Funktionale Lösungen

Lebensdauer und Leistung von Bauteilen werden in jeder Arbeitsumgebung durch Phänomene beeinflusst, denen sie ausgesetzt sind, wie Korrosion, Verschleiß, Ermüdung, thermische Effekte usw. Eine optimale Lösung erfordert ein tiefes Verständnis des Einsatzzwecks und der Umgebung, denen das Bauteil ausgesetzt werden soll.

Ob an der Oberfläche oder darüber hinaus, Oerlikon Metco bietet wirtschaftliche Lösungen zur Verbesserung der Lebensdauer, Leistung und Zuverlässigkeit von Bauteilen.Die hier vorgestellten funktionalen Lösungen sind beispielhaft für viele andere, bei denen die anwendungsspezifische Methodik von Oerlikon Metco die Designherausforderungen unserer Kunden erfolgreich gelöst hat.

Oerlikon Metco kennt alle Erscheinungsformen von Verschleiß. Wir können Ihnen die richtigen Beschichtungslösungen empfehlen, um Ihre Komponenten und Systeme vor spezifischen Verschleißrisiken zu schützen. Unter Verschleiß versteht man den unerwünschten Materialabtrag an einem Bauteil durch Tribosysteme wie Abrasion, Adhäsion, Kavitation, Erosion, Ermüdungs- und Spannungsrisse, Reibung und Schlag. Wenn Komponenten einander in der Bewegung berühren, kann die entstehende Reibung das Teil durch Abrieb und Überhitzung verschleißen. In Kombination mit einer korrosiven Umgebung kommt es zur Tribokorrosion. Dieser synergistische Effekt kann sehr schnell zu Materialverlust, zum Ausfall von Komponenten und zum Festfressen von Maschinen führen. Mithilfe der Oberflächentechnik lassen sich Reibungskoeffizienten effektiv reduzieren, Verschleiß verhindern und die Schmierung verbessern.

Wenn Bauteile sich aneinander reiben, kann die entstehende Reibung das Bauteil durch Abrieb oder Überhitzung verschleißen. Verschleiß ist die unerwünschte Materialabtragung an Bauteilen durch Verschleißmechanismen (Tribologische Systeme), wie Abrasion, Adhäsion, Kavitation, Ermüdungs- und Spannungsreißen, Fraßkorrosion und Aufprall. In korrosiver Umgebung resultiert das in Tribokorrosion. Dieser synergetische Effekt kann zu rapidem Materialverlust sowie Komponenten- und damit Maschinenausfall führen. Beschichtungen können den Reibwert effektiv senken, Verschleiß verhindern und die Gleitfähigkeit erhöhen.

Gleit- verschleiss

Gleitverschleiß ist ein allgemeiner Begriff für den Materialabtrag an festen Oberflächen durch Gleitkontakt. Aufgrund der relativen Bewegung an der Kontaktfläche kann Material von einem Teil oder beiden Teilen abgetragen werden. Gleitverschleiß kann in Form von adhäsivem und abrasivem Verschleiß in Abhängigkeit von der relativen Oberflächengeschwindigkeit, der Oberflächenhärte und dem Reibungskoeffizienten auftreten. Eine gängige Methode den Gleitverschleiß an Oberflächen zu ermitteln, ist der Block-on-Ring-Test (ASTM G77).

Lösungen:

Bei der Papierherstellung werden große Walzen mit einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit verwendet, um das Papier zu „polieren“. Dieser Prozess wird als Kalandern bezeichnet. Da sich das Papier mit sehr hoher Geschwindigkeit über die Walze bewegt, stellt Gleitverschleiß ein Problem dar. Beschichtungslösungen von Oerlikon Metco, die speziell für Kalanderwalzen entwickelt wurden, sorgen dafür, dass das richtige Finish auf das Papier aufgebracht und gleichzeitig die Walze vor Gleitverschleiß geschützt wird.

Bei der Herstellung von Polyester- oder Polyester-Baumwoll-Fäden ist der Faden hart und relativ unflexibel. In der Produktion wird der Faden mit sehr hoher Geschwindigkeit und unter Spannung über eine Reihe von beheizten (Streck-) und gekühlten (Zug-) Walzen geführt, um ihn aufzuweichen, damit er zu Bekleidung und anderen Zwecke verarbeitet werden kann. Die Streck- und Zugwalzen werden in einem thermischen Spritzverfahren mit anschließender Veredelung mit Keramik beschichtet. Die Beschichtungen schützen die Walzen vor Gleitverschleiß und verhindern, dass der Faden reißt.

Reibkorrosion (Fretting)

Unter Reibkorrosion (Fretting) versteht man Schäden, die durch Schwingungen mit kleiner Amplitude und/oder geringfügige Schwingungen zwischen zwei sich berührenden Oberflächen verursacht werden. Solche Schäden bleibt oft lange unbemerkt. Insbesondere bei hohen Temperaturen oder in korrosiven Umgebungen, kann diese Reibung langfristig zu Ermüdungsrissen und zum Ausfall von Bauteilen führen.

Lösungen:

Oerlikon Metco bietet Beschichtungslösungen, die hervorragende Eigenschaften gegen Reibkorrosion (Fretting) bieten. So verhindert zum Beispiel thermisch aufgespritztes Kupfer-Nickel-Indium das Reiben zwischen Schaufelfüßen und Scheibennuten von Gasturbinen.

Adhäsion

Wenn Oberflächen relativ zueinander gleiten, besteht die Tendenz, dass ein Werkstoff auf die Gegenfläche übertragen wird. Im schlimmsten Fall führt Adhäsionsverschleiß durch Kaltverschweißung zum Stillstand einer Maschine.

Lösungen:

Die hohen Drücke an den in der Öl- und Gasindustrie verwendeten Schiebern führen an Ventilsitz und Schieber zu Kaltverschweißungen und Adhäsionsverschleiß. Ohne eine effektive Oberflächenlösung würden diese Komponenten im Betrieb versagen. Die Adhäsion kann mit Beschichtungen bekämpft werden, die unähnliche Materialien und härtere Oberflächen bieten. Wir bieten eine Vielzahl von Oberflächenlösungen aus dem Bereich der Beschichtungs- und Diffusionstechnologie an, die auf spezifische Anwendungen abgestimmt sind. Diese Beschichtungen können mit einem Superfinish versehen werden, um auch bei Drücken von mehr als 138 MPa (20.000 psi) eine ausreichende Abdichtung des Schiebers zu gewährleisten.

Kolbenringe werden häufig mit einer Molybdän- oder molybdänhaltigen Legierung beschichtet, um Adhäsionsverschleiß zwischen den Ringen und der Zylinderwand zu verhindern.Damit lässt sich nicht nur den Gleit-, sondern auch der Adhäsionsverschleiß verringern. Molybdän wirkt von Natur aus schmierend und kann ein Anfressen des Motors verhindern helfen, falls zeitweise zu wenig Schmiermittel vorhanden ist.

Erosion

Erosion wird durch das Auftreffen fester oder flüssiger Partikel auf die Oberfläche eines Bauteils verursacht. Die Schwere des Verschleißes hängt stark von der Geschwindigkeit und Härte der Partikel sowie vom Auftreffwinkel ab. Alle diese Bedingungen müssen bei der Ausarbeitung einer Oberflächenlösung berücksichtigt werden.

Für Angriffe mit hohem Winkel bieten sich dicke duktile Beschichtungen an, die durch Aufschweißen oder thermisches Spritzen aufgetragen werden, um die Erosion zu mindern. Für Angriffe aus flachem Winkel werden sehr harte Beschichtungen bevorzugt.

Lösungen:

Die Schaufeln von Rauchgasabzugslüftern sind aufgrund der Flugasche in der Atmosphäre einer starken Erosion durch Feststoffpartikel ausgesetzt. Von Oerlikon Metco aufgetragene Beschichtungen schützen bei erhöhten Temperaturen diese Schaufeln effektiv vor der Erosion durch feste Partikel.

Verschiedene Bauteile in Pumpen unterliegen einem erosiven Verschleiß durch Partikel, die in schnell fließenden Flüssigkeitsströmen mitgerissen werden. Oerlikon Metco entwickelt Oberflächenlösungen, die diese Pumpenteile vor Erosion schützen und auf die Betriebsumgebung zugeschnitten sind, wobei häufig auch Korrosionseffekte bekämpft werden.

Kavitation

Kavitationsverschleiß tritt an Oberflächen mit Kontakt zu Flüssigkeiten auf, in denen Blasen, aufgrund von Druckunterschieden, an oder nahe der Oberfläche implodieren. Das Implodieren der Blasen in der Flüssigkeit führt zu heftigen Schlägen auf die Oberfläche trifft.

Kavitation lässt sich am wirkungsvollsten durch eine Neukonstruktion der Komponenten vermeiden, um entweder die Blasenbildung zu stoppen oder das Platzen der Blasen im Bereich der betroffenen Oberflächen zu verhindern. Beschichtungen können im Vorfeld einer Neukonstruktion eine vorübergehende Lösung bieten oder in Situationen eingesetzt werden, bei denen eine Neukonstruktion nicht durchführbar ist.

Lösungen:

Schiffspropeller und Pumpenlaufräder können unter bestimmten Bedingungen Kavitationseffekten ausgesetzt sein. Die Lösungen von Oerlikon Metco wirken intensiver Kavitation durch zähe, stark kaltverfestigende Werkstoffe entgegen, wie z. B. Legierungen auf Kobaltbasis. Diese werden mit Verfahren angewandt, die zu einer metallurgischen Verbindung führen. Bei leichter bis schwacher Kavitation lässt sich der Verschleiß durch Beschichtungen mit Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) reduzieren.

Abrasion

Abrasion kann zu sehr schnellem Verschleiß führen. Grundsätzlich unterscheidet man zwei primäre Mechanismen: Bei der Abrasion zwischen zwei Körpern kommt es durch Einwirkung einer harten, rauen Oberfläche an einer weichen Oberfläche zu Kratzern, Rissen oder Absplitterungen. Bei der Abrasion zwischen drei Körpern beschädigt ein harter dritter Körper eine oder beide Gleitflächen, in der Regel in Form von Sand oder Schmutz, der zwischen die Gleitflächen gelangt. Dieser Verschleiß kann durch eine gut auf dem Substrat haftende, harte Schicht minimiert werden.

Lösungen:

Rotoren in der Öl- und Gasindustrie, die zum Pumpen von Schlamm in den Bohrstrang verwendet werden, sind abrasiven Partikeln im Schlamm ausgesetzt. Die mit HVOF aufgetragenen Hartmetallbeschichtungen von Oerlikon Metco widerstehen effektiv der Abrasion, so dass diese Rotoren bis zu 10 Mal länger halten als Rotoren mit Hartchromschichten. Die im HVOF-Spritzverfahren erzeugte Oberfläche ist so glatt, dass sie nur minimal nachpoliert werden muss, wodurch sich die Kosten für die Nachbearbeitung dieser geometrisch komplexen Teile reduzieren lassen.

Die Schaufeln von Kaplanturbinen in Wasserkraftwerken sind durch Sand und andere Feinpartikel im Wasser extremem Verschleiß ausgesetzt. HVOF-Spritzlösungen von Oerlikon Metco verhindern die Abrasion an Schaufeln in Kaplanturbinen, so dass diese Jahre lang effizient arbeiten können, ohne dass eine Überholung oder ein Austausch erforderlich ist. Dadurch werden die Kosten für den Energieversorger in Form von Produktivitätsverlusten aufgrund von Ausfallzeiten und die Kosten für die Instandhaltung der Anlage erheblich reduziert.

Reibung

Reibung ist die Kraft, die der Bewegung zwischen zwei sich berührenden Oberflächen entgegenwirkt. Bei technischen Systemen besteht häufig die Notwendigkeit, die Reibung entweder zu verringern oder zu erhöhen. Die richtige Beschichtungslösung kann in beiden Fällen helfen.

Lösungen:

Auf Metalldecks, Laufstegen und Treppen können Antirutsch-Beschichtungen aufgetragen werden, um zu verhindern, dass das Personal ausrutscht und stürzt, selbst wenn die Metalloberfläche nass oder schmutzig ist. Die Lösungen von Oerlikon Metco können in der Werkstatt oder vor Ort mit Hilfe von tragbaren Geräten und Materialien angewendet werden.

In der Textilindustrie werden Fadenführungen aus Stahl oder Aluminium mit einer Beschichtung versehen, die für Verschleißfestigkeit, geringe Reibung, elektrische Isolierung und thermische Isolierung sorgt, da sich der Faden mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt. Oerlikon Metco bietet Beschichtungslösungen an, bei denen Keramiken durch thermisches Spritzen aufgetragen und in nachgeschalteten Verfahren veredelt werden. Die Beschichtungen tragen zu einer längeren Lebensdauer der Führungen bei, wodurch Kosten gesenkt und gleichzeitig die Qualität und Konsistenz des Endprodukts gewährleistet werden.

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