DD272314A1

DD272314A1 - Verfahren zum thermischen spritzen von schutzschichten gegen korrosions-, abrasions-, gleitverschleiss- und stossbeanspruchung

Info

Publication number: DD272314A1
Application number: DD31593288A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Kretzschmar; Volker Hermann; Manfred Heisler; Gerd Zindler
Original assignee: Pumpen & Verdichter Veb K
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-10-04
Also published as: CN1038626A

Abstract

Verfahren zum thermischen Spritzen von Schutzschichten gegen Korrosions-, Abrasions-, Gleitverschleiss- und Stossbeanspruchung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schutzschichten zur Erhoehung der Standzeit. Ziel ist es, die Standzeit zu erhoehen und das Verfahren muss fuer die Fertigung und Regenerierung geeignet sein. Aufgabe ist es, die Standzeiten von gespritzten Keramikschichten zu erhoehen und das aufwendige Aufschmelzen der selbstfliessenden Ni-Cr-Br-Legierungen zu vermeiden. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass ein Metallegierungsstuetzgeruest gegen Stoss-, Abrasions-, Gleitverschleiss- und Korrosionsbeanspruchung mit fliessenden Uebergaengen thermisch gespritzt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dl· Erfindung betrifft ein Verfahren ium Herstellen von Schutt schichten, mit denen die Standtelt von Maschinen· und Dichtelementen bei Beanspruchung gegen Korrosion, Abrasion, Gleitverschleiß und Stoß erhöht wird. Das Verfahren Ist für die Fertigung und das Regenerieren vorgesehen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es Ist bekannt, daß die auf Korrosion, abraslven Verschleiß und Stoß beanspruchten Teile, wie WellenschuUhülsen, mittels thermischen Spritzena mit aelbstflleßenden NI-Cr-B-SIC-Leglerungen und nachfolgenden Auf· und Einschmelien der Spriuschlchi Im Wlrmefeld, wie Flammen, Schutigas· oder Vakuum-Qlühofen, durch induktives Erwärmen oder Laser geschüttt werden. Der Aufwand für diese Technologien und das Risiko sind sehr hoch. Außerdem kann nicht jeder erforderliche Grundstoff verwendet werden, i.B. nicht martensitlscher Chromstahl, der aber wegen seiner Eigenschaften für Korrosions· und Stoßbeanspruchungen geeignet ist und nur noch gegen Verschleißbeanspruchungen ge«-hützl werden müßte. Es Ist ferner bekannt, daß plasmagespritite Keramikschichten, t. B. aus Cr₁Oj, für o.g. Zwecke empfohlen werden. Der Nachteil derartiger Schichten ist, daß sie nur physikalisch-mechanisch auf dem aufgerauhten Haftgmnd haften und bei schlagartigen Beanspruchungen wahrend des Transportes, beim Einbau der meist schweren Teil« mul im B Jtrleb beschldigt werden. Es können Riss· und Schlchtausplatiungen entstehen, die den weiteren Einsati ausschließen bzw. ium Ausfall der gesamten Maschine führen.

Bei hoher Verschleißbeanspruchung werden weiterhin Wolframkarbidschichten mit Zusätzen von 28% Nl-Cr-B-Sl-Leglerungen benutzt. Die Aufgab· des Nl-Cr-B-Si-Zusatzes ist hler, des Zersetzen des Wolframkarbides Im Plasmaatrahl iu vermindern. Solch· Schichten können nicht bei Korrosionsbeanspr*t lungen eingesetzt werden.

Bei Hochtemperaturkorrosion werden ium Haften und Ausgleichen des Wärmeausdehnungskoeffizienten der thermisch gespritzten KeramikschicM ZrOi mit 20% Zusatz von MgO, vorher eine Haftgrundschicht aus NiCr 80.20 oder Nickelalumlnld 95% Ni, 5% Al, vorgespritzt. Danach folgt eine Keramikspritzschicht mit oder ohne NiCr 80.20-Zumischen zum Keramikpulver und danach die Keramikdeckschicht.

Es ist bekannt, beim Plasmaspritzen die Pulverzuführung In oder unmittelbar vor der düsenförmigen Anode vorzunehmen, wobei der Pulverstrom bei schweißschmelzenden Hartstoffpulvern bla zu 10% gegen den Plasmastrom (nach hinten) gerichtet ist, wlhrend leichter schmelzend· Metfile im 90*-Wlnkel oder mit leichter Neigung In Richtung dea Plasmastrahles zugeführt werden. Der Nachteil für die Zuführung in der düsenförmigen Anode besteht im hluf igen Zusetzen der Pulverzuführungsöffnung und führt damit zur Unterbrechung dea Spritzvorganges. ReI der lußeren Zuführung des Spritzpulvers unmittelbar vor der Anode gelangen die Pulverteilchen Immer in den heißen Kernstrahl dea Plasmas, leicht schmelzende Legierungen werden dabei zersetzt. Dadurch verändern sich negativ die Eigenschaften der vorgesehenen Werkstoffe. Daher werden bisher die gefährdeten Werkstoffe mit einem aufwendigen Verfahren umhüllt, z.B. Hartmetalle mit Kobalt oder Nickel.

Ziel der Erfindung

Er ist das Ziel der Erfindung, die Standzeit der Maschinen· und Dichtelemente mit Korrosions·, Abrasions·, Gleitverschhiß- und Stoßbeanspruchung wesentlich zu erhöhen. Das Verfahren muß für die Fertigung und Regenerierung geeignet sein.

Darlegung dtt Wesens der irflndung

D«r Erfindung liegt dl· Aufgib· lugrund·, ein Verfahren ium thermische Spritten ium Standteiterhöhon von Maschinen· und Dichtelementen mit Korrosion!·, Aeration··, Gleitverschleiß· und 8toßb< mspruchung tu entwickeln, wobei dl· Stand! «lt«n von gosprittten Keramlkachichten wauntllch erhöht werden. Außerdem soll du aufwendige Aufachmelien der selbstfließenden NiCr-Br-Legierungen, wo· nicht bei allen technlich Interessanten Grundstoffen anwendbar Ist, vermieden werden. Erfindurgsgemlß wird das Verfahren für Korrosion·, Abrasion·, QleltverschleiB und Stoß beanspruchte Teil· dadurch gakcnnioichnet, daß ein Metalleglerungsstütigerüst gegen Stoß·, Abrasions-, Qlaitverachlelß· und Korr jsionsbeanspruchung und Keramik gegen Korrosions· und Qleltbeanspruchung mit fließenden Übergingen thermisch geiprlut wird, vorgeschlagen. Als Metellgerüst wird eine eelbstfließenrio NICr-BSIC-Leglerung mit einer Harte von 46 bis BB HRC und einem Schmeltberelch von 1060-1200'C yetrfliint von dem Keramikwerkstoff, ι. B. AI₁O₁, thermite'· getprlttt, wobei eine Haftgrundiprltiung mit der Mlbttfli«ße.iden N¹ Cr-B-Sl-C-Leglerur» j erMjt, der Im weiteren Verlau' Ίο» Sprlueni ein zunehmender Keramlkentou mit flleßondem Überging tit tu olner Menge von 60-70% tugegoben wlru.

Zum Plasmaspritteii dietos MeullegiPtui.gsstüttyerüstes und der eingelagerten Keramikteilchen werden Keremlksprlttpulvertuführungssteli) und dn UU das selbstfließende Material voneinander getrennt. Das lettt&r« wird in den Temperaturbereich des Plasmastrahle· von 3000-8000'C mit etwa 20-60m/s tugeführt.

AusfOhrup^tbelsplel

Schuttschichten von Wellenschutthülsen mit 180mm Durchmesser auf Pumpenwellen, die In korrodierenden aggressiven Medien laufen, die durch Schmutt· und Sandteilchen verunreinigt sind, und durch Druck gegen des Peckungsmeterlal ein Austreten des Fördermedium! verhindern, werden durch Platmaspritton in folgender Weise hergestellt. Zunächst wird eine Plasmahaftgrundspritiung mit der selbstfließenden Legierung Ni-Cr-B-Sl-C einer Korngröße von 40-100pm mit folgender Zutammensettung 0,4SC; 10,5% Cr; 2,1 % B; 2,3% Si; 3,6% Fe; Rest Nl und einer HIrIe in einer Schichtdicke von etwa 0,08 mm und einem Sprittabstand von 60-eOmm vorgenommen. Danach wird während des Sprittens mit dieser Legierung der Spritthbstand auf 180mm erhöht, und nach etwa 6 s ein tweiter Pulverförderer tugeschaltet, der über eine andere Pulvertuführstelle en der Anode 50-70% AI,Oj-TiOi-Pulvor einer Korngröße von 20-60Mm tuführt, bis eine etwa 0,8 mm dicke Qesemtschicht entsteht. Dabei wird die Plaimn'ar <el mit einem Luftstrahl vcm Werkstück ebgelenkt, um ein starkes Aufhellen des Bauteiles tu vermeiden. Die Zuführttello für r js als Metallegierungsgerüst verwendete Ni-Cr-B-Sl-C-Pulver befindet sich 20mm vor der düsenförmlgen Anode und ist um 20* in Richtung des Plasmastrahles geneigt, wobei eine Pulverbeschleunigung von 25m/s gewählt wird, damit das Pulver in einen Plasmasprittboreich von 4000'C gelangt und ein Zersetton dor Legierung verhindert wird. Die Korngröße der selbstfließenden Legierungen sollte tweifach größer eis die dos Keremikpulvers sein. Die c'uführstelle des Keremikpulvers befindet sich üblicherweise unmittelbar vor der düsenförmlgon Anode. Der Betriebselnsatt dor mit diener Schuttschicht versehenen Hülsen telgte kelno Abplattungen bei Trensport, Montage und Betrieb, wie sie bei reinen Keramlkspritischlchten bekennt sind, die turn vorieitigen Ausfall des gesemton Aggregates führen. Preßwasserplunger aus Stahl C45,90mm Durchmesser, Beschichtungslänge 800mm, waren vor Korrosion, Qleit-Verschlelß und Abrieb durch mit dem Preßwasser mitgeführte feste Teilchen tu schütten

Hierfür wurde folgende Technologie vorgeschlagen:

— Strahlen mit Hartgußkies mit 1 bis 2mm Korngröße

• - Abblasen eventueller Staubrückstände und Aufholten des Plungers mit sireny neutral eingestellter Flamme der Draht-Flammsprittpistole oder eines Vorwärmbrenners bei drehendem Plunger

— Heftgrundspritten mit Draht-Flammspritipistole mit flexiblen Corddraht fur Ni-Cr- BSl-C-Leglerung mit 60 HRC bei Sprittobstand 50mm, Vorschub der Pistole lOOcm/min, Umfangsgeschwindigkeit 15m/min, Drohiohl 64 U/min, Schichtdicke etwa 0,05mm, d.h. 2 Durchgänge

— Erhöhen des Spritiabstandes während des Sprittens auf 180mm Innerhalb von etwa 80s, dabei Verringern der Vorsv-^ubgoschwindigkeit auf 30cm/min und Zuschalten der vo.her für eh Vulumenverhältnis 50% NI-Cr-B-SICLoglerung und 50% Ai₁Oj- 2,5% TiOj vorbereitete /weite Draht-Flammspriuplstolo als Übergangstone Haftgrund-Schlcht. Spritten in 2 Durchgängen bei der vorstehend genannten Drehiahl

— Spritten der eigentlichen Schutischichl mit gleichteitig twei Drahtsprittpistolen auf d!»; leiche Auftreffstelle, dabei wird eir.o Pistole für einen Volumenanteil in der Sprittschlcht eus 65% AI₁Oi- 2,5%TiO, und die zweite Pistole für einen VolumenanU I von 35% NI-Cr-B-SiCLeglerung eingestellt. Got prittt wird jettt eine Schichtdicke von etwa 0,9mm, d.h. mit Schleiftugabe wird eine Gesamtschichtdicke von 1 mm aufgesprittt.

— Des Bearbeiten der Hafistoffschicht erfolgt mit Slllzlumkarbidschleifkörporn im Einstochverfahren. Dor Feinschliff des Plungers wird mit Diemantschleifkörpern vorgenommen.

— Die so hergestellten Preßwasserplunger entsprechen vollkommen don früher mit teuren Schutzgas-Glühöfen eingeschmolzenen, durch Aufspritten von teuren Wolframkarbidpulvor 75% WC-Co 12 + 25% Ni-Cr-B-Si-Logierungspulver. Es konnten bis tu 80% Kosten eingespart werden.

Claims

1. Verfahren zum thermischen Spritzen von Schutzschichten gegen Korrotion··, Abrasion··, Gleitverschleiß- und Stoßbeanspruchung, gekennzeichnet dadurch, daß ein Metatleglerungsitützgerüst gegen Stoß·, Abrasion··, Qleltverechleiß- und Korrosionsbeanspruchung mit fließenden Übergingen thermisch gespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Metallegierungsstützgerüst eine selbstfließende Ni Cr-B-Sl-C-Leglerung mit einer Hörte von 46 bis 65 HRC und einem Schmelzberelch von 1050 bis 1160 ⁰C getrennt vom Keramikwerkstoