THERMISCHE SPRÜHBESCHICHTUNG

Die Serviceoptionen für thermische Spritzbeschichtungen von Curtiss-Wright erzeugen kostengünstige und leistungsstarke Beschichtungen, die Komponenten vor Hitze, Verschleiß, Korrosion, Ermüdung und Oxidation schützen.

Durch thermisches Spritzen können beschädigte und verschlissene Komponenten wieder in den Originalzustand versetzt werden.

Thermisches Spritzbeschichtungsverfahren

1. Pulverpartikel (typischerweise 20 bis 120 Mikrometer) werden bis zum Schmelzen oder Halbschmelzen erhitzt und mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit auf das Substrat geschleudert.
2. Die geschmolzenen Partikel bilden auf der Oberfläche einen „Klecks“, der sich beim Abkühlen zusammenzieht und eine starke Verbindung mit der Oberfläche eingeht.
3. Nachfolgende Spritzer werden in Schichten aufgebaut, um die erforderliche Dicke und Dichte zu erzeugen.

Anwendungen für thermische Spritzbeschichtungen

• Gasturbinentriebwerke
• Ansaugstrecke (kalt)
• Kompressionsabschnitt (kalt)
• Verbrennungsabschnitt (heiß)
• Auspuff (heiß)
• Kugelhähne
• Kompressorzylinder
• Autoklav-Mischblätter
• Kompressorschaufeln und -leitschaufeln
• Verbrennungsflammrohre
• Wabendichtungen
• Kraftturbinenscheiben
• Düsen
• Ringe und Dichtungen
• Bälle und Sitze
• Zylinder
• Wellen
• Mischklingen

Thermische Spritzbeschichtung – Vorteile

Der Einsatz der thermischen Spritztechnologie bietet gegenüber herkömmlichen Beschichtungsverfahren eine Reihe von Vorteilen, darunter:

• Vielseitigkeit – Zur Auswahl stehen unter anderem Metalle, Legierungen, Keramik und Karbide.
• Schutz – gegen Verschleiß, Korrosion, Ermüdung, Oxidation und hohe Temperaturen, je nach der im Prozess verwendeten Beschichtung.
• Temperaturkontrolle – Erhitzen Sie das Substrat auf 200 °C oder weniger, um schädliche Auswirkungen der Hitze auf die Materialeigenschaften des Substrats zu vermeiden.
• Dickenkontrolle – Prozesse sind leicht zu steuern und können verwendet werden, um die Abmessungen eines verschlissenen Teils oder einer falsch bearbeiteten Komponente wiederherzustellen.
• Roboteranimation – Es können komplexe Formen beschichtet werden, da die Roboterautomatisierung eine gleichmäßige Beschichtung vielschichtiger Teile ermöglicht.
• Bindungsstärke – hervorragende Haftfestigkeit, die extremen mechanischen Belastungen und starker Abnutzung standhält.

Thermische Spritzbeschichtung – Arten

• Thermisches Drahtspritzen
• Plasmaspritzen
• HVOF – Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoff
• Lichtbogenspritzen – Lichtbogendraht
• Thermisches Pulverspritzen
• Sprühen und verschmelzen

Zertifizierungen für thermisches Spritzen

Thermische Spritzbeschichtung – CWST-Expertise

• Wärmemanagement
  Wärmedämmschichten können die Turbineneffizienz maximieren, indem sie höhere Brenntemperaturen ermöglichen und gleichzeitig thermische Ermüdung, Verzug, Oxidation und Rissbildung der Komponenten reduzieren. Die Kombination aus Keramik- und Superlegierungsbestandteilen in GPX-Wärmedämmschichten reflektiert die Wärme zurück in den Verbrennungsgaspfad und isoliert die Teile, wodurch deren Oberflächentemperaturen effektiv gesenkt werden.
• Verschleißkontrolle
  Verschleiß durch Vibration, Reibung, Temperaturgradienten und Druck verkürzt die Lebensdauer von Turbomaschinenkomponenten. Unbehandelt kann er zu kostspieligen, ungeplanten Ausfällen führen. Verschleißmindernde Beschichtungen können die Lebensdauer kritischer Turbomaschinenteile um das bis zu Zehnfache verlängern. Überall dort, wo Metall auf Metall trifft, eignen sich Verschleißschutzbeschichtungen.
• Korrosionskontrolle – Niedrige Temperatur
  Korrosion an Turbomaschinenkomponenten kostet Betreibern jährlich Milliarden von Dollar durch vorzeitigen Teileausfall und erhöhten Luftwiderstand. Korrosionsschutzbeschichtungen können Korrosionsschäden drastisch reduzieren und sorgen gleichzeitig für eine glatte, aerodynamische Oberfläche an Kompressorschaufeln und Statorbaugruppen. Robuste CWST-Beschichtungen bieten zudem Schutz vor Erosion durch Staub und Hochgeschwindigkeitsgase.
• Korrosionskontrolle – Hohe Temperatur
  Turbinenkomponenten, die bei hohen Temperaturen (+ 1.000 °F) Korrosion ausgesetzt sind, verschleißen nicht nur schneller als bei niedrigeren Temperaturen, sondern neigen auch zu Rissbildung durch thermische Ermüdung und Temperaturwechselbeanspruchung. Hochtemperaturbeschichtungen diffundieren in das Substrat und erzeugen eine nahezu undurchlässige Oxidoberfläche, die Ablagerungen und Risse durch Temperaturwechselbeanspruchung reduzieren kann.
• Oxidationskontrolle
  Hochtemperaturoxidation ist ein Zustand in Gasturbinen, der hauptsächlich für den vorzeitigen Ausfall von „Heißteil“-Komponenten verantwortlich ist. Da die Konstrukteure die Brenntemperaturen der Turbinen immer weiter erhöhen, stoßen Superlegierungskomponenten an ihre theoretischen Grenzen. Oxidationsbeständige Beschichtungen erweitern diese Grenzen, indem sie das Eindringen von Sauerstoff in die Komponentenoberfläche verhindern und gleichzeitig eine Schutzschicht bilden, die das Teil zwischen den Überholungen schützt.
• Kontrolle der Feststofferosion
  Feststofferosion zerstört jährlich Tonnen von Dampfturbinenkomponenten und ist die Hauptursache für vorzeitige Turbinenausfälle. Oftmals in Verbindung mit Fremdkörperschäden kann Feststofferosion effektiv kontrolliert werden, wenn Temperatur, Auftreffwinkel, Geschwindigkeit und Größe der Erosionspartikel berücksichtigt werden. Feststofferosionsbeschichtungen wurden speziell für diese Umgebung entwickelt und getestet und haben sich als wirksam erwiesen, um die Lebensdauer kritischer Dampfturbinenteile zu verlängern.

