Verschleißfeste Beschichtungen für Stahl

Verschleißfeste Beschichtungen für Stahl sind technische Oberflächenschichten, die zur Verbesserung der Abriebfestigkeit aufgetragen werden, Erosionsbeständigkeit, und Lebensdauer von Stahlbauteilen. Anstatt ganze Strukturteile durch Materialien mit hoher Härte zu ersetzen, Die Beschichtungstechnologie ermöglicht es Herstellern, die Oberflächenleistung zu verbessern und gleichzeitig die Kernfestigkeit und Schweißbarkeit beizubehalten.

Diese Beschichtungen werden häufig im Bergbau eingesetzt, Zement, Stromerzeugung, Stahlproduktion, und Schüttguttransportindustrien.

1. Auftragsschweißen (Auftragsschweißverfahren)

Das Auftragschweißen ist eine der gebräuchlichsten Fertigungsmethoden zur Herstellung verschleißfester Beschichtungen.

Prozessprinzip:

Ein hochlegierter Schweißdraht oder Fülldraht wird mittels Lichtbogenschweißverfahren auf eine Grundplatte aus Weichstahl aufgebracht. Die abgeschiedene Schicht enthält Karbide mit hohem Chromgehalt oder komplexe Legierungskarbide, die für eine hervorragende Härte sorgen.

Gängige Schweißmethoden:

• Unterpulverschweißen (GESEHEN)

• Offenes Lichtbogenschweißen (Adler)

• Gas-Metalllichtbogenschweißen (GMAW)

• Fülldrahtschweißen (FCAW)

Merkmale:

• Oberflächenhärte: typischerweise 55–65 HRC

• Starke metallurgische Verbindung zwischen Beschichtung und Grundstahl

• Geeignet für große Flächen

• Anpassbare Overlay-Dicke (3–20 mm oder mehr)

Anwendungen:

• Rutschenauskleidungen

• Brecherkomponenten

• Lüfterblätter

• Auskleidungen für Zementmühlen

Durch die Hartauftragung entsteht eine Verbundverschleißplatte mit struktureller Festigkeit und extremer Abriebfestigkeit.

2. Thermische Spritzbeschichtung

Durch thermisches Spritzen werden geschmolzene oder halbgeschmolzene Materialien auf eine vorbereitete Stahloberfläche aufgetragen.

Gängige thermische Spritztechnologien:

• Plasmaspritzen

• Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffbrennstoff (HVOF)

• Flammspritzen

• Lichtbogenspritzen

Prozessschritte:

1. Oberflächenvorbereitung (Sandstrahlen für Rauheit)

2. Erhitzendes und beschleunigendes Beschichtungsmaterial

3. Auf den Untergrund sprühen

4. Kühl- und Abschlussbehandlung

Vorteile:

• Minimaler Wärmeeintrag im Vergleich zum Schweißen

• Geringe Verformung des Grundmetalls

• Geeignet für Präzisionsbauteile

• Hervorragende Beständigkeit gegen abrasiven und erosiven Verschleiß

Diese Methode wird häufig für Wellen verwendet, Rollen, Pumpenteile, und rotierende Ausrüstung.

3. Laserauftragschweißen

Das Laserauftragschweißen ist eine fortschrittliche Technologie der Oberflächentechnik.

Prozessbeschreibung:

Ein hochenergetischer Laserstrahl verschmilzt Legierungspulver mit einer dünnen Schicht des Stahlsubstrats, Es entsteht eine dichte metallurgische Verbindung.

Eigenschaften:

• Präzise Wärmekontrolle

• Minimale Verdünnungsrate

• Geringe Verformung

• Feine Mikrostruktur

• Hervorragende Haftfestigkeit

Das Laserauftragschweißen ermöglicht eine genaue Steuerung der Beschichtungsdicke und eignet sich für hochwertige Komponenten, die eine präzise Verschleißfestigkeit erfordern.

4. Herstellung von Chromkarbid-Overlay-Platten

Chromkarbid-Überzug (CCO) Platten werden durch automatisierte Schweißsysteme hergestellt.

Herstellungsprozess:

• Vorbereitung der Grundplatte

• Automatisierte mehrschichtige Schweißabscheidung

• Kontrollierte Kühlung

• Oberflächenveredelung und Glättung

Die Deckschicht enthält harte Chromkarbide, die in einer martensitischen Matrix verteilt sind, Bietet eine hervorragende Gleitabriebfestigkeit.

Diese Platten werden üblicherweise verarbeitet:

• Trichterauskleidungen

• Förderbandauskleidungen

• Rohrauskleidungen

• Industrielle Verschleißplatten

5. PTA (Plasmaübertragener Lichtbogen) Schweißen

Das PTA-Schweißen ist ein Präzisionsauftragsverfahren für Hochleistungsbeschichtungen.

Prozessvorteile:

• Geringe Verdünnung

• Starke metallurgische Bindung

• Gleichmäßige Beschichtungsstruktur

• Hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit

PTA wird häufig angewendet:

• Ventilsitze

• Extruderschnecken

• Rollen

• Hochleistungs-Industriewerkzeuge

6. Oberflächenvorbereitung und Qualitätskontrolle

Unabhängig von der Beschichtungsmethode, Eine ordnungsgemäße Oberflächenvorbereitung ist unerlässlich:

• Entfetten

• Sandstrahlen oder Kugelstrahlen

• Entfernung von Oxiden und Verunreinigungen

Die Qualitätsprüfung umfasst typischerweise::

• Härteprüfung (HRC oder HV)

• Schichtdickenmessung

• Ultraschallprüfung der Klebeintegrität

• Sichtprüfung auf Risse oder Mängel

Eine ordnungsgemäße Prozesskontrolle gewährleistet Haltbarkeit und konstante Beschichtungsleistung.

7. Auswahl des Beschichtungsverfahrens

Die Wahl der richtigen verschleißfesten Beschichtung hängt davon ab:

• Art der Abnutzung (gleiten, Auswirkungen, Erosion, oder kombiniert)

• Betriebstemperatur

• Erforderlicher Härtegrad

• Bauteilgeometrie

• Budget und Produktionsumfang

Allgemeine Hinweise:

• Große flächige Strukturen → Auftragsschweißen

• Präzisionsbauteile → Laserauftragschweißen oder HVOF

• Starker Gleitabrieb → Chromkarbid-Auflagen

• Auswirkungen + Abrieb → Legierungsauftragssysteme