Mönchengladbach, 03. May 2018

Cleveres Beschichten mit PERFECT spray®

Thermisches Spritzverfahren erobert neue Märkte

Durch ganz Europa ziehen sich rund 1,8 Millionen Kilometer Öl- und Gaspipelines unter Wasser oder auf dem Landweg. Die mit 4.700 Kilometern längste Pipeline der Welt befördert Öl von Sibirien bis an die Pazifikküste. Das weltweite Netz der Rohrfernleitungen umfasst mehr als drei Millionen Kilometer und wächst jedes Jahr um rund 25.000 Kilometer. Pipelines sind die Adern, die unsere Welt mit lebenswichtigen Rohstoffen versorgen. Sie sind für den Transport von Öl, Gas oder Trinkwasser über lange Distanzen hinweg unverzichtbar. Dabei sind die Rohrleitungen zum Teil extremen Bedingungen ausgesetzt. Ganz gleich ob auf oberirdischen Trassen, in der Erde oder unter Wasser verlegt – der richtige Korrosionsschutz ist das A und O mit Blick auf die Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit der eingesetzten Rohre. Hier kommt das Drahtlichtbogenspritzen zum Einsatz – ein Verfahren, das sich durch hohe Auftragsraten und niedrigen Energieverbrauch auszeichnet.

Drahtlichtbogenspritzsystem der neuesten Generation

Die Schweißtechnologie-Experten der SMS group haben sich näher damit beschäftigt und zwei erfolgsversprechende Technologien zusammengebracht: das Lichtbogendrahtspritzen und die bei der SMS group entwickelte volldigitale Stromspannungsquelle PERFECT arc®, die die Regelung aller Lichtbogenprozesse für Schweiß- und Beschichtungsprozesse koordiniert, ohne die Hardware zu verändern. So entstand das neue thermische Spritzsystem PERFECT spray® zur Behandlung metallischer und nicht metallischer Oberflächen.

Mit diesem neuen Drahtlichtbogenspritzsystem zum thermischen Spritzen nach DIN EN 657 erschließt die SMS group in den Bereichen Korrosions- und Verschleißschutz sowie bei der Instandhaltung ganz neue Märkte. Aufgrund regelungstechnischer und konstruktionsbedingter Nachteile der heute am Markt erhältlichen Drahtlichtbogensysteme, mussten Endanwender bislang deutliche Einschränkungen in Bezug auf die erreichbare Schichtqualität und Prozesseffizienz in Kauf nehmen. Durch neue Ansätze in der Lichtbogenregelung, eine lineare offene Bauart sowie die Entwicklung eines SMS-eigenen Brennerkonzeptes mit druckverlustoptimiertem, turbulenzreduziertem und hochexpandierendem Düsensystem können signifikante Verbesserungen in der Verfahrenseffizienz und Schichtqualität erreicht werden.

Das neue Drahtlichtbogensystem wurde modular aufgebaut und verfügt über keramische, an die jeweilige Beschichtungsaufgabe angepasste Strömungsinnenkonturen, die nach gasdynamischen Gesichtspunkten ausgelegt wurden sowie an den gewünschten Gasvolumen- bzw. Massenstrom adaptiert werden können. Es besteht die Möglichkeit, die Drahtenden im deutlichen Überschallbereich (Gasströmungsgeschwindigkeiten größer Mach 1) anzuströmen oder das Gas – je nach Werkstoff bzw. Anwendungsfall – auf Unterschallgeschwindigkeit zu verzögern. Verarbeitbar sind nahezu alle metallischen Werkstoffe, welche in Drahtform lieferbar sind. Durch die Option getrennt angesteuerter Drahtvorschübe ist es zudem möglich, kathoden- und anodenseitig unterschiedliche Materialien zu verarbeiten, um im Prozess Legierungen oder Pseudolegierungen zu erzeugen (beispielsweise Kombination von Stahl und Nickel oder Aluminium und Kupfer).

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CAD‐Darstellung des optimierten Lichtbogenbrenners PERFECT GUN (lineare‐offene Bauart; Bild links) im Vergleich zum klassischen Standardspritzbrenner LD/U2 mit geschlossener Bauform und hohem Druckverlust (Bild rechts)
Je homogener der Spritzprozess desto besser die Schichtqualität

PERFECT spray® bietet:

  • ein innovatives Düsenkonzept zur Generierung einer Hochgeschwindigkeitsgasströmung
  • ein verschleißbeständiges und prozesssicheres Drahtkontaktierungskonzept
  • eine präzise und ultraschnelle Prozessregelung
  • volle Parameterkontrolle der Stromversorgung für die Verarbeitung unterschiedlicher Drahtwerkstoffe und -durchmesser sowie
  • einen wartungsfreundlichen Brenner und hochfunktionale, langzeitbeständige Materialen für alle Systemkomponenten.

Das Highlight des PERFECT spray®-Systems ist die aktive Prozesskontrolle mittels voll parametrisierbarer Stromspannungsquelle in Verbindung mit einer aktiven Anpassung des Kennlinienfeldes in Abhängigkeit des jeweiligen drahtförmigen, metallischen Zusatzwerkstoffs.

Thermisches Spritzenverfahren erobert neue Märkte

Aktuelle Fragen und Problemstellungen der politisch motivierten Energiewende rücken Beschichtungsmethoden wie das Drahtlichtbogenspritzen in den Fokus, die kosten-, energie- und materialeffizient einen Langzeitkorrosionsschutz gewährleisten können. Dafür geeignete Materialsysteme sind Legierungen auf der Basis von Aluminium-Zink, die als vorlegierter Al-Zn-Draht oder durch die Verwendung unterschiedlicher Drähte (anodisch: Zink; kathodisch: Aluminium) verarbeitet werden können. PERFECT spray®, das SMS group-Beschichtungssystem, ermöglicht dabei eine nahezu porenfreie Beschichtung. Aufgrund der Möglichkeit, Drahtvorschubgeschwindigkeiten von Kathode und Anode separat zu steuern, lassen sich Werkstoffe unterschiedlicher Schmelztemperaturen homogen fördern und ein konstanter Lichtbogenwiderstand (minimale Längenänderung) einstellen. Zusätzlich werden die Schichten mit einer speziellen Versieglung auf Sol-Gel-Basis nachbehandelt und gewährleisten so, je nach Schichtdicke, einen normgemäßen Korrosionsschutz von über 20 Jahren selbst bei starker Meerwasserbewitterung.

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Korrosionsschutzschicht mit 300 μm Dicke auf Basis von Zink (dunkle Phase) und Aluminium (helle Phase) mit nachträglich aufgebrachter Sol‐Gel Versieglung (siehe rote Markierung) zum Langzeitschutz von Windkrafttürmen im Offshore‐Bereich.

Lichtbogengespritzte Schichten finden sich auch in zahlreichen anderen Industriebranchen, wie zum Beispiel im Automobilbau zur Beschichtung von Zylinderlaufbahnen (insbesondere bei Leichtbaukurbelgehäusen von Verbrennungsmotoren), im Turbinenbau zur Applikation von Haftgrundschichten für Plasmabeschichtungen, bei Reparatur- und Instandsetzungsaufgaben (beispielsweise zur Aufarbeitung von Wellen und Lagersitzen), zum Beschichten von polymeren bzw. faserverstärken Werkstoffen (zum Beispiel zur Verbesserung von Schirmdämpfungseigenschaften im Sinne von EMV), in der Medizintechnik (u. a. für antibakterielle Oberflächen), in der Luft- und Raumfahrt (beispielsweise für den Verschleißschutz von Anströmkanten), für die Polymerindustrie (Heizleiterschichten zur lokalen Extrudertemperierung), im Bereich der Energieerzeugung (Hochtemperaturkorrosionsschutz von Müllverbrennungsanlagen) und der generativen Fertigung (Beschichten und Funktionalisieren 3Dgedruckter Leichtmetalle & Polymere).

Das zukunftsweisende PERFECT spray® prädestiniert die Spritzanlage nicht nur für Anwendungen im industriellen Umfeld, sondern qualifiziert diese auch für die Wissenschaft und Forschung, um neue ressourcenschonende Applikationen und Märkte zu erschließen. Auf der größten Fachtagung im Bereich des Thermischen Spritzens (International Thermal Spray Conference ITSC-2017) wurden die SMS-Invertertechnologie sowie verschiedene Beschichtungsbrenner einem internationalen Fachpublikum vorgeführt. Ein Fachvortrag im sogenannten Industrieforum rundete diese gelungene Veranstaltung ab und etablierte die SMS group als zukunftsorientierten Anlagenhersteller mit innovativen Produkten. Sie haben Interesse? Dann kontaktieren Sie uns oder besuchen uns vom 7. bis 10. Mai 2018 auf der ITSC in Orlando.