Verschleißuntersuchungen zu Stegoberkanten dünnfilmbeschichteter Einschneckenextruder bei der Verarbeitung ungefüllter Polymere

In der vorliegenden Arbeit wurde das Verschleißverhalten der an den Stegoberkannten eingesetzten Werkstoffpaarungen dünnfilmbeschichteter Einschneckenextruder untersucht. Verwendet wurde der sekundärhärtende Kaltarbeitsstahl X155CrMoV12-1 in Verbindung mit mittels arc-PVD Verfahren applizierten hybriden Verschleißschutzschichten Chromnitrid, Chromnitrid/Chromoxid und Titanalumniumnitrid auf Multilayerbasis. Geprüft wurde der Einfluss der Wärmebehandlung und der Beschichtung auf das Biegeverhalten, Möglichkeiten der Schichthaftungsoptimierung auf Grundlage der Adhäsionstheorie und die Extrapolation des tribologischen Verhaltens bezüglich Reibung und Verschleiß im Stift-Scheibe auf den StiftRolle Prüfstand. Die gewählten Prüfungen bilden die Beanspruchungen der Extrusionsschnecke während der Verarbeitung ungefüllter Polymere nach. Es wurden metallographische- und Oberflächenuntersuchungen durchgeführt. Die Oberflächenuntersuchungen erfolgten mittels Konfokallaserscanningmikroskop-Analyse, REM- und EDX-Analyse. Die Schichtnukleation wurde mittels FIB-Schneidetechnik untersucht. Die vor Beginn der tribologischen Tests durchgeführten Ermüdungsuntersuchungen durch Biegebelastung zeigen, dass eine Vergütung unter Sekundärhärtetemperatur die Lebensdauer infolge des umklappenden Restaustenitanteils signifikant verringert. Der Vergütungszustand mit geringerem Härtegrad versagte bei geringerer Schwingspielzahl. Die Simulierung der thermischen Belastung während des Beschichtungsprozesses zeigte nur geringe Auswirkungen. Durch die Beschichtung des Substrates mittels der Beschichtung Chromnitrid wurde die Kerbwirkung stark erhöht. Die ertragbare Schwingspielzahl verringerte sich um 90%.