Thermisches Spritzbeschichten – Häufig gestellte Fragen

• Wie wird eine thermische Spritzbeschichtung aufgetragen?

Bei thermischen Spritzverfahren wird das Ausgangsmaterial in einen thermischen Spritzbrenner/eine thermische Spritzfahne eingeführt, die durch elektrische (Plasma oder Lichtbogen) oder Verbrennungsmaßnahmen erzeugt wird. Anschließend wird es erhitzt, geschmolzen und mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberflächen geschossen, um gut haftende Schichtablagerungen zu erzeugen.

• Wie lange dauert das Auftragen einer thermischen Spritzbeschichtung?

Thermisches Spritzen ist ein hocheffizientes Verfahren zum Auftragen einer Beschichtung mit einer akzeptablen hohen Abscheidungsrate. Die Prozessdauer hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. Beschichtungsfläche und -dicke, Beschichtungsart und Prozesseffizienz, und variiert zwischen wenigen Minuten und mehreren Stunden.

• Welche Gegenstände können thermisch gespritzt werden?

Viele Gegenstände können thermisch gespritzt werden, darunter Komponenten von Gas- und Turbinentriebwerken, komplexen Maschinen und Ventilen sowie kleinere Einzelteile der Komponenten wie Ringe, Dichtungen, Sitze und Scheiben.

• Welche Verfahren werden beim thermischen Spritzen am häufigsten verwendet?

Bei den fortschrittlichen thermischen Spritztechnologien wird typischerweise Plasmaspritzen für Keramikbeschichtungen und Hochgeschwindigkeits-Brennstoffspritzen für Legierungs- und Hartmetallbeschichtungen verwendet.

• Welche Materialarten werden in diesem Prozess üblicherweise verwendet?

Typische Ausgangsmaterialien liegen in Form von festen Pulvern und Drähten vor. Moderne Verfahren wie das Lösungs- oder Suspensionsplasmaspritzen können flüssige Vorläufer und Suspensionsschlämme als Ausgangsmaterial verwenden.

• Welche Vorteile bietet das thermische Spritzen im Vergleich zu anderen Beschichtungstechnologien?

Thermische Spritzverfahren gelten als „grüne“ Technologie und werden beispielsweise als Alternative zu chemischen Beschichtungen eingesetzt. Im Gegensatz zu vielen Lacken enthalten diese flüchtige organische Stoffe, die Umweltprobleme verursachen können, bei thermischen Spritzverfahren jedoch nicht. Viele Materialien, darunter Polymere, Kunststoffe, Leichtmetalle, Superlegierungen, feuerfeste Legierungen, Karbide, Verbundwerkstoffe und Keramiken, lassen sich mit diesem Verfahren sicher und einfach auftragen. Darüber hinaus eignet sich thermisches Spritzen für die Beschichtung von Bauteilen unterschiedlicher Abmessungen (klein bis groß) und Konfigurationen (Außen- bis Innendurchmesser).

• Was ist der Bindungsmechanismus und die maximale Zugfestigkeit der Bindung beim thermischen Spritzen?

Nichtmetallurgische Bindungen sind typisch für thermische Spritzbeschichtungen. Die Beschichtungshaftung entsteht auf einer aufgerauten Oberfläche hauptsächlich durch mechanische Verzahnung. Bei einigen Beschichtungssystemen kann die maximale Haftfestigkeit im Zugversuch über 10.000 Psi liegen.

• Wie wird thermisches Spritzen durchgeführt?

Die Bedienung erfolgt manuell oder mit einer automatischen, robotergesteuerten Spritzpistole, normalerweise in einer schalldichten thermischen Spritzkabine. Bei Bedarf kann das thermische Spritzen auch vor Ort erfolgen. Die Schichtdicke wird in mehreren Spritzdurchgängen/Zyklen aufgebaut.

• In welcher Branche wird thermisches Spritzen angewendet?

Thermische Spritzverfahren finden breite Anwendung in vielen Industriezweigen, unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau, in der Schifffahrt und in der Automobilindustrie. Sie kommen auch in der Elektronik, der Biomedizin und vielen anderen Bereichen zum Einsatz.

• Was sind die wichtigsten Kriterien für die Bewertung thermischer Spritzbeschichtungen?

Zur Beurteilung der Qualität der Beschichtungen werden verschiedene Kriterien herangezogen, wie etwa Haftfestigkeit, Porosität, Oxidation, Härte und Rauheit.

• Was sind typische Dicken für thermische Spritzbeschichtungen?

Typische Beschichtungsdicke von einigen Mil bis 20 Mil. Die Dicke der Beschichtung kann nur 20 Mikrometer betragen, aber auch mehrere Millimeter.

ANDERE TECHNISCHE BESCHICHTUNGEN

Anlagen zum thermischen Spritzen