DVS 2310-1-2013 Guide to the production of microsections and the evaluation of thermally sprayed coatings.pdf

1、DVS, Ausschuss fr Technik, Arbeitsgruppe Thermische Beschichtungsverfahren“Nachdruck und Kopie,auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des HerausgebersDVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UNDVERWANDTE VERFAHREN E.V.Bezug: DVS Media GmbH, Postfach 10 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Tel

2、efax (02 11) 15 91- 150Diese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zur Beachtung empfohlen. Der Anwender muss jeweils prfen, wie weit der Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und o

3、b die ihm vorliegende Fassung noch gltig ist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.berprfte und unvernderte Fassung der Ausgabe Dezember 2007Inhalt:1 Einleitung2 Arbeitsschritte zur Schliffherstellung2.1 Probenauswahl2.2 Probennahme2.3 Kenn

4、zeichnen2.4 Einbetten2.5 Schleifen2.6 Polieren2.7 Reinigen2.8 Verfahren zur Kontraststeigerung3 Materialographische Untersuchung3.1 Gefgebeurteilung3.2 Beurteilung des Schichtverbundes3.3 Messen der Schichtdicke3.4 Vergleich mit Richtreihen 3.5 Messen der Mikrohrte4 Schrifttum5 Anhang: Prparationsem

5、pfehlungen1 EinleitungDie berarbeitung des Merkblattes DVS 2310-1, Ausgabe 1984, war notwendig geworden, weil die Ergebnisse eines Ringver-suchs gezeigt hatten, dass sich mit der vorgeschlagenen Prpara-tionsmethode fr Verbundsysteme mit keramischer Schicht keine befriedigenden Ergebnisse erreichen l

6、assen. Die Schichten sind damit nicht ausprpariert.Ein weiterer Grund ergab sich aus der Tatsache, dass die damalsbevorzugte Methode der manuellen Schliffprparation als qualita-tiv unzureichend angesehen werden muss. Schleif- und Poliervor-gnge sind mechanisiert oder maschinell auf entsprechenden Ma

7、schinen auszufhren, um die Prparationsparameter Anpress-druck, Geschwindigkeit, Dosierung des Lubrikants konstant und reproduzierbar halten zu knnen. Nach der Durchfhrung des Ringversuchs, bei dem die Prpara-tion beim Schleifen vornehmlich auf der Verwendung von SiC-Papier basierte, haben sich in jn

8、gster Zeit neue Schleifmetho-den unter Bercksichtigung von diamantbestckten Schleifschei-ben neuerer Konzeption mit unterschiedlicher Krnung einge-fhrt, die bei dieser Neufassung bercksichtigt werden, um dem Stand der Technik zu gengen.Bezglich Anforderungen an die Schichten und deren Beur-teilung k

9、nnen durch die Anwendung in unterschiedlichen Indu-strien erhebliche Unterschiede in den Qualittsanforderungen bestehen. Die fr den jeweiligen Anwendungsfall bei der materia-lographischen Untersuchung festgestellten zulssigen Unregel-migkeiten sind bauteilbezogen zwischen den Vertragspartnern festzu

10、legen.Bei bestimmten Anwendungen knnen Rauheits- und Makro-hrtemessungen speziell fr vergleichende Soll-Ist-Aussagen hilfreiche Untersttzung bei der materialographischen Untersu-chung geben.Thermisch gespritzte Schichten knnen metallischer oder kera-mischer Art sein oder aus Kombinationen von metall

11、ischen und keramischen Teilen oder aus Kunststoffen bestehen 1; 3; 4. Ihre Qualittskontrolle ist in der Praxis mit zerstrungsfreien Prfme-thoden nur begrenzt mglich 2; 6. Mit materialographischen Un-tersuchungen knnen die kennzeichnenden Merkmale einer Spritzschicht wie Dicke, Gefgebeschaffenheit (A

12、ufbau, Porosi-tt), Verbund zum Grundwerkstoff und Hrte (zum Beispiel ein-zelner Phasen) jedoch beurteilt werden.Die Kombination von harten und weichen, sprden und duktilen, verschleifesten und nicht verschleifesten Werkstoffen bzw. Gefgebestandteilen (Phasen) im Verbund Spritzschicht/Grund-werkstoff

13、 und/oder innerhalb der Schicht erfordert die Beachtung einiger Besonderheiten bei der materialographischen Schliffher-stellung 8; 16; 17; 19; 20; 21.In den nachstehend beschriebenen Arbeitsschritten zur Schliff-herstellung wird speziell auf die sachgerechte Entnahme und An-schliffprparation von Pro

14、ben mit thermisch gespritzten Schich-ten eingegangen.2 Arbeitsschritte zur Schliffherstellung 2.1 ProbenauswahlSofern kein Originalteil fr die zerstrende Prfung zur Verf-gung steht, kann ein mglichst unter den gleichen Spritzbedin-gungen und Bewegungsablufen beschichtetes Musterteil, das in Grund- u

15、nd Schichtwerkstoff sowie in der Schichtdicke dem Ori-ginal soweit wie mglich entsprechen soll, untersucht werden. Dabei ist eine zum Bauteil vergleichbare Temperaturannahme der Probe beim Beschichten anzustreben.Gebruchliche Probenkrper fr eine mit dem Original vergleich-bare Musterbeschichtung sin

16、d: Massive Rundprobe 5, Durchmesser 40 0,1 mm, umfang- oder stirnseitig beschichtet. Rohrrundprobe, Auendurchmesser 40 mm, Wanddicke 2 mm. Flachprobe, empfohlene Abmessung l x b x h: 100 x 15 x 1,5 (Werte in mm).2.2 ProbennahmeDie Probennahme ist von ausschlaggebender Bedeutung fr ei-ne korrekte Beu

17、rteilung der Spritzschicht. Die Entnahme soll durch Nasstrennen mit der Schnittrichtung zum Grundwerkstoff erfolgen. Bei runden Proben ist nur der Sektor 1 fr die Beurtei-lung brauchbar, Bild 1.Anleitung zur Schliffherstellungund Beurteilung vonthermisch gespritzten SchichtenJuli 2013MerkblattDVS 23

18、10-1B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 2 zu DVS 2310-1Bild 1. Probennahme.Wenn es die Bauteilgre zulsst, knnen besonders sprde Schichten unter Umstnden vor dem Trennen mit einem aushrt-baren K

19、unstharz infiltriert werden, um die Schliffprobe beim Trennvorgang vor Randausbrchen oder Abplatzungen zu scht-zen. Andernfalls ist die Probe grob vorzutrennen und gegebe-nenfalls unter Vakuum zu infiltrieren und nachzutrennen. Fr metallische Werkstoffe eignen sich dnne, gummi- oder kunstharzgebunde

20、ne Aluminiumoxid- oder Siliciumcarbid-Trenn-scheiben. Maximale Umfangsgeschwindigkeit der Trennscheiben 45 m/s.Im Allgemeinen gilt: harte Werkstoffe: weiche Trennscheiben weiche Werkstoffe: harte TrennscheibenKeramische Werkstoffe werden bevorzugt mit kunstharzgebun-denen Diamantscheiben getrennt. A

21、ndere Trennscheiben verur-sachen strkere Ausbrche, deren Beseitigung ein langes Vor-schleifen erfordert. Maximale Umfangsgeschwindigkeit der Trennscheiben: 15 m/s. Die Hersteller von Trennscheiben emp-fehlen fr den jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Schei-ben.Eine mechanische berbeanspruchung u

22、nd berhitzung der Spritzschicht beim Trennen ist in jedem Fall zu vermeiden. Vor-zugsweise ist mit konstantem Vorschub gegenber konstantem Druck zu arbeiten.2.3 KennzeichnenDas Kennzeichnen der abgetrennten Proben kann auf der Rck-seite dauerhaft durch Gravieren erfolgen; die Kennzeichnung ist auf d

23、ie Einfassung zu bertragen.2.4 EinbettenAlle beschichteten Proben mssen eingebettet werden 10; 11. Auch bei Einsatz halbautomatischer Schleif- und Polierprozesse ist Einbetten erforderlich, um das Einspannen im Probenhalter zu vereinfachen. Wichtigste Einbettmethoden sind das Warm- und Kalteinbetten

24、 in Kunstharze. Das Warmeinbetten erfolgt in beheizbaren Einbettpressen, in denen die Proben mit dem Einbettmittel zusammen gleichzeitig erwrmt und mit konstantem Druck belastet werden. Aushrte-temperatur und Druck sind nach Herstellerangaben zu whlen. Beim Warmeinbetten knnen empfindliche Schichten

25、 geschdigt werden. Es sollte deshalb bevorzugt fr metallische Schichten eingesetzt werden. Fr das Kalteinbetten stehen aushrtbare Kunstharze zur Verf-gung. Um fr die Untersuchung Schliffe mit guter Randschrfe zu erzielen, sind Einbettmittel mit geringster Schrumpfneigung zu whlen, um eine Spaltbildu

26、ng zwischen Einbettmittel und Probe zu vermeiden 10; 11. Aus gleichem Grund knnen Kalt- und Warmeinbettmittel mit Fllstoffen versehen werden, um eine An-gleichung der unterschiedlichen Hrte und des Abriebverhaltens zwischen Kunstharz und Probe innerhalb bestimmter Grenzen zu erreichen und der Abrund

27、ung von Probenkanten vorzubeugen.Um den Verbundwerkstoff speziell bei stark porsen Schichten mglichst gering thermisch oder mechanisch fr die Untersu-chung zu belasten und um Ausbrche in den Schichten zu ver-meiden, empfiehlt sich ein Einbetten im Vakuum in kaltaushrt-baren Kunststoffen. Deshalb sol

28、lten keramische Werkstoffe grundstzlich kalt eingebettet werden. Sehr dnne Schichten (z. B. 150 HV).2)Nach dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch auf Prparationsfehler zu berprfen (siehe 2.7).Tabelle 2.1b. Richtwerte zum Sch

29、leifen: Metall-/Metall-Verbund (weiches Substrat, z. B. Aluminium).2)Nach dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch auf Prparationsfehler zu berprfen (siehe 2.7).Tabelle 2.2. Richtwerte zum Polieren: Metall-/Metall-Verbund.2)Na

30、ch dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch auf Prparationsfehler zu berprfen (siehe 2.7).Tabelle 2.3a. Richtwerte zum Schleifen: Keramik-/Metall-Verbund (Stahl).2)Nach dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu

31、 reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch auf Prparationsfehler zu berprfe (siehe 2.7).Tabelle 2.3b. Richtwerte zum Schleifen: Keramik-/Metall-Verbund (Aluminium).2)Nach dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch

32、 auf Prparationsfehler zu berprfen (siehe 2.7).Tabelle 2.4. Richtwerte zum Polieren: Keramik-/Metall-Verbund.2)Nach dem Schleifen und nach jeder Polierstufe ist die Probe zu reinigen und die Schliff- bzw. Polierflche mikroskopisch auf Prparationsfehler zu berprfen (siehe 2.7).Allgemeine Erluterungen

33、 zu den Tabellen Die Angaben fr den Anpressdruck beziehen sich auf einen Probenhalter mit 6 Proben Die Drehzahlen entsprechen den Mglichkeiten handelsblicher Schleif- und Poliermaschinen Die Richtwerte fr die Dosierung der Poliersuspensionen und Schmiermittel beziehen sich auf Poliergerte der Fa. St

34、ruers; die Dosierbereiche liegen zwischen den Werten 1 bis 9. Falls die Dosierbereiche bei Poliergerten anderer Firmen davon abweichen, sind die Einstelldaten entsprechend anzu-passen.Schleifen Schleifmittel Krnung Khlmittel Druck (N)Drehzahl (U/min)Zeit (min)Stufe 1 Planschleifscheibe 120 Wasser 20

35、0 150 4Stufe 2 Planschleifscheibe 220 Wasser 200 150 3Stufe 32)Feinschleifscheibe 9 m/DP-Suspension alkoholisches Schmiermittel 200 150 5Schleifen Schleifmittel Krnung Khlmittel Druck (N)Drehzahl (U/min)Anzahl der PapiereZeit (min)Stufe 1 SiC-Papier 120 Wasser 200 300 min 2 2Stufe 2 SiC-Papier 220 W

36、asser 200 300 min 2 2Stufe 32)Feinschleifscheibe 9 m alkoholisches Schmiermittel 200 150 - 5Polieren Poliertuch Poliermittel Krnung/ DosierungSchmiermittel Dosierung Druck (N)Drehzahl (U/min)Zeit (min)Stufe 12)synthetisches KunstfasertuchDiamant-Suspension P 3 m / Stufe 6 alkoholisches Schmiermittel

37、Stufe 8 200 150 5Stufe 22)weichesKunstfasertuchDiamant-Suspension P 1 m / Stufe 6 alkoholisches SchmiermittelStufe 8 150 150 5Schleifen Schleifmittel Krnung Khlmittel Druck (N)Drehzahl(U/min)Zeit (min)Stufe 1 Planschleifscheibe 120 Wasser 200 150 5Stufe 2 Planschleifscheibe 220 Wasser 200 150 2Stufe

38、 32)Feinschleifscheibe 9 m alkoholisches Schmiermittel 200 150 5Schleifen Schleifmittel Krnung Khlmittel Druck (N)Drehzahl (U/min)Anzahl der Papiere Zeit (min)Stufe 1 SiC-Papier 120 Wasser 200 300 min 2 2Stufe 2 SiC-Papier 220 Wasser 200 300 min 2 2Stufe 32)Feinschleifscheibe 9 m alkoholisches Schmi

39、ermittel 200 150 - 5Polieren Poliertuch Poliermittel Krnung/ DosierungSchmiermittel Dosierung Druck (N)Drehzahl (U/min)Zeit (min)Stufe 12)synthetisches KunstfasertuchDiamant-Suspension P 3 m / Stufe 6 alkoholisches SchmiermittelStufe 8 200 150 8-10Stufe 22) weichesKunstfasertuchDiamant-Suspension P 1 m / Stufe 6 alkoholisches SchmiermittelStufe 8 150 150 8-10B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11