Plasmaspritzen für den richtigen Dreh

07.08.2017
Korrosionsschutz für Dichtsitze in Papiermaschinen im Nassbereich

Der richtige Dreh

Hohe Feuchtigkeit und starke Reibung: Papiermaschinen im Nassbereich müssen unter extremen Bedingungen Höchstleistungen erbringen. Oberflächenbeschaffenheit und Dichtigkeit der Antriebe tragen maßgeblich zur Produktionseffizienz bei. Reibverschleiß durch die faserverstärkte Dichtung gefährdet den Grundwerkstoff der Dichtsitze, sodass in der feuchten Umgebung Angriffsfläche für Korrosion entsteht. Diese kann schlimmstenfalls dazu führen, dass Wasser in die Getriebe eindringt und sie nachhaltig zerstört. Zuverlässigen Schutz vor Korrosion erhalten diese kritischen Komponenten durch eine Beschichtung mit hochschmelzender Keramik.

Die Wolfgang Preinfalk GmbH, einer der führenden Hersteller von Zahnrädern und Getrieben, stellt regelmäßig für einen namhaften Papierhersteller in kleinen Losgrößen Getriebe für Papiermaschinen im Nassbereich her. Zum Schutz vor Nässe und Reibung beauftragt der saarländische Antriebsspezialist Pallas mit der thermischen Beschichtung der 700 Kilogramm schweren Großbauteile durch atmosphärisches Plasmaspritzen. Die Beschichtung dieser Schwergewichte muss absolut porenfrei sein, eine Rauheit von Ra 0,4 µm aufweisen und nach der Endbearbeitung drallfrei geschliffen sein. Dafür werden die Dichtsitze innen und außen – unter Einhaltung von Rundlauftoleranzen von einem tausendstel Millimeter – beschichtet. Nur so hat das Komplettsystem die geforderte Dichtheit. Preinfalk liefert die Antriebszahnräder mit bereits einbaufertig geschliffenen Randbereichen, die weder geschliffen noch bearbeitet werden dürfen. Deshalb klebt Pallas das Zahnrad an diesen Stellen drei- bis vierlagig mit Abdeckband ab und versieht die geschliffene Verzahnung vor dem Strahlen mit einer Metallhülse als Schutz. Im nächsten Schritt wird das Zahnrad an den zu beschichtenden Flächen innen und außen mit Edelkorund gestrahlt. Anschließend beschichtet der Oberflächenexperte Außen- und Innensitz der Zahnräder ohne Umspannen per Roboter auf einem Drehtisch.

Die Größe des Bauteils, die lokal eng begrenzte Bearbeitung – der Spot misst nur acht Millimeter – und die exakte Steuerbarkeit der thermischen Belastung für die Beschichtung der stark beanspruchten Dichtsitze sprechen für die Wahl einer Beschichtung mit einer hochschmelzenden, pulverförmigen Keramikverbindung aus Chromoxid Cr2O3. Dieser Werkstoff wird in die rund 18.000°C heiße Plasmaflamme injiziert, wo er im Mikrosekundenbereich aufschmilzt und durch die im Prozess entstandene kinetische Energie auf die Werkstückoberfläche geschleudert wird. Durch die Partikel auf dem zu beschichtenden Substrat entsteht eine dichte, stark haftende Schicht. Atmosphärisches Plasmaspritzen überzeugt hierbei insbesondere mit hoher Maßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit. Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung beschichtet Pallas die Dichtsitze alternierend innen und außen rund 40 bis 50 Mal, bis eine 250 µm dicke Schicht entstanden ist. Der für diese extrem harte (65 HRC) und verschleißfeste Oxidkeramik typische, ohnehin sehr geringe Porenanteil von drei bis fünf Prozent ist durch diese Schichtdicke zu vernachlässigen. In einer Aufspannung werden beide Sitze schließlich innen und außen auf Endmaß geschliffen und poliert.


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