Dichtsitze haltbar machen durch Innenbeschichtung

In anspruchsvollen industriellen Anwendungsumgebungen leistet die Korrosionsbeständigkeit von Rohrleitungen, Pumpen oder Armaturen einen wesentlichen Beitrag zur Anlagenverfügbarkeit und Betriebssicherheit. Aggressive Medien und wechselnde Betriebszustände bedeuten eine extreme Beanspruchung dieser Bauteile. Durch Laserauftragschweißen mit Pulverzufuhr können Materialeigenschaften und belastete Bauteile gezielt optimiert werden. Auch der Wiederaufbau beschädigter Strukturen ist mit diesem Verfahren möglich. Der lokal eng begrenzte Wärmeeintrag sorgt bei minimalem Bauteilverzug für eine hohe Präzision der Beschichtung.

Der Laserstrahl schmilzt die Randschicht der Bauteiloberfläche und das per Düse aufgestrahlte Pulver an und verbindet beide schmelzmetallurgisch zu einer dichten Schicht mit geringer Aufmischung. Schichtdicken ab wenigen Zehntel Millimetern ermöglichen einen endkonturnahen Auftrag, sodass der Nachbearbeitungsaufwand auf ein Minimum reduziert wird. Bislang verhinderten bei Dichtungen, Dichtringen oder Ventilen die geringen Innendurchmesser und großen Bearbeitungstiefen den effizienten Einsatz von Standardoptiken. Mit der Innenbearbeitungsoptik iClad gehört dieses Problem der Vergangenheit an. Ab 30 Millimetern Innendurchmesser deckt sie mit Härten, Beschichten und Legieren das gesamte Spektrum der Innenkonturbearbeitungen ab.

Zwei Beispiele für stark beanspruchter Dichtbereiche zeigt die Stärken dieser Optik. Bei beiden sollte eine Korrosionsschutzbeschichtung aus einem hochfesten, nickelbasierten Werkstoff aufgebracht werden. Ein Bauteil schloss die Bearbeitung mit Standardoptiken durch seinen Innendurchmesser von 80 Millimetern und der zu bearbeitenden Bauteilfläche in 450 Millimetern Tiefe aus. Diese Tiefe verhinderte auch den Einsatz einer Innenbeschichtung mit Plasma. Bei dem anderen Bauteil hätte die 120-Millimeter-Öffnung bei geringer Bearbeitungstiefe den Einsatz einer herkömmlichen Optik gerade noch erlaubt. Die geforderte Bearbeitung lag jedoch in 60 Millimeter Tiefe und wies zudem eine nicht symmetrisch konkav gebogene Innenkontur auf, die durchgängig beschichtet werden sollte. Für die kompakt gebaute Optik war diese Herausforderung gut zu meistern. Ihr filigraner Laserkopf wurde in die Öffnung geführt und folgte dort in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess – also ohne Umspannen des Bauteils – der gewünschten Kontur.

Alle notwendigen Baugruppen für Strahlführung und -formung sowie für die Zufuhr der Prozessmedien sind in dem miniaturisierten Gehäuse der Optik integriert. Obwohl auch die Pulverzufuhr im Gehäuse untergebracht ist, beträgt der Außendurchmesser der filigransten Optik nur 27 Millimeter. Der modulare Aufbau aus Düse, Hauptkörper und Faseraufnahme lässt das Anschließen größenmäßig abgestimmter Bearbeitungsköpfe zu. Die integrierte Kühlung schützt die optischen Komponenten vor Überhitzung, sodass der Bearbeitungskopf auch den Belastungen industrieller Dauereinsätze standhält. Ein interner Optikschutz verhindert Beschädigung oder Verschmutzung durch Partikelablagerung. Zur Beschichtung dreht sich das zu bearbeitende Rohr um den feststehenden Bearbeitungskopf. Je nach Lage des Arbeitspunktes wird dieser mit entsprechenden Düsen bestückt. Der Abstand vom Bearbeitungskopf zum Bearbeitungspunkt auf dem Bauteil beträgt zwischen fünf und zwölf Millimetern. Alle Innenbearbeitungsoptiken haben eine optionale Kameraanbindung, die die Justierung oder Prozessbeobachtung während der Beschichtung erleichtert.

Zur Korrosionsschutzbeschichtung der hoch belasteten Innenflächen der Dichtringe setzte Pallas auf eine 42-Millimeter-iClad mit 500 Millimetern Eintauchtiefe. Trotz der beschränkten Zugänglichkeit und großen Tiefe der zu bearbeitenden Flächen konnten sie mit hoher Präzision und Effizienz auftraggeschweißt werden. In die Partnerschaft mit GTV Verschleißschutz bringt Pallas führende Bearbeitungstechniken und über Jahrzehnte gewachsenes Branchen-Know-how mit und GTV bringt ein globales Vertriebs- und Servicenetz ein. Die Entwicklung, Auslegung und Produktion der Optiken erfolgt, insbesondere bei Individualauslegungen, federführend durch Pallas. ck