Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW)Thermisches Spritzen und andere Verfahren sind Technologien zur Oberflächenvorbereitung von Materialien, die in Funktion und Anwendung Ähnlichkeiten aufweisen, sich aber hinsichtlich Prozess, Materialien, Ausrüstung und Ergebnissen deutlich unterscheiden.
Nachfolgend sind die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Technologien aufgeführt:
Hauptähnlichkeiten
– Oberflächenveredelung: Beide Verfahren dienen der Verbesserung der Verschleiß-, Korrosions- und Hitzebeständigkeit von Materialoberflächen und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Energiewirtschaft und im Schwermaschinenbau eingesetzt.
– Materialspektrum: Beide Technologien können für eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden, darunter Metalle, Keramik und Verbundwerkstoffe.
2. Zweck
– Verlängerung der Lebensdauer: Die Lebensdauer von Bauteilen wird durch das Aufbringen einer Schutzschicht auf die Oberfläche des Substrats verlängert.
– Reparatur und Überholung: können zur Instandsetzung verschlissener Teile verwendet werden, um deren ursprüngliche Funktion und Leistungsfähigkeit wiederherzustellen.
3. Oberflächenmodifizierung: Beide Methoden können genutzt werden, um die Leistung eines Materials durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung und Struktur der Oberfläche zu verbessern.
Hauptunterschiede
1. Prozessprinzip
- Plasma-Lichtbogen-Auftragschweißen (PAW)
– Wärmequelle: Durch die Verwendung eines elektrischen Lichtbogens als Wärmequelle werden hohe Temperaturen durch den Plasmabogen erzeugt, die dazu führen, dass das Hüllmaterial schmilzt und sich auf dem Grundmaterial ablagert.
– Betriebsweise: Das Plattierungsmaterial liegt im Allgemeinen in Form von Schweißdraht oder Schweißpulver vor, das durch Schmelzen eine feste metallurgische Bindungsschicht auf der Oberfläche des Grundmaterials bildet.
– Verfahren: Der Plasmabogen erhitzt lokal die Oberfläche des Grundmaterials bis zum Schmelzpunkt, und das Beschichtungsmaterial reagiert metallurgisch mit dem Grundmaterial, um eine feste Schmelzschicht zu bilden.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Wärmequelle: Verwendung von Flamme, Lichtbogen oder Plasma, um das zu versprühende Material in einen geschmolzenen oder halbschmelzenden Zustand zu erhitzen.
– Funktionsweise: Das Sprühmaterial, üblicherweise in Form von Pulver oder Draht, wird mit einem Hochgeschwindigkeits-Luftstrom auf die Oberfläche des Substrats gesprüht, um eine mechanisch gebundene Schicht aus geschmolzenem Material zu bilden.
– Verfahren: Das Material kühlt während des Sprühvorgangs schnell ab und erstarrt zu einer Beschichtung, die Verbindung mit dem Substrat ist jedoch in erster Linie mechanischer und nicht metallurgischer Natur.
2. Material- und Beschichtungseigenschaften
- Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW)
– Materialauswahl: geeignet für Schweißdraht, Schweißpulver und andere Materialien, üblicherweise verwendet für Metallwerkstoffe und Legierungen.
– Beschichtungseigenschaften: Bildet eine metallurgische Bindung, eine dichte und starke Beschichtung mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und Verschleißfestigkeit.
– Schichtdicke: Es können dicke Schichten erzeugt werden, die von wenigen Millimetern bis zu mehreren zehn Millimetern reichen.
- Thermisches Spritzen** **Thermisches Spritzen
– Materialauswahl: Bei Pulvern oder Drähten zählen Metalle, Keramiken, Kunststoffe usw. zu den Materialarten.
– Beschichtungseigenschaften: Bildet eine mechanische Verbindung, die Beschichtung ist weniger dicht, kann aber behandelt werden, ohne die Beschaffenheit des Substrats zu verändern.
– Schichtdicke: Die Beschichtung ist im Allgemeinen dünn, üblicherweise zwischen einigen zehn Mikrometern und einigen Millimetern.
3. Prozessbedingungen
- Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW)
– Temperaturregelung: Eine präzise Regelung der Lichtbogentemperatur ist erforderlich, üblicherweise bei hohen Arbeitstemperaturen von bis zu mehreren tausend Grad Celsius.
– Umweltanforderungen: Die Prüfungen werden üblicherweise unter einer Schutzgasatmosphäre, wie z. B. Argon, durchgeführt, um Materialoxidation und -verunreinigung zu verhindern.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)**
– Temperaturkontrolle: Das Sprühen bei niedrigeren Temperaturen kann in atmosphärischen Umgebungen mit Temperaturen von Hunderten bis Tausenden von Grad Celsius durchgeführt werden.
– Umweltanforderungen: Geringere Umweltanforderungen, Betrieb in offenen Umgebungen möglich mit größerer Prozessflexibilität.
4. Ausrüstung und Kosten
- Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW)
– Komplexität der Ausrüstung: Die Ausrüstung ist komplexer, erfordert ein hochpräzises Steuerungssystem und professionelle Bediener, was zu höheren Ausrüstungs- und Wartungskosten führt.
– Kosten: Höhere Anfangsinvestitions- und Betriebskosten, geeignet für Anwendungen mit hoher Wertschöpfung.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Komplexität der Ausrüstung: relativ einfache Ausrüstung, flexible Bedienung, geringe Wartungskosten.
– Kosten: relativ niedrig, geeignet für die großflächige Behandlung und Oberflächenbeschichtung verschiedener Untergründe.
5. Anwendungsgebiete und Grenzen
- Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW)
– Anwendungsbereiche: Geeignet für Teile, die hohe Festigkeit, hohe Härte und hohe Verschleißfestigkeit erfordern, wie z. B. Motorenteile, Turbinenschaufeln usw. Einschränkungen: Aufgrund der Komplexität und der Kosten wird es nur für hochwertige und kritische Teile verwendet.
– Einschränkungen: Begrenzt durch die Komplexität und die Kosten der Ausrüstung, hauptsächlich verwendet für die Oberflächenverfestigung von hochwertigen und kritischen Teilen.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Anwendung: Geeignet für die großflächige Oberflächenbehandlung, wie z. B. Korrosionsschutz für Rohre, Oberflächenreparatur von Maschinenteilen usw. Einschränkungen: Da die Beschichtung mechanisch gebunden ist, wird sie hauptsächlich zur Oberflächenverstärkung von hochwertigen und kritischen Teilen eingesetzt.
– Einschränkungen: Da die Beschichtung mechanisch gebunden ist, sind die Festigkeit und Abriebfestigkeit der Beschichtung gering, und sie eignet sich für Anwendungen, die keine hohe Haftfestigkeit erfordern.
Abschluss
Plasma-Lichtbogen-Auftragschweißen und -Spritzen bieten jeweils eigene Vorteile bei der Oberflächenbehandlung. Plasma-Lichtbogen-Auftragschweißen eignet sich für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit erfordern, während das Spritzen durch Flexibilität und Wirtschaftlichkeit besticht. Die Wahl des Verfahrens hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen, dem Kostenbudget und den gewünschten Leistungseigenschaften ab.
Veröffentlichungsdatum: 28. Juni 2024