Plasmalichtbogenschweißen (PAW)und thermisches Spritzen sind beides Technologien zur Oberflächenvorbereitung von Materialien, die Ähnlichkeiten in Funktion und Anwendung aufweisen, sich jedoch hinsichtlich Verfahren, Materialien, Ausrüstung und Ergebnissen erheblich unterscheiden.
Nachfolgend sind die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Technologien aufgeführt:
Hauptähnlichkeiten
– Oberflächenverbesserung: Beide werden verwendet, um die Verschleiß-, Korrosions- und Hitzebeständigkeit von Materialoberflächen zu verbessern und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilherstellung, der Energiebranche und im Schwermaschinenbau eingesetzt.
– Materialspektrum: Beide Technologien können auf einer Vielzahl von Materialien eingesetzt werden, darunter Metalle, Keramik und Verbundwerkstoffe.
2. Zweck
– Verlängerung der Lebensdauer: Verlängerung der Lebensdauer von Teilen durch Aufbringen einer Schutzschicht auf die Oberfläche des Substrats.
– Reparatur und Aufarbeitung: Kann zur Reparatur verschlissener Teile verwendet werden, um deren ursprüngliche Funktion und Leistung wiederherzustellen.
3. Oberflächenmodifizierung: Beides kann verwendet werden, um die Leistung eines Materials durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung und Struktur der Oberfläche zu verbessern.
Hauptunterschiede
1. Prozessprinzip
- Plasma-Auftragschweißen (PAW)
– Wärmequelle: Durch die Verwendung eines Lichtbogens als Wärmequelle werden durch den Plasmalichtbogen hohe Temperaturen erzeugt, die das Plattierungsmaterial zum Schmelzen bringen und auf dem Grundmaterial ablagern.
– Funktionsweise: Das Plattierungsmaterial liegt in der Regel in Form von Schweißdraht oder Schweißpulver vor, welches durch Aufschmelzen eine feste metallurgische Verbindungsschicht auf der Oberfläche des Grundmaterials bildet.
– Ablauf: Der Plasmalichtbogen erhitzt die Oberfläche des Grundwerkstoffs lokal bis zum Schmelzpunkt, das Plattierungsmaterial reagiert metallurgisch mit dem Grundwerkstoff und bildet eine feste Schmelzschicht.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Wärmequelle: Verwendung einer Flamme, eines Lichtbogens oder eines Plasmas, um das gespritzte Material zu erhitzen, bis es geschmolzen oder halbgeschmolzen ist.
– Funktionsweise: Das Sprühmaterial, normalerweise in Form von Pulver oder Draht, wird durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom auf die Oberfläche des Substrats gesprüht, um eine mechanisch gebundene Schicht aus geschmolzenem Material zu bilden.
– Verfahren: Das Material kühlt während des Sprühvorgangs schnell ab und verfestigt sich zu einer Beschichtung, die Verbindung mit dem Substrat ist jedoch eher mechanischer als metallurgischer Natur.
2. Material- und Beschichtungseigenschaften
- Plasmalichtbogenschweißen (PAW)
– Materialauswahl: Geeignet für Schweißdraht, Schweißpulver und andere Materialien, üblicherweise für Metallmaterialien und Legierungen verwendet.
– Beschichtungseigenschaften: Bildet eine metallurgische Bindung, eine dichte und starke Beschichtung mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Verschleißfestigkeit.
– Schichtdicke: Es können dicke Schichten gebildet werden, die von wenigen Millimetern bis zu mehreren zehn Millimetern reichen.
- Thermisches Spritzen** **Thermisches Spritzen
– Materialauswahl: Zu den Materialtypen für Pulver oder Drähte gehören Metalle, Keramik, Kunststoffe usw.
– Beschichtungseigenschaften: Bildet eine mechanische Bindung, die Beschichtung ist weniger dicht, kann aber behandelt werden, ohne die Beschaffenheit des Untergrunds zu verändern.
– Schichtdicke: Die Schichtdicke ist im Allgemeinen dünn, meist zwischen einigen zehn Mikrometern und einigen Millimetern.
3. Prozessbedingungen
- Plasmalichtbogenschweißen (PAW)
– Temperaturregelung: Bei meist hohen Arbeitstemperaturen von bis zu mehreren tausend Grad Celsius ist eine präzise Regelung der Lichtbogentemperatur erforderlich.
– Umweltanforderungen: Wird normalerweise in einer Schutzgasumgebung wie Argon durchgeführt, um Materialoxidation und -verunreinigung zu verhindern.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)**
– Temperaturkontrolle: Das Sprühen bei niedrigeren Temperaturen kann in atmosphärischen Umgebungen mit Temperaturen von Hunderten bis Tausenden von Grad Celsius durchgeführt werden.
– Umweltanforderungen: Geringere Umweltanforderungen, kann in offenen Umgebungen mit größerer Prozessflexibilität betrieben werden.
4. Ausstattung und Kosten
- Plasmalichtbogenschweißen (PAW)
– Komplexität der Ausrüstung: Die Ausrüstung ist komplexer, erfordert ein hochpräzises Steuerungssystem und professionelle Bediener, die Ausrüstungs- und Wartungskosten sind höher.
– Kosten: Höhere Anfangsinvestitions- und Betriebskosten, geeignet für Anwendungen mit hoher Wertschöpfung.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Gerätekomplexität: relativ einfache Geräte, flexibler Betrieb, geringe Wartungskosten.
– Kosten: relativ niedrig, geeignet für die großflächige Behandlung und Oberflächenbeschichtung verschiedener Substrate.
5. Anwendungsbereiche und Grenzen
- Plasmalichtbogenschweißen (PAW)
– Anwendungsbereiche: Geeignet für Teile, die eine hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit erfordern, wie etwa Motorteile, Turbinenschaufeln usw. Einschränkungen: Aufgrund der Komplexität und Kosten für hochwertige und kritische Teile verwendet.
– Einschränkungen: Eingeschränkt durch die Komplexität und die Kosten der Ausrüstung, wird hauptsächlich zur Oberflächenverstärkung hochwertiger und kritischer Teile verwendet.
- Spritzen (Thermisches Spritzen)
– Anwendung: Geeignet für die Behandlung großer Oberflächen, wie zum Beispiel Korrosionsschutz von Rohren, Oberflächenreparatur von Maschinenteilen usw. Einschränkungen: Aufgrund der Tatsache, dass die Beschichtung mechanisch gebunden ist, wird sie hauptsächlich zur Oberflächenverstärkung hochwertiger und kritischer Teile verwendet.
– Einschränkungen: Da die Beschichtung mechanisch gebunden ist, sind die Beschichtungsstärke und Abriebfestigkeit gering und sie ist für Anwendungen geeignet, die keine hohe Bindungsstärke erfordern.
Abschluss
Plasma-Auftragschweißen und -Spritzen bieten ihre Vorteile in der Oberflächenbehandlung. Plasma-Auftragschweißen eignet sich für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern, während Spritzen durch Flexibilität und Wirtschaftlichkeit überzeugt. Die Wahl der Technologie hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen, dem Kostenbudget und den gewünschten Leistungsmerkmalen ab.
Veröffentlichungszeit: 28. Juni 2024