Generation of high particle velocities by detonation tube technology with respect to coating techniques

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Herbert Olivier
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 98076058

Das Kaltgasspritzverfahren hat aufgrund seiner vorteilhaften Prozessgestaltung und der damit verbundenen erzielbaren Schichtqualitäten weltweit einen hohen Stellenwert unter den strömungsmechanisch basierten Beschichtungsverfahren erzielt. Die niedrigen Prozess- und Partikeltemperaturen vermeiden die Nachteile hoher Prozesstemperaturen wie Oxydation des Beschichtungsmaterials, Rissbildung in der aufgebrachten Schicht, ungewünschte Phasenübergänge usw. Gegenwärtige Arbeiten zum Kaltgasspritzen behandeln Fragen der optimalen Düsengestaltung, zum Verbindungsprozess zwischen Beschichtungswerkstoff und Werkstück oder der Anwendbarkeit des Verfahrens für eine Vielzahl von Beschichtungsmaterialien. Im vorliegenden Projekt sollen die Vorteile des Kaltgasspritzens als auch des Detonationsspritzens in einem neuen Verfahren genutzt werden, wobei die Aufheizung des Arbeitsgases auf hohe Temperaturen mit Hilfe einer Detonationswelle erfolgt und dieses anschließend in einer Düse, in die der Pulverwerkstoff eingeblasen wird, zusammen mit den Partikeln auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird. Ziel dieses neuen Verfahrens ist, höhere Partikelgeschwindigkeiten als bisher zu erreichen und die Partikeltemperatur durch den Ort der Einblasung zu kontrollieren. Dies führt zu verbesserten Schichteigenschaften wie geringere Porosität, hohe Härte und bessere Haftung der Schicht auf dem Werkstück. Weiterhin soll der Prozess für eine spätere industrielle Anwendung geeignet sein, woraus eine möglichst einfache Prozessgestaltung folgt. Die Kombination der jeweiligen besonderen Vorteile der Verfahren basierend auf der Stoßkanaltechnik, d.h. Erzeugung hoher Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe von Stoßwellen und Beschleunigung der Partikeln in einer Überschalldüsenströmung, sowie des Detonationsspritzens, d.h. einfache Methode zur Erzeugung starker Stoßwellen in einer intermittierenden Arbeitsweise, weist auf das hohe Potenzial dieses neuen Verfahrens hin.

• DFG Programme: Research Grants