Projekt: Schalteinrichtungen

Schalteinrichtungen

Auftraggeber	GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. Näherstiller Strasse 10 98574 Schmalkalden
Branche	72 Forschung und Entwicklung
Projektart	Forschungs- / Entwicklungsprojekt
Zielstellung	Elektromagnete werden häufig eingesetzt, um hydraulische oder pneumatische Anlagen zu schalten und zu steuern. Die Schaltvorgänge der magnetischen Antriebselemente erfolgen dabei im Betrieb in unterschiedlichen Medien und führen zu einer hohen Beanspruchung durch Reibung und Verschleiß/ Ziel im Projekt ist es, kohlenstoffhaltige Schichtsysteme anstelle bisher verwendeter schwer zu montierender Lagerfolien auf Ankern und Polrohren (Bild 1) einzusetzen, um die Ankerführung im Elektromagneten übernehmen können. Diese Schichten weisen neben einem optimierten Reibwert auch verbesserte Verschleißschutzeigenschaften und eine reduzierte Haftneigung auf. Die Neuheit der Entwicklung liegt dabei auf der Kombination eines verschleißfesten Hartstoffschichtsystems mit definiertem Reibwert auf magnetisch optimierten Werkstoffen in einem magnetischen System.
Ergebnisse	Im Rahmen der Arbeiten werden verschiedene Aufgabenstellungen bearbeitet, um die Zielstellungen zu erreichen. Die Schwerpunkte liegen hierbei in folgenden Bereichen: Entwicklung einer kohlenstoffhaltigen Schichtstruktur mit reduzierter Reibwertung und reduzierte Haftneigung und verbessertem Verschleißverhalten Einstellen definierter magnetischer Eigenschaften der Schicht, um die magnetischen Schaltvorgänge zu gewährleisten Einhalten einer hohen Passgenauigkeit und Konturtreue der beschichteten Bauteile zur Gewährleistung der magnetischen Schalteigenschaften Qualifizierung des Schaltvermögens der magnetischen Schalteinrichtungen unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen. In den bisher durchgeführten Untersuchungen wurden verschiedene Schicht- und Werkstoffsysteme diskutiert. Als Resultat werden derzeit die folgenden Schichtsysteme abgeschieden: diamantartige Schicht (DLC) CrN+Koh lenstoff-Decklage ZrN + Kohlenstoff-Decklage MoS₂(Referenz Schmierschicht) Die Strukturen der Schichten und die Abscheidebedingungen müssen dabei so gewählt werden, dass die magnetischen Eigenschaften der Schicht und des Grundwerkstoffs nicht verändert und die Maßgenauigkeit der beschichteten Bauteile beibehalten wird. Hierbei können die Schichten in verschiedenen Strukturen abgeschieden werden (Bild 2). Weitere Untersuchungen erfolgten hinsichtlich der Auswahl des Grundwerkstoffs, vor allem hinsichtlich verschiedener Legierungselemente. Hierbei hat die Qualität des Stahls einen sehr starken Einfluss auf die notwendigen magnetischen Eigenschaften. Es bestehen geringe Erfahrungen in der notwendigen Vorbehandlung für das haftfeste Abscheiden von Beschickungen. Daher wurden verschiedene Voruntersuchungen durchgeführt, um die Maßhaltigkeit und Temperaturstabilität während der Beschichtung zu erreichen. Derzeit werden Probebauteile beschichtet und mit verschiedenen Charakterisierungsmethoden hinsichtlich Härte, Rauheit, Haftung, Dicke, Reibwert, Verschleiß und Zusammensetzung untersucht.