Oberflächentechnik

Oberflächen-/Beschichtungstechnik

Die gesteigerte Lebensdauer bei Maschinen und Teilen sowie ökonomische und ökologische Aspekte zwingen die Industrie immer mehr, Oberflächeneigenschaften zu verbessern und weiterzuentwickeln. Mit den Verfahren des Thermischen Spritzens lassen sich ohne Veränderung des Grundwerkstoffs äusserst verschleiss- und korrosionsfeste Schichten nach Mass auftragen.

Das Thermische Spritzen

Die Verfahren des Thermischen Spritzens (klassiert in den Normen EN 657 und ISO 14917) bieten innerhalb der modernen Oberflächentechnologien vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Bauteile aus verschiedenen Grundwerkstoffen lassen sich zum Schutz z.B. gegen Verschleiss und Korrosion mit Schichten aus hochschmelzenden Metallen oder Keramiken versehen. Andererseits lassen sich auf thermisch stark belastete Bauteile thermisch leitende oder Wärme isolierende Schichten auftragen. Nahezu alle Beschichtungswerkstoffe, die in Pulver- oder Drahtform herstellbar sind, können so verarbeitet werden.

Die Beschichtungswerkstoffe werden beim Thermischen Spritzen einer energiereichen Wärmequelle (Brenngas-Sauerstoff-Flammen, Lichtbogen oder Plasmen aus Edelgasen wie Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium) zugeführt und aufgeschmolzen. Die an- oder aufgeschmolzenen Partikel werden dabei in Richtung des Werkstücks beschleunigt und prallen dort mit hoher Geschwindigkeit (40–600 m/s) auf. Nach der Wärmeübertragung an den Grundwerkstoff erstarren sie und bilden lageweise eine Schicht. Durch ein

wiederholtes Überfahren mit dem Brenner wird die gewünschte Dicke erreicht.

Die Grundwerkstoffe

Nahezu alle Grundwerkstoffe können beschichtet werden, seien es Metalle, Keramiken, Kunststoffe, Faserverbunde oder Naturstoffe wie Stein, Holz usw. Dadurch bietet das Thermische Spritzen eine grosse Flexibilität an Grund- und Beschichtungswerkstoff-Kombinationen.

Die Schichtdicke

Optimale Schichtdicken, die je nach Anwendungsfall stark variieren können, sind Voraussetzungen für gute Resultate im Einsatz. Je nach Werkstoff und verwendetem Verfahren können Schichtdicken von einigen 10 µm bis mehreren Millimetern erreicht werden. Bei verschlissenen Teilen, an welchen die Gesamtschichtstärke nicht frei bestimmt werden kann, können zunächst Aufbauschichten gespritzt werden.

Die Bauteiltemperatur

Werkstücke werden während des Beschichtens in der Regel höchstens 150°C warm, und ihre Oberflächentemperatur wird überwacht. Veränderungen im Grundmaterial sind mit Ausnahme von selbstfliessenden Legierungen, die bei Temperaturen von über 1000°C nachträglich um- und eingeschmolzen werden, weitgehend ausgeschlossen.

Die Nachbearbeitung

Der rationellen Nachbearbeitung der Spritzschichten und der geforderten Oberflächengüte muss mindestens ebenso grosse Bedeutung beigemessen werden wie der optimalen Werkstoffwahl und Qualität. Die Nova Werke verfügen dazu über modernste Einrichtungen zum Drehen, Schleifen, Läppen, Honen und Polieren.

Metallographielabor zur Untersuchung der Mikrostruktur

Im hauseigenen, modern eingerichteten Metallographielabor kann die Schichtqualität direkt am Querschliff beurteilt werden. Denn die Schicht-Porositäten beispielsweise lassen sich je nach Werkstoffwahl und Spritzverfahren stark beeinflussen und an den Anwendungsfall anpassen. Mit den von den Nova Werken verwendeten Beschichtungsanlagen sind Schichtporositäten von <1 bis ca. 40 Vol.-% erreichbar. Eingeschmolzene Schichten sind dagegen absolut dicht. Es ist auch möglich, Spritzschichten zu versiegeln, indem Restporen und Kapillaren mit einem korrosionsfesten Medium gefüllt werden.

Metallographielabor mit diversen Mikroskopen zur digitalen Bildauswertung.

Die Qualitätssicherung

Thermisches Spritzen ist nicht nur Vertrauenssache, sondern basiert auf einem konsequent umgesetzten Qualitätsbewusstsein auf vier Ebenen; der 4M-Regel: Material, Maschine, Mensch und Messung/Prüfung. Für eine umfassende Qualitätsüberwachung verfügen die Nova Werke über moderne Prüfmittel zur dreidimensionalen Toleranzüberwachung sowie über ein Metallographielabor, wo neben Mikroschliffen, Härtemessungen und Haftfestigkeitstests auch Rauheitsmessungen mit Rauprofilaufzeichnung durchgeführt werden können. Die QS-Massnahmen werden jeweils bei Auftragserteilung auf der Grundlage einschlägiger Normen mit dem Kunden abgestimmt.

Thermisches Spritzen NOVA SWISS®

Welches Verfahren eingesetzt wird, hängt vom konkreten Anwendungsfall ab. Wirtschaftlichkeitsüberlegungen spielen dabei immer eine wichtige Rolle.

NOVA SWISS^® ist die weltweit bekannte, eingetragene Marke der NOVA WERKE AG.