Der Plasma Transfer Arc Torch (PTA-Brenner) ist das Herzstück einer Plasma Transferred Arc (PTA)-Maschine. Er erzeugt den Plasmalichtbogen und transportiert das Legierungspulver präzise zum Schweißbereich. Aufbau und Funktionsweise unterscheiden sich von denen eines herkömmlichen Schweißbrenners und zeichnen sich durch höhere Präzision und Stabilität aus.
1. Strukturkomponenten
DerPTA-Schweißbrennerbesteht im Wesentlichen aus folgenden Teilen:
Kathode (Wolframelektrode): die Kernkomponente zur Erzeugung eines Plasmalichtbogens, normalerweise aus hochtemperatur- und korrosionsbeständigem Wolframmaterial.
Anode (Düse): lenkt den Plasmalichtbogen und bündelt die Lichtbogensäule, meist aus Kupfer zur besseren Wärmeableitung.
Pulverzufuhrsystem: Wird verwendet, um das Legierungspulver gleichmäßig in den Plasmalichtbogen zuzuführen, sodass es schmilzt und sich auf der Oberfläche des Werkstücks ablagert.
Schutzgaskanal: Als Plasmagas und Schutzgas wird üblicherweise Argon oder Helium verwendet, um eine Oxidation im Schweißbereich zu verhindern.
Kühlsystem: Durch die Wasserkühlung wird die Stabilität des Schweißbrenners bei Hochtemperaturbetrieb gewährleistet.
2. Funktionsprinzip
Lichtbogenzündungsphase: Hochfrequenz- und Hochspannungsimpulse erzeugen einen nicht übertragenen Lichtbogen zwischen Wolframelektrode und Düse (kleiner Strom, stabile Lichtbogenzündung).
Bildung eines Plasmalichtbogens: Plasmagas (z. B. Argon) wird durch die Düse geleitet, durch die Ionisierung des Hochtemperaturlichtbogens in ein Hochenergieplasma umgewandelt und gelangt durch die Düse auf die Oberfläche des Werkstücks, wo der Übertragungslichtbogen (der Hauptlichtbogen) entsteht.
Pulverzufuhr und -schmelzen: Das Legierungspulver wird durch die Pulverzufuhr gleichmäßig in den Plasmalichtbogenbereich zugeführt, sofort geschmolzen und auf die Oberfläche des Werkstücks gesprüht, um eine dichte Beschichtung zu bilden.
Metallurgische Bindung: Das geschmolzene Pulver wird metallurgisch mit dem Grundmaterial verbunden, um eine hochfeste, verschleißfeste Mantelschicht zu bilden.
3. Funktionen und Vorteile
Hohe Energiedichte: lange, dünne Lichtbogensäulen, hohe Temperaturen (bis zu 20.000 °C), präzise Kontrolle der Schmelztiefe und Beschichtungsdicke.
Kleine Wärmeeinflusszone: Reduziert die Verformung des Substrats und die thermische Spannung, verbessert die Maßstabilität des Werkstücks.
Hohe Materialausnutzungsrate: Die Pulvermaterialausnutzungsrate liegt bei über 90 %, was wirtschaftlich ist.
Hervorragende Beschichtungsqualität: dichte Beschichtung, keine Porosität, hohe metallurgische Bindungsstärke, ausgezeichnete Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit.
4. Häufig verwendete Materialien und Anwendungen
Legierungspulvermaterialien: auf Kobalt-, Nickel- und Eisenbasis, Wolframkarbid und anderen verschleißfesten, korrosionsbeständigen Legierungspulvern.
Typische Anwendungsgebiete:
Öl und Gas: Verschleiß- und korrosionsbeständige Beschichtungen für Ventile, Bohrkronen und Pumpenkörper.
Maschinenbau: Wellen, Walzen, Zahnräder, Verstärkung und Reparatur von Formoberflächen.
Metallurgische Industrie: Oberflächenbearbeitung und Reparatur von Walzen, Formen, Ventilsitzen und anderen Teilen.
5. Vorsichtsmaßnahmen für die Anwendung
Schutz der Wolframelektrode: verhindert Oxidation und Durchbrennen und verlängert die Lebensdauer der Elektrode.
Düsenkühlung: Sorgen Sie für eine gute Wasserkühlung, um Schäden durch Überhitzung der Düse zu vermeiden.
Stabilität der Pulverzufuhr: Sorgen Sie für eine gleichmäßige Pulverzufuhr, um ungleichmäßige Beschichtungsdicken oder Schlackenbildungsfehler zu vermeiden.
Sicherheitsschutz: Betrieb bei hohen Temperaturen und hoher Spannung, Ausstattung mit Schutzmasken, Handschuhen und anderer Sicherheitsausrüstung erforderlich.
6. Vergleich mit anderen Schweißverfahren
Beim Plasmalichtbogenschweißen (PAW): PTA-Schweißen wird hauptsächlich zum Oberflächenauftragen und Verstärken verwendet, während PAW meist zum Durchdringungsschweißen eingesetzt wird.
Vergleich mit dem Laserauftragschweißen: PTA-Schweißen ist günstiger und für eine größere Bandbreite an Materialien geeignet; beim Laserauftragschweißen ist die Wärmeeinflusszone jedoch kleiner und die Präzision höher.
Beim Plasmaspritzen: PTA-Schweißen ist eine metallurgische Verbindung, hohe Beschichtungsfestigkeit; Plasmaspritzen ist eine mechanische Verbindung, geeignet für Dünnschichtbeschichtungen.
Veröffentlichungszeit: 19. Februar 2025