Beschichtungsverfahren

Die Anwendung von verschleißfesten Materialien wie Stellite™, Deloro™ Wolfram- oder Chromkarbiden und Keramik auf kritische Bereiche von Komponenten. Sowohl Spritztechnologien wie Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoff (HVOF), Plasmaspritzen und Spritzen und Schmelzen als auch Schweißbeschichtungen wie Plasma Transferred Arc (PTA), Wolfram-Inertgas (WIG) und Elektrodenschweißen werden eingesetzt, um das Verschleißverhalten von Komponenten zu verbessern.

Beim Auftragen mit einem LASER wird eine optische Anordnung verwendet, um den Laserstrahl auf das Werkstück zu fokussieren und es zu erhitzen. Gleichzeitig wird das Auftragsschweißmaterial in Form von Pulver oder Draht in den Laserstrahl eingebracht und aufgeschmolzen. Durch die schmale Wärmeeinflusszone und die schnelle Abkühlung ist die Wärmeeinbringung gering, so dass eine nahezu spannungsfreie Überlagerung entsteht. Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren führt die schnelle Abkühlungsgeschwindigkeit des Laserverfahrens bei einer gegebenen Aufpanzerungslegierung zu einer Auftragung mit deutlich höherer Härte und feinerem Gefüge.

Modernste LASER-Auftragschweißtechnologie von Deloro

Ein 5kW Diodenlaser in Kombination mit einem Robotersystem und einem Dreh-Kipp-Tisch bieten bei komplexen Bauteilen die optimalen Voraussetzungen für wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Auftragschweißlösungen. Bauteile bis zu 2m Teillänge, 1,5 Durchmesser und 1,5 to Maximalgewicht.

Vorteile des LASER-Auftragschweißens

  • Geringer Wärmeeintrag
  • Minimale Verformung
  • Präzises Schweißen mit geringer Bearbeitungszugabe
  • Optimale Parametersteuerung für stabile Prozesse
  • Hohe Schweißgeschwindigkeit
  • Schichtdicken von 0,5 mm bis zu mehreren mm
  • Minimale Verdünnung

Das PPA-Verfahren lässt sich leicht automatisieren und bietet ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit der Schweißauflagen. Darüber hinaus profitiert dieses Verfahren aufgrund der hochkonzentrierten Wärmequelle von einer hohen Pulverausnutzung und kann eine sehr geringe Eisenverdünnung in der Auftragung erreichen. Da die Auftragschweißwerkstoffe in Pulverform vorliegen, ist es möglich, Auftragschweißungen aus vielen verschiedenen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen mit einer großen Bandbreite an Härte und anderen Eigenschaften herzustellen. Die kontrollierte Wärmezufuhr gewährleistet eine Schweißnahtverdünnung, die von 3-7 % gesteuert werden kann.

Vorteile des Plasmapulverauftragschweißens

  • Automatisierte, halbautomatisierte und manuelle Lösungen möglich
  • Eine breite Palette von Grundwerkstoffen und Verbrauchsmaterialien ist verarbeitbar
  • Hohe Abscheidungsraten, geringe Pulververluste
  • Kleine wärmebeeinflusste Zone
  • Dünne Schichtdicke von 2-3mm/Schicht
  • Geringes Aggregatgewicht
  • Gute Oberflächenqualität
  • Begrenzter Bedarf an maschineller Nachbearbeitung

WIG-Schweißen

Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inert-Gas), das auch als Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) bezeichnet wird, wird ein Lichtbogen zwischen einer nicht verbrauchbaren Wolframelektrode und dem Werkstück gezogen. Die Elektrode, der Lichtbogen und das Schweißbad werden durch ein inertes Schutzgas vor der Atmosphäre geschützt. Das Panzerungsmaterial hat die Form eines Stabs. Zu den Vorteilen des WIG-Verfahrens gehören die einfache manuelle Bedienung und die gute Kontrolle über den Schweißbogen. Das Verfahren kann auch mechanisiert werden. In diesem Fall wird ein Manipulator verwendet, um das Werkstück im Verhältnis zum Schweißbrenner und zum Panzerungsdraht zu bewegen. Die beim WIG-Schweißen verwendeten Schweißdrähte werden auch beim Autogenschweißen zum Auftragschweißen verwendet. Bei richtiger Arbeitsweise kann eine sehr geringe Eisenverdünnung in der Auftragung erreicht werden.

MIG-Auftragsschweißen, Unterpulverschweißen

Bei diesen Lichtbogenschweißverfahren wird der Schweißdraht kontinuierlich von einer Spule durch den Schweißbrenner in den Lichtbogen geführt, wo er geschmolzen und auf das Werkstück übertragen wird. Beim MIG-Schweißen, auch Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) genannt, wird das Schweißbad durch einen Schutzgasstrom vor der Atmosphäre geschützt.
Das MIG-Verfahren ist sehr flexibel - es kann teilweise oder vollständig mechanisiert werden und eignet sich für eine breite Palette von Anwendungen. Draht wird auch beim Unterpulverschweißen (SAW) als Auftragsschweißmaterial verwendet. Bei diesem Verfahren fließt ein Flussmittelpulver auf Mineralbasis um den Schweißdraht und wird durch den Lichtbogen geschmolzen. Es bildet eine gasförmige Abschirmung um den Lichtbogen und bildet außerdem eine Schlacke auf dem Schweißbad, die das abkühlende Schweißbad von der Atmosphäre abschirmt.

Manuelles Metalllichtbogenschweißen (MMA)

Bei diesem Verfahren wird ein Lichtbogen zwischen einer umhüllten Abschmelzelektrode und dem Werkstück erzeugt. Der Metallkern wird durch den Lichtbogen aufgeschmolzen und in Form von geschmolzenen Tröpfchen in das Schweißbad übertragen. Die Elektrodenumhüllung schmilzt ebenfalls und bildet einen Schutzgasmantel um den Lichtbogen und das Schweißbad sowie eine Schlacke auf der Oberfläche des Schweißbades, die das abkühlende Schweißbad vor der Atmosphäre schützt. Die Schlacke muss nach jeder Lage entfernt werden. Das MMA-Schweißen ist nach wie vor ein weit verbreitetes Auftragsschweißverfahren. Aufgrund der geringen Kosten für die Ausrüstung, der niedrigen Betriebskosten des Verfahrens und des einfachen Transports der Ausrüstung ist dieses flexible Verfahren ideal für Reparaturarbeiten geeignet.
 

Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen

Beim HVOF-Verfahren wird das Pulver axial in eine Kammer eingebracht, in der eine Gasflamme unter hohem Druck ständig brennt. Das Abgas tritt durch eine Expansionsdüse aus, die einen Hochgeschwindigkeitsgasstrom erzeugt. Die Pulverpartikel werden in diesem Gasstrom erhitzt und von ihm mit hoher kinetischer Energie auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen, wodurch eine dichte Beschichtung mit hervorragenden Haftungseigenschaften entsteht.
Aufgrund der mäßigen Wärmeübertragung auf die Pulverpartikel und auf das Werkstück, das relativ kühl bleibt, kommt es nur zu einer geringen metallurgischen Veränderung des gespritzten Materials und des Werkstücks.
 

Luftplasmaspritzen

Beim Plasmaspritzen wird das Pulver im Plasmagasstrom erweicht oder geschmolzen, wodurch die Partikel auch auf das Werkstück übertragen werden. Der Plasmalichtbogen wird nicht auf das Werkstück übertragen, sondern befindet sich innerhalb des Plasmabrenners zwischen einer axialen Elektrode und einer wassergekühlten Düse. Das Verfahren wird in normaler Atmosphäre, in einem Schutzgasstrom (z. B. Argon), im Vakuum oder unter Wasser betrieben. Aufgrund der hohen Temperatur des Plasmagasstroms eignet sich das Plasmaspritzverfahren besonders zum Spritzen von hochschmelzenden Metallen sowie deren Oxiden.
 

Flammspritzen mit anschließendem Schmelzen

Das Spritzen und Schmelzen ist ein zweistufiges Verfahren, bei dem die Pulverlegierung zunächst durch Flammspritzen aufgebracht und dann geschmolzen wird. Beim Schmelzen wird der Auftrag teilweise umgeschmolzen und wieder erstarrt. Beim Flammspritzen werden die Pulverpartikel in einer Acetylenflamme erweicht oder geschmolzen und durch die expandierenden Gase auf ein vorbereitetes Werkstück übertragen. Ein zusätzlicher Gasstrom kann zur Unterstützung des Transfers der Pulverpartikel verwendet werden. Die zweite Stufe des Verfahrens, das Aufschmelzen der gespritzten Beschichtung auf dem Werkstück, wird in der Regel mit einem Autogenbrenner durchgeführt. Für die Massenproduktion kann das Schmelzen auch durch Induktionserwärmung oder in einem Vakuumofen erfolgen. Die Haftung der aufgesprühten Beschichtung auf dem Werkstück wird durch den Schmelzvorgang, der metallurgische Verbindungen zwischen den Pulverteilchen und auch zwischen der Beschichtung und dem Werkstück herstellt, erheblich verbessert. Die Beschichtung wird flüssigkeits- und gasdicht.
Dieses Verfahren wird für die Abscheidung relativ dünner Schichten (0,25 bis 1,5 mm) verwendet, in der Regel auf der Oberfläche kleiner zylindrischer Gegenstände wie Pumpenwellen, Stopfbuchsenhülsen und Kolben, als Alternative zu den größeren Schichtdicken, die mit Autogen- und Lichtbogenverfahren erzielt werden. Das Verfahren kann auch zum Plandrehen von flachen Oberflächen verwendet werden, doch sind die Möglichkeiten für diese Art von Arbeiten begrenzt. Da der Auftrag dünner und gleichmäßiger ist als bei anderen Schweißverfahren und die Schmelzwärme gleichmäßig und schnell aufgebracht wird, sind Schrumpfung und Verzug des Bauteils häufig sehr gering. Bei korrekter Ausführung des Schmelzvorgangs ist die Verdünnung des Schweißguts durch den Grundwerkstoff vernachlässigbar.

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