DIN 32535-2013 Thermal spraying - Tubular coating tensile test《热喷涂 管状涂层拉伸试验》.pdf

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1、Oktober 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Schweien und verwandte Verfahren (NAS) im DINNormenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Ber

2、lin, gestattet.ICS 25.220.20!%(3d“2051665www.din.deDDIN 32535Thermisches Spritzen SchichtzugversuchThermal spraying Tubular coating tensile testProjection thermique Essai de tractionAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 12 SeitenDIN 32535:2013-10 2 I

3、nhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Prfgert 5 5 Proben 5 5.1 Form der Grundkrper . 5 5.2 Herstellung des Spritzprobenkrpers 6 5.3 Spritzprobe, Herstellung und Beschichtung . 7 5.4 Bestimmung des Auendurchmessers 7 5.5 Anzahl der zu p

4、rfenden Proben 7 6 Durchfhrung der Prfung 7 7 Mgliche Fehlerquellen bei der Durchfhrung 8 8 Auswertung . 8 9 Prfbericht . 9 Anhang A (informativ) Prfbericht zum TCT Schichtzugversuch nach DIN 32535 . 10 A.1 Allgemeines . 10 A.2 TCT Probe 10 A.3 Oberflchenvorbereitung zum Spritzen . 10 A.4 Spritzverf

5、ahren fr TCT Probe Bauteil . 10 A.5 Vorbereitung der Proben fr TCT Schichtzugversuch . 11 A.6 Prfung der TCT Proben 11 A.7 Prfergebnisse 11 Literaturhinweise . 12 DIN 32535:2013-10 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 092-00-14 AA Thermisches Spritzen und thermisch gespritzte Schi

6、chten (DVS AG V 7)“ erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Einleitung Die Ermittlung der Zugfestigkeit einer thermisch ge

7、spritzten Schicht kann eine wesentliche Bedeutung fr die produktionsbegleitende Qualittskontrolle sowie fr die Schichtentwicklung besitzen und sich dabei ergnzend auf wichtige Faktoren, wie z. B. Auftragwirkungsgrad, Mikrostruktur, Oberflchenqualitt usw. auswirken. Im Vergleich zum Mikrozugversuch (

8、en: Micro Tensile Test) ist der Prfaufwand fr den Schichtzugversuch (en: Tubular Coating Tensile Test) gering. Dafr liefert er geeignete Werte fr die mechanische Festigkeit von Spritzschichten und von Einflssen durch die Spritzbedingungen. Mikroskopische Untersuchungen an der Bruchflche knnen weiter

9、e Informationen fr die Beurteilung der Qualitt der Mikrostruktur der Schicht und der Einflsse der Belastung beim TCT-Test liefern. DIN 32535:2013-10 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt die Vorgehensweise zur Ermittlung der Schichtfestigkeit und damit der Kohsionsfestigkeit im Schichtzugversuch (en

10、: Tubular Coating Tensile Test) fest. Der Versuch dient zur Ermittlung der Schichtzugfestigkeit parallel zu den Spritzlagen (senkrecht zur Spritzrichtung) und um Unterschiede in der Qualitt der Partikelbindung zu ermitteln. Der Schichtzugversuch ist geeignet fr Spritzschichten aus metallischen Werks

11、toffen. Der Schichtzugversuch ist nicht geeignet fr eingeschmolzene Spritzschichten aus selbstflieenden Legierungen. Die Prfung dient der Qualittssicherung und soll durch Ermitteln des Einflusses von Beschichtungsparametern und Spritzzustzen auf die Qualitt der Schicht bei der Schichtoptimierung ang

12、ewendet werden. Zudem kann die Schichtfestigkeit mit den Kenndaten der vergleichbaren Massivwerkstoffe verglichen werden und im Besonderen bei Kaltgas gespritzten Schichten die Qualitt dieser beurteilt werden. Dieser Test wird nicht bei dnnen Beschichtungen (Schichtdicke 500 m) empfohlen, da hier mi

13、t einer zu groen Streuung der Ergebnisse zu rechnen ist. Aufgrund der Probengre ist die Anwendung des Schichtzugversuchs besonders gut geeignet bei Spritzverfahren mit gebndeltem Spritzstrahl und stark fokussiertem Spritzfleck, wie beim Kaltgasspritzen, Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) oder

14、 Plasmaspritzen. Die Anwendung des Schichtzugversuchs bei Spritzverfahren mit breitem Spritzstrahl, wie beim Flamm- und Lichtbogenspritzen, kann besondere Manahmen beim Spritzen, wie z. B. die Verwendung einer Schablone zur Sicherstellung eines mglichst senkrechten Auftreffwinkels, erfordern. 2 Norm

15、ative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug geno

16、mmenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN 582, Thermisches Spritzen Ermittlung der Haftzugfestigkeit DIN EN 657:2005-06, Thermisches Spritzen Begriffe, Einteilung; Deutsche Fassung EN 657:2005 DIN EN ISO 7500-1:2004-11 Metallische Werkstoffe Prfung von statischen einachsigen Prfmaschi

17、nen Teil 1: Zug- und Druckprfmaschinen Prfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrichtung (ISO 7500-1:2004); Deutsche Fassung EN ISO 7500-1:2004 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN 657:2005-06 und die folgenden Begriffe. 3.1 Schichtzugfestigkeit Rm, TCT im Stir

18、nzug ermittelte Zugfestigkeit der Schicht, parallel zu den Spritzlagen (senkrecht zur Spritzrichtung), die sich aus dem Quotienten der Hchstkraft Fmund dem Schichtquerschnitt ergibt DIN 32535:2013-10 5 4 Prfgert Es ist eine Zugprfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1:2004-11, Klasse 1, mit einer geeignete

19、n Spanneinrichtung zu verwenden, die ein zentrisches, momentfreies Einspannen und Belasten der Proben gewhrleistet, siehe Bild 1. Legende 1 Substrat 1 2 Substrat 2 3 Fixierschraube 4 Kugelgelenk 5 Einspannstck Bild 1 Anordnung bei Schichtzugprfung 5 Proben 5.1 Form der Grundkrper Die Grundkrper werd

20、en aus Aluminium oder unlegiertem Stahl gefertigt. Die Auenabmessungen entsprechen denen der Haftzugproben nach DIN EN 582 (Durchmesser: 25 mm oder 40 mm), die hier jedoch zur Fixierung eine zentrische Bohrung (6 mm Durchgangsbohrung) besitzen, siehe Bild 2. Abrundung oder Anfasung an der glatten St

21、irnseite ist unzulssig. DIN 32535:2013-10 6 Mae in Millimeter Legende ascharfkantig Bild 2 Grundkrper 5.2 Herstellung des Spritzprobenkrpers Die Grundkrper werden auf dem Halter fixiert, siehe Bild 3, und mit einer Drehbank auf den grtmglichen gleichen Durchmesser gebracht (Grenzabma 0,02 mm). Dabei

22、 ist eine einheitliche Oberflchengte von Rzetwa 40 m zu erreichen. Dieses Egalisieren ist wichtig, da sonst ein zu groer Spalt zwischen beiden Zylindern die spter aufgebrachte Schicht zu stark schwchen wrde. Der erzielte Durchmesser Di, in der Zeichnung angegeben als Auendurchmesser des Probekrpers

23、(unter der Schicht), ist zu protokollieren. DIN 32535:2013-10 7 Legende 1 Substrat 1 4 Halter 2 Substrat 2 5 Schicht 3 Fixierschraube Bild 3 Spritzprobenkrper (bestehend aus 2 Grundkrpern) 5.3 Spritzprobe, Herstellung und Beschichtung Die Probenvorbereitung und die Spritzparameter, wie z. B. Spritzv

24、erfahren, Spritzzusatz, Schichtdicke, Energiedaten, Bewegungsprogramm, usw. mssen den Vorgaben der Spritzanweisung fr das originale Bauteil entsprechen. Der rotierende Spritzprobenkrper muss auf der gesamten Lnge der Mantelflche beschichtet werden. Die Temperatur der Spritzprobe darf keinesfalls hhe

25、re Werte annehmen als beim Spritzen des Bauteils erreicht werden, was besonders beim Spritzen dickerer Schichten zutreffen kann. Die so hergestellte Spritzprobe kann direkt nach dem Entfernen vom Halter und der zentrischen Fixierung in einer Zugprfmaschine mit den gleichen Spannzeugen, die beim Haft

26、zugtest nach DIN EN 582 Verwendung finden, getestet werden. Siehe Bild 1 in Abschnitt 4. 5.4 Bestimmung des Auendurchmessers Nach dem Spritzen und vor der Prfung ist der Auendurchmesser an mindestens 3 Ebenen ber die Lnge des Spritzprobenkrpers, wobei eine Ebene die Trennebene der Grundkrper darstel

27、lt, zu messen. In jeder Messebene ist der Durchmesser jeweils um 90 gedreht zu messen und der Mittelwert zu bilden. Die Durchmesserabweichungen drfen nicht grer als 0,02 mm sein. Fr die Messung sind nur geeignete Messmittel zulssig, die kalibriert und auf nationale Standards zurckzufhren sind. Sie m

28、ssen in der Lage sein, den Durchmesser mit einer Genauigkeit von mindestens 0,01 mm zu messen. 5.5 Anzahl der zu prfenden Proben Es sind drei Proben zu beschichten und zu prfen, die mit identischen Prozessparametern in einem Spritzzyklus beschichtet wurden. 6 Durchfhrung der Prfung Die Probe wird mi

29、t der Spanneinrichtung in die Zugprfmaschine momentfrei eingespannt und anschlieend gleichmig und stofrei bis zum Bruch gezogen. Die Zunahme der Kraft je Sekunde sollte (200 + 100) N DIN 32535:2013-10 8 nicht berschreiten. Gemessen wird die maximal erreichte Zugkraft Fmin kN. Geprft wird bei Raumtem

30、peratur. Bei einer Probenserie mssen die gleichen Prfbedingungen eingehalten werden. 7 Mgliche Fehlerquellen bei der Durchfhrung a) Das berdrehen der Proben wurde vergessen; b) ungleichmige Schichtdicke; c) Schichtdicke zu gering; d) Schichtdicke zu gro; e) Prfgeschwindigkeit zu gro; f) keine moment

31、freie Einspannung der Probe in der Zugmaschine. 8 Auswertung Die geometrische Anordnung von Grundkrpern und Schicht ruft unter Belastung im Bereich der Grundkrperstirnflchen eine Spannungskonzentration durch Kerbwirkung hervor. Diese muss beim Vergleich mit konventionellen Zugversuchen bercksichtigt

32、 werden. Der Kerbwirkungsfaktor K wurde durch FEM-Simulationen ermittelt sowie experimentell besttigt. Fr die Berechnung der Schichtzugfestigkeit nach diesem TCT-Test sind folgende Werte anzunehmen: bei Aluminium K = 1,5 bei Stahl K = 1,7 Die Schichtzugfestigkeit ermittelt mittels TCT-Test, ergibt s

33、ich aus Gleichung (1) wie folgt: MPaTCTm,mRKR = (1) Dabei ist Rmdie Schichtzugfestigkeit; K der Kerbwirkungsfaktor; Rm, TCTdie gemessene Schichtfestigkeit beim TCT-Test. BEISPIEL Bestimmung der Schichtzugfestigkeit (Grundkrper aus Aluminium) Da= 26,1 mm (Durchmesser des Prfkrpers nach dem Thermische

34、n Spritzen) Di= 24,05 mm (Durchmesser des Prfkrpers vor dem Thermischen Spritzen) Fm= 25,13 kN (maximal erreichte Zugkraft) xDDFRi)(422amTCTm,=MPa 328TCTm,R MPa 4925,1TCTm,m,= RR DIN 32535:2013-10 9 9 Prfbericht Im Prfbericht sind fr jede Probe anzugeben: a) Verweisung auf diese Norm d. h. DIN 32535

35、; b) Prfstelle, Prfer, Datum; c) Grundkrperwerkstoff; d) Bezeichnung des Spritzzusatzes; e) Vorbereitung der zu beschichtenden Grundkrperoberflche; f) Spritzverfahren; g) Dicke der Schicht (Grenzabma: 0,01 mm); h) Probenbezeichnung und Durchmesser (Daund Di; Grenzabma: 0,1 mm); i) Zugfestigkeit in M

36、Pa fr jede Einzelprobe sowie der gemittelte Wert der drei Proben einer Serie; j) Standardabweichung; k) Ergebnisse der metallographischen Untersuchung oder Bezug auf deren Berichtsnummer. Anhang A (informativ) enthlt ein Beispiel fr einen Prfbericht. DIN 32535:2013-10 10 Anhang A (informativ) Prfber

37、icht zum TCT Schichtzugversuch nach DIN 32535 Dem Anwender dieses Formblattes ist unbeschadet der Rechte des DIN an der Gesamtheit des Dokumentes die Vervielfltigung des Formblattes gestattet. A.1 Allgemeines Hersteller: Prforganisation: . Bauteilbezeichnung: Grundwerkstoff: Funktion der Schicht: Ch

38、emische Analyse: . Verfahrensprfung: . A.2 TCT Probe Probenwerkstoff: . Nenndurchmesser: . A.3 Oberflchenvorbereitung zum Spritzen Programm Nr.: . Probenkrper entfettet: erfllt/ nicht erfllt Strahlverfahren (manuell/mechanisiert): Strahlmittel, Art: Korngre: . Strahldruck: .bar Strahlabstand/ -winke

39、l: Sichtprfung: Sauberkeit, gleichmig nach DIN EN ISO 8501-1: . erfllt/ nicht erfllt Rauheit, z.B. nach DIN EN ISO 8503-1: erfllt/ nicht erfllt Datum/Uhrzeit des Strahlens: . A.4 Spritzverfahren fr TCT Probe Bauteil Spritzverfahren nach DIN EN 657: Datum/Uhrzeit des Spritzens: . Spritzanweisung (TSP

40、S) fr Bauteil: . / TSPS fr TCT Probe: . Spritzen manuell: ja / nein Spritzen mechanisiert: Spritzprogramm Nr.: Rev. Index: . Spritzzusatz: Bezeichnung nach Norm: . Korngre / Drahtdurchmesser: Chemische Zusammensetzung (Hauptelemente) : . Vorwrmung: ja / nein Vorwrmtemp.: .C Khlung: ja / nein Khlmedi

41、um: Spritzabstand: mm Oberflchengeschwindigkeit: .m/min (Relativgeschwindigkeit zwischen Brenner und Bauteil) Schichtdicke: Spritzzustand: . Rauheit Spritzzustand: Rz Anzahl von TCT Proben gespritzt: Thermischer Spritzer/Operator: DIN 32535:2013-10 11 A.5 Vorbereitung der Proben fr TCT Schichtzugver

42、such Anzahl von TCT Proben geprft: Nenn-Auendurchmesser der beschichteten Probe: .mm A.6 Prfung der TCT Proben Prforganisation: Transport der Proben erforderlich: ja / nein Prfmaschine: Bezeichnung Nr.: Typ: DIN EN ISO 7500-1 Klasse 1: ja / nein Prfvorrichtung: Typ: Kugelgelenk / Kardangelenk Nr.: L

43、aststeigerung: N/s / mm/s Bedingungen: Umgebungstemperatur: C; rel. Luftfeuchtigkeit: % Datum/Uhrzeit der Prfung: . A.7 Prfergebnisse TCT Schichtzugversuch Einheit Geforderter Wert Gemessene Werte Proben Nr. 1 2 3 4 5 Probenbezeichnung Auendurchmesser der Probe mm Prfflche mm2 Schichtdicke m Schicht

44、festigkeit Rm,TCTMPa Schichtfestigkeit RmMPa Ergebnisse Prfergebnis: E / NE *)Erfllt Nicht erfllt Sollwert MPa Arithmetischer Mittelwert MPa Standardabweichung MPa rel. Standardabweichung % *): E = erfllt; NE = nicht erfllt Datum der Ausstellung: . Besttigung: Fr Prforganisation: Name: . Unterschrif

45、t: Fr Hersteller: Name: . Unterschrift: DIN 32535:2013-10 12 Literaturhinweise 1 DIN EN ISO 14924, Thermisches Spritzen Nachbehandeln und Nachbearbeiten von thermisch gespritzten Schichten 2 DIN EN ISO 8501-1, Vorbereitung von Stahloberflchen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen Visuelle Beurt

46、eilung der Oberflchenreinheit Teil 1: Rostgrade und Oberflchenvorbereitungsgrade von unbeschichteten Stahloberflchen und Stahloberflchen nach ganzflchigem Entfernen vorhandener Beschichtungen 3 DIN EN ISO 8503-1, Vorbereitung von Stahloberflchen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen Rauheitskenngren von gestrahlten Stahloberflchen Teil 1: Anforderungen und Begriffe fr ISO-Rauheitsvergleichsmuster zur Beurteilung gestrahlter Oberflchen