In der Gummi-, Kunststoff- und Verbundwerkstoffindustrie zählt der Innenmischer zu den wichtigsten Anlagenteilen. Sein Rotor, der unter kontinuierlich hohen Temperaturen, hohem Druck und starken Scherkräften arbeitet, ist starkem abrasivem Verschleiß ausgesetzt. Mit der Zeit kommt es an den Rotorschaufeln zu fortschreitendem Verschleiß, Materialermüdung und abnehmender Oberflächenhärte. Mit zunehmendem Spalt und instabilem Materialfluss kann der Innenmischer einen höheren Energieverbrauch, Vibrationen und sogar unerwartete Stillstände aufweisen.
Daher sind die Verbesserung der Rotoroberflächeneigenschaften, die Erhöhung der Verschleißfestigkeit und die Verlängerung der Lebensdauer der Anlagen zu wesentlichen Zielen sowohl in der Fertigung als auch in der Wiederaufbereitung geworden.
Arbeitsbedingungen und Herausforderungen von Innenmischerrotoren
Innenmischrotoren – wie beispielsweise die Bauarten Banbury und Intermix – müssen beim Mischen von Gummi extremen Bedingungen standhalten:
- Abrasive Partikel wie Ruß, Siliziumdioxid, Zinkoxid und Additive prallen ständig auf die Rotorblattoberflächen und schleifen sie ab.
Der Rotor ist gleichzeitig hohen Scherspannungen, erhöhter Temperatur und engem Kontakt mit der Mischkammerwand ausgesetzt, was zu Ermüdungsrissen und Oberflächenabplatzungen führt.
- Herkömmliche Reparaturverfahren wie lokales Schweißen oder Wärmebehandlung bieten nur eine begrenzte Haltbarkeit und erfordern häufige Wartung.
Diese Herausforderungen unterstreichen den Bedarf an einer Oberflächenhärtungsmethode, die eine hohe Härte, Zähigkeit, Scherfestigkeit und langfristige Betriebsstabilität bietet.
Was ist PTA-Schweißen (Plasma Transferred Arc)?
Plasma-Lichtbogenschweißen (PTA)ist eine fortschrittliche Oberflächenlegierungs- und Verstärkungstechnologie.
Mithilfe eines Hochenergie-Plasmabogens werden Metallpulver – beispielsweise Legierungen auf Nickelbasis, Legierungen auf Kobaltbasis oder WC/Ni-Verbundwerkstoffe – aufgeschmolzen und präzise auf die Rotoroberfläche aufgebracht. Nach dem Erstarren bildet das Material eine dichte, fehlerfreie Legierungsschicht mit einer starken metallurgischen Verbindung zum Rotorsubstrat.
Wichtigste Vorteile des PTA-Schweißens
- Starke metallurgische Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat;
- Einstellbare Beschichtungsdicke, typischerweise 0,8–3 mm;
- Niedrige Verdünnungsrate und einheitliche Mikrostruktur;
- Kompatibilität mit automatisierten oder robotergestützten Systemen für eine stabile Produktion.
PTA-Schweißen hat sich daher zu einer der zuverlässigsten Oberflächenverfestigungstechniken zur Verbesserung der Haltbarkeit von Innenmischrotoren entwickelt.
Grenzen herkömmlicher Rotorreparaturmethoden
Obwohl Auftragschweißen, thermisches Spritzen und Oberflächenhärtung häufig zur Verbesserung der Rotorverschleißfestigkeit eingesetzt werden, weisen diese Verfahren oft folgende Nachteile auf:
Schwache mechanische Bindung, wodurch die Beschichtung unter hoher Belastung zum Abblättern neigt;
•Hohe Verdünnung, wodurch die Härte und Verschleißfestigkeit der Legierung sinken;
•Thermische Verformung, die die Maßgenauigkeit beeinträchtigt;
•Relativ kurze Lebensdauer, was zu wiederholten Reparaturen und kostspieligen Ausfallzeiten führt.
Diese Einschränkungen veranlassen die Branche, eine fortschrittlichere und wirtschaftlichere Verstärkungslösung einzuführen.
Anwendungsprinzipien des PTA-Schweißens an Innenmischerrotoren
Das PTA-Schweißen wird an den kritischsten und verschleißintensivsten Stellen des Rotors angewendet:
•Vorderkanten und Seitenflächen von Wendelschaufeln;
•Rotorendflächen, die mit der Mischkammer in Kontakt stehen;
•Zonen mit hoher Reibung und hoher Stoßbelastung, in denen der Materialfluss am aggressivsten ist.
Während des Prozesses wird Legierungspulver in den Plasmabogen eingespeist, schmilzt sofort und verschmilzt mit der Rotoroberfläche.
Die so entstandene Beschichtung bietet eine hohe Härte, verbesserte Scherfestigkeit und gleichbleibende Oberflächenqualität und gewährleistet so einen stabilen Rotorbetrieb während kontinuierlicher Mischzyklen.
Leistungsvorteile der PTA-Verstärkung
Die PTA-Oberflächenverfestigung verbessert die Gesamtleistung von Innenmischrotoren signifikant:
- Oberflächenhärte: HRC 55–65, anpassbar durch Legierungsauswahl;
- Verschleißfestigkeit: Die Lebensdauer wird um das 3- bis 6-fache verlängert;
- Haftfestigkeit: Über 70 MPa, wodurch eine langfristige Haftung gewährleistet wird;
- Betriebliche Effizienz: Glattere Rotoroberflächen verbessern den Materialfluss und steigern die Mischleistung um etwa 10 %.
Dank der PTA-verstärkten Oberfläche bleibt der Rotor auch unter extremen Betriebsbedingungen stabil, wodurch die Häufigkeit von Stillständen reduziert und die Wartungskosten gesenkt werden.
Abschluss
Für Innenmischerrotoren, die unter starker Verschleiß- und Scherbelastung arbeiten, bietet das PTA-Plasma-Transfer-Lichtbogenschweißen eine leistungsstarke und kostengünstige Lösung zur Oberflächenverstärkung.
Ob bei der Herstellung neuer Rotoren oder bei der Wiederaufbereitung verschlissener Bauteile – die PTA-Technologie bietet deutliche Verbesserungen in Verschleißfestigkeit, Betriebsstabilität und Lebensdauer.
Shanghai Duomu Industrial Co., Ltd.bietetkundenspezifische PTA-SchweißoberflächenlösungenWir bieten maßgeschneiderte Legierungssysteme und optimierte Prozessparameter an, um unseren Kunden zu helfen, die Anlageneffizienz und langfristige Zuverlässigkeit zu maximieren.
Veröffentlichungsdatum: 14. November 2025