Oberflächentechnik für den Maschinenbau

Produktbeschreibung

Tribologie, Korrosion, Konstruktion und Werkstofftechnik sind Wissensbereiche, die sich zunächst parallel entwickelt haben. Das gleiche gilt für die verschiedenen Verfahren der Oberflächentechnik. Heute wird es zunehmend wichtiger, interdisziplinäre Ansätze zu finden, um die Problemstellungen der Zukunft, wie z.B. Umweltschutz oder Ressourcenschonung, gemeinsam zu lösen. Das Buch verfolgt den Ansatz, diese Wissensbereiche zu verknüpfen.

Es beginnt mit einer Beschreibung technischer Oberflächen hinsichtlich chemischer Zusammensetzung und geometrischer Struktur. Technische Systeme des Maschinenbaus (Bauteile oder Werkzeuge) sind Umgebungseinflüssen (Druck, Chemie, Temperatur) ausgesetzt, die zu Oberflächenschäden durch Verschleiß und Korrosion führen können. Um Oberflächen davor zu schützen, müssen die Grundlagen der Tribologie (Lehre von Reibung und Verschleiß) und Korrosion zunächst verstanden sein, weshalb die wichtigsten Begriffe und Definitionen zu Beginn des Buches beschrieben werden. Schwerpunkt des Buches ist die Behandlung der Verfahren der Oberflächentechnik, die im Maschinenbau Anwendung finden. Jedes Verfahren wird hinsichtlich Beschichtungsprozess, Anlagentechnik, Schichtwerkstoffen, typischen Schichtdicken, Beschichtungstemperaturen und Schichtwerkstoffen beschrieben und anhand von Anwendungsbeispielen vorgestellt. Wesentliches Element der Oberflächentechnik ist die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe oder Werkstoffeigenschaften, um Volumen- und Oberflächeneigenschaften getrennt voneinander entsprechend der Anwendung optimieren zu können. Daher ist abschließend eine sehr kurze Einteilung wichtiger Werkstoffe gegeben (Metalle, Keramiken, Polymere). Die Kombination aus Tribologie, Korrosion, Verfahren der Oberflächentechnik und Werkstoffkunde ermöglicht eine strukturierte Herangehensweise bei der Auslegung von Oberflächen. 

Inhaltsverzeichnis

EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENTECHNIK
Technische Oberflächen
Funktionen von Oberflächen
Methodischer Ansatz zur Entwicklung beschichteter Produkte
Verfahren der Oberflächentechnik

TRIBOLOGIE
Das tribologische System
Reibung
Verschleiß
SchmierUNG
Tribologische Prüfung

KORROSION
Elektrochemische Korrosion
Hochtemperaturkorrosion
Metallphysikalische Korrosion

ELEKTROCHEMISCHE METALLABSCHEIDUNG
Thermodynamische Grundlagen der Elektrochemie
Kinetische Grundlagen der Elektrochemie
Galvanische Metallabscheidung
Chemische Metallabscheidung
Schichtsysteme der elektrochemischen Metallabscheidung

KONVERSIONSVERFAHREN
Anodisieren
Phosphatieren
Chromatieren
Vergleich des Chromatierens und Phosphatierens
Brünieren

THERMOCHEMISCHE DIFFUSIONSVERFAHREN
Carburieren (Einsatzhärten)
Nitrieren
Nitrocarburieren
Borieren
Chromieren
Alitieren
Silizieren
Sheradisieren

PHYSICAL VAPOR DEPOSITION (PVD)
Erzeugen der Gasphase / des Plasmas
Teilchentransport
Kondensation - Schichtwachstum
PVD-Verfahren
PVD-Werkzeugbeschichtung
PVD-Bauteilbeschichtung
PVD-Wärmedämmschichten

CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD)
Thermodynamik der chemischen Reaktion
Reaktionschemie
Kinetik der Schichtabscheidung
CVD-Verfahren
CVD-Werkzeugbeschichtung
CVD-Bauteilbeschichtung

SOL-GEL-DEPOSITION
Das Sol als Ausgangswerkstoff
Der Sol-Gel-Übergang
Beschichtungen mit Sol-Gel-Verfahren
Anwendungsbeispiele für Sol-Gel-Beschichtungen

SCHMELZTAUCHVERFAHREN
Feuerverzinken
Feueraluminieren
Feuerverzinnen
Feuerverbleien

THERMISCHES SPRITZEN
Verfahrensprinzip des Thermischen Spritzens
Schichtbildung beim Thermischen Spritzen
Schichthaftung thermisch gespritzter Schichten
Verfahren des Thermischen Spritzens
Schichtwerkstoffe und Anwendungsbeispiele des Thermischen Spritzens

LÖTEN
Grundlagen des Lötens
Einteilung der Lötverfahren und Lotwerkstoffe
Auftraglöten von Hartstoff-Hartlot-Verbundsystemen
Auflöten von Panzerungen

AUFTRAGSCHWEIßEN
Werkstoffverbunde durch Auftragschweißen
Verfahren des Auftragschweißens
Schichtwerkstoffe und Anwendungsbeispiele des Auftragschweißens

PLATTIEREN
Kaltwalzplattieren
Warmwalzplattieren
Sprengplattieren

WERKSTOFFE
Grundlagen der Materialkunde
Metallische Werkstoffe
Nichtmetallische anorganische Werkstoffe
Organische Werkstoffe
Verbundwerkstoffe 

Kritik

"Die Sprache ist größtenteils umgänglich gewählt. Die Erklärungen sind gut aufgebaut und strukturiert, es ist der Autorin gelungen, das Buch lebendig zu gestalten."
Chemie und Schule (4-2015)


"Das Buch [...] überzeugt durch seinen interdisziplinären Ansatz."
Konstruktion (01.03.2014)

"anschaulich und übersichtlich gestaltet"
dihw Magazin - Diamant Hochleistungswerkzeuge (4/2013, 01.12.2013)

"wissenschaftlich fundiert und aktuell"
literaturschau stahl + eisen (22.10.2013)

"detailliert und didaktisch"
GIESSEREI RUNDSCHAU (10/2013, 01.09.2013)

"eine gute Übersicht"
F & S Filtrieren und Separieren (4/2013, 01.09.2013)

"didaktisch hervorragend aufgebaut"
Werkstoffe in der Fertigung (4/2013, 27.08.2013)

"der gelungene Versuch, verschiedene Disziplinen, die sich mit Oberflächentechnik befassen, zu verknüpfen"
ZfP-Zeitung (Nr. 135, 01.06.2013) 

Autoreninfo

Prof. Dr.-Ing. Kirsten Bobzin studierte Maschinenbau an der TU München und der RWTH Aachen und promovierte 1999 an der Fakultät für Maschinenwesen der RWTH Aachen mit Auszeichnung. Im Anschluss war sie Oberingenieurin am Lehr- und Forschungsgebiet Werkstoffwissenschaften der RWTH Aachen. Seit 2005 leitet sie das Institut für Oberflächentechnik an der RWTH Aachen University. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen auf dem Gebiet der Beschichtungstechnik zum Oberflächenschutz vor Verschleiß und Korrosion, sowie zur Reibminderung und Wärmedämmung. Darüber hinaus werden Lotwerkstoffe zum Fügen von Hochleistungswerkstoffen erforscht und entwickelt.