N) |
Rockwellhärte HRC |
76,0 | 255 | 80 | - |
80,7 | 270 | 85 | - |
85,5 | 285 | 90 | - |
90,2 | 305 | 95 | - |
95,0 | 320 | 100 | - |
99,8 | 335 | 105 | - |
105 | 350 | 110 | - |
109 | 370 | 115 | - |
114 | 385 | 120 | - |
119 | 400 | 125 | - |
124 | 415 | 130 | - |
128 | 430 | 135 | - |
133 | 450 | 140 | - |
138 | 465 | 145 | - |
143 | 480 | 150 | - |
147 | 495 | 155 | - |
152 | 510 | 160 | - |
156 | 530 | 165 | - |
162 | 545 | 170 | - |
166 | 560 | 175 | - |
171 | 575 | 180 | - |
176 | 595 | 185 | - |
181 | 610 | 190 | - |
185 | 625 | 195 | - |
190 | 640 | 200 | - |
195 | 660 | 205 | - |
199 | 675 | 210 | - |
204 | 690 | 215 | - |
209 | 705 | 220 | - |
214 | 720 | 225 | - |
219 | 740 | 230 | - |
223 | 755 | 235 | - |
228 | 770 | 240 | 20,3 |
233 | 785 | 245 | 21,3 |
238 | 800 | 250 | 22,2 |
242 | 820 | 255 | 23,1 |
247 | 835 | 260 | 24,0 |
252 | 850 | 265 | 24,8 |
257 | 865 | 270 | 25,6 |
261 | 880 | 275 | 26,4 |
266 | 900 | 280 | 27,1 |
271 | 915 | 285 | 27,8 |
276 | 930 | 290 | 28,5 |
280 | 950 | 295 | 29,2 |
285 | 965 | 300 | 29,8 |
295 | 995 | 310 | 31,0 |
304 | 1030 | 320 | 32,2 |
314 | 1060 | 330 | 33,3 |
323 | 1095 | 340 | 34,4 |
Brinellhärte | Zugfestigkeit N/mm2 |
Vickershärte HV (F+98N) |
Rockwellhärte HRC |
333 | 1125 | 350 | 35,5 |
342 | 1155 | 360 | 36,6 |
352 | 1190 | 370 | 37,7 |
361 | 1220 | 380 | 38,8 |
371 | 1255 | 390 | 39,8 |
380 | 1290 | 400 | 40,8 |
390 | 1320 | 410 | 41,8 |
399 | 1350 | 420 | 42,7 |
409 | 1385 | 430 | 43,6 |
418 | 1420 | 440 | 44,5 |
428 | 1455 | 450 | 45,3 |
437 | 1485 | 460 | 46,1 |
447 | 1520 | 470 | 46,9 |
(456) | 1555 | 480 | 47,7 |
(466) | 1595 | 490 | 48,4 |
(475) | 1630 | 500 | 49,1 |
(485) | 1665 | 510 | 49,8 |
(494) | 1700 | 520 | 50,5 |
(504) | 1740 | 530 | 51,1 |
(513) | 1775 | 540 | 51,7 |
(523) | 1810 | 550 | 52,3 |
(532) | 1845 | 560 | 53,0 |
(542) | 1880 | 570 | 53,6 |
(551) | 1920 | 580 | 54,1 |
(561) | 1955 | 590 | 54,7 |
(570) | 1995 | 600 | 55,2 |
(580) | 2030 | 610 | 55,7 |
(589) | 2070 | 620 | 56,3 |
(599) | 2105 | 630 | 56,8 |
(608) | 2145 | 640 | 57,3 |
(618) | 2180 | 650 | 57,8 |
- | - | 660 | 58,3 |
- | - | 670 | 58,8 |
- | - | 680 | 59,2 |
- | - | 690 | 59,7 |
- | - | 700 | 60,1 |
- | - | 720 | 61,0 |
- | - | 740 | 61,8 |
- | - | 760 | 62,5 |
- | - | 780 | 63,3 |
- | - | 800 | 64,0 |
- | - | 820 | 64,7 |
- | - | 840 | 65,3 |
- | - | 860 | 65,9 |
- | - | 880 | 66,4 |
- | - | 900 | 67,0 |
- | - | 920 | 67,5 |
- | - | 940 | 68,0 |
(Werte in Klammern mit Hartmetallkugel). Die Angaben beziehen sich auf normale Stähle mit Ausnahme der Austenite und kaltumgeformtem Material. Die Vickershärte wird mit einer Diamantpyramide von 136° Spitzenwinkel gemessen. Bei der Brinell-Prüfung wird die Belastungsquote P/D2=30 vorausgesetzt (P= Belastung in kg; D= Kugeldurchmesser in mm).
PTA-Prozess
Der PTA-Prozess ist eine Sonderform des Lichtbogenschweißens. Das Verfahren ist gekenn- zeichnet durch einen übertragenen eingeschnürten Lichtbogen und damit durch eine höhere Energiedichte im Strahl. Es zeichnet sich insbesondere durch das Konzept der Trennung zwischen dem Anschmelzen des Substrates und dem Aufschmelzen des Zusatzwerkstoffs durch Einsatz von zwei getrennten Wärmequellen aus. Das Pulver wird in einem nicht übertragenden Plasmalichtbogen (Pilotlichtbogen) an- bzw. aufgeschmolzen und mit einem übertragenden Plasmalichtbogen (Hauptlichtbogen) auf den Grundwerkstoff aufgetragen.
Zur Erzielung des eingeschnürten, hochenergetischen Lichtbogens dient ein spezieller Plasmabrenner, wie er in Form eines Plasma-Pulver-Brenners im Bild 1 schematisch und in Bild 2 als Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Der Prozess ist gekennzeichnet durch eine nichtabschmelzende negativ gepolte Wolfram-Elektrode mit vorgelagerter Plasmadüse und 3 Gasströme. Plasmagas: Erzeugung des Plasmas und Einschnürung des Lichtbogens durch das strömende Gas in Verbindung mit der Plasmadüse; Fördergas: Transport des Schweißzusatzwerkstoffes; Schutzgas: Schutz der Schmelze gegen Oxidation.
Plasma- und Fördergas sind direkt am Energietransport in das Substrat bzw. in den Zusatzwerkstoff beteiligt. Über die Gasmengen und den Schweißstrom kann der Energieeintrag unabhängig von der Zusatzwerkstoffmenge gesteuert werden. Das unterscheidet das Verfahren von anderen Schweißverfahren. Die Aufmischung mit dem Trägerwerkstoff kann dadurch auf Werte kleiner 10 % eingestellt werden, so dass bereits in der ersten Lage hohe Eigenschaftssprünge zum Substrat realisiert werden können. Typisch ist deshalb einlagiges Arbeiten.
Überwiegend wird eine Verfahrensvariante mit 2 Lichtbögen angewendet, wobei ein im Brennerinneren existierender Pilotlichtbogen der Zündung des Plasmaprozesses dient. Eine Verfahrensvariante mit nur einem Hauptlichtbogen führt aber prinzipiell zu vergleichbaren Schichteigenschaften, lediglich eine stärkere Hochfrequenzzündquelle wird benötigt. Sämtliche Brennerbauteile müssen zur Beseitigung der Verlustwärme intensiv wassergekühlt werden.
Die Kornfraktion der am meisten eingesetzten industriellen Beschichtungsprozesse ist der Übersicht in Bild 3 zu entnehmen.
Je nach Anwendungsbereich liegt die Abschmelzleistung zwischen 0,2 bis 1,0 kg/h beim Mikro-PTA (MPTA) für kleinste Werkstückgeometrien, bis zu 6 kg/h beim konventionellen Normal-PTA (NPTA) und bis zu 30 kg/h beim Hochleistungs-Auftragschweißen (HPTA).
Die systembedingten Vorteile des Plasma-Pulver-Verfahrens, wie die geringe Aufmischung des Schichtwerkstoffs mit dem Substratwerkstoff und die gute Steuer- und Regelbarkeit der Plasma-Wärmequelle, bleiben dabei auch durch die Erhöhung der Abschmelzleistung erhalten. Die Aufmischungswerte können je nach Brennertyp und Anwendungsfall zwischen 5 und 25 % betragen. Diese Aufmischungswerte resultieren aus der Bau- und Schaltungsart der PTA-Brennertechnik, die mit einem nicht übertragenden Lichtbogen zum Auf- bzw. Anschmelzen des Zusatzwerkstoffes arbeiten, so dass der übertragende Lichtbogen, der dem Anschmelzen des Substrates dient, mit verminderter Lichtbogenleistung betrieben werden kann. Die wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens wurde in den letzten Jahren auf den Bereich der Hochleistungsbeschichtungsverfahren erweitert.
Die Pulverzufuhr erfolgt über eine Fördereinrichtung, die über eine Förderschnecke, ein Taschenförderrad, eine Fördertrommel oder einen Drehteller als Dosiereinrichtung verfügt. Derzeit stellen Förderer mit Taschenförderrat die an besten regelbaren Einrichtungen dar.
Als Stromquellen dienen moderne Inverterstromquellen, die heutzutage auch mit Wechselpolung arbeiten und dadurch für das Beschichten von Leichtmetallen verwendbar sind.
Hartlegierungen
Die technologische Weiterentwicklung in vielen Industriezweigen des Maschinen-, Apparate- und Anlagenbaus, der Meerestechnik sowie der Umwelttechnik erfordert neue Werkstoffe, die neben einer hohen Verschleißbeständigkeit auch gute korrosive und thermische Eigenschaften aufweisen. In einer Vielzahl von Branchen nutzen sich Maschinen- und Werkzeugbauteile während ihres Einsatzes ab, wodurch sich deren Leistungsfähigkeit bzw. die Qualität der erzeugten Produkte vermindert oder sogar zum Ausfall führen kann. Durch derartige Verschleißerscheinungen entstehen hohe Verluste, und Prognosen sagen voraus, dass diese Kosten weiterhin steigen werden. Durch Kombination des Angriffs von abrasiven, thermischen und evtl. korrosiven Belastungen steigen die Anforderungen an den Oberflächenwerkstoff der Bauteile. Zum Schutz dieser durch kombinierte Verschleißarten beanspruchten Funktionsoberflächen wird aus Kosten- und Leistungsgründen in zunehmender Masse das Auftragschweißen eingesetzt. Je nach Beanspruchung kommen hier gemäß DIN 8555 mehrphasige Beschichtungswerkstoffe zum Einsatz, wobei vor allem Hartlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis zu nennen sind. Des weiteren sind die intermetallischen Legierungen und Mischpulver, bestehend aus einer zähen Matrixlegierung und hochverschleißfesten Hartstoffpartikeln, wodurch es u.a. möglich ist, das Härteverhalten und die damit verbundenen Eigenschaften und Beständigkeit der Schutzschicht gegen Verschleiß und Korrosion einzustellen, zu nennen. Die richtige Auswahl des Schweißzusatzwerkstoffes bedeutet für die zu beschichtenden Bauteile den richtigen Kompromiss zwischen maximalem Verschleißschutz, korrosiver Beständigkeit und wirtschaftlich vertretbarem Anfall von Bearbeitungskosten zu finden, da die aufgetragenen Verschleißschutzschichten wegen der geforderten Oberflächenqualitäten und Maßtoleranzen mechanisch bearbeitet werden müssen.
Zu den Hochtemperaturwerkstoffen werden alle Materialien gezählt, die oberhalb 500 °C dauerhaft für Bauteile eingesetzt werden können und damit langzeitig ausreichende mechanische Eigenschaften und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit aufweisen müssen. Dafür kommen metallische und keramische Werkstoffe sowie intermetallische Phasen, welche eine Stellung zwischen den Metallen und Keramiken einnehmen, in Frage. Damit eine ausreichend hohe Langzeitkriechfestigkeit erreicht werden kann, müssen die Basiselemente für Hochtemperaturwerkstoffe einen Schmelzpunkt von mindestens 1400 °C aufweisen. Beim Einsatz intermetallischer Phasen als Grundwerkstoff ist der Schmelzpunkt der Phase maßgeblich. Außerdem müssen die Metalle in ausreichendem Maße verfügbar sein, was sich im Preis ausdrückt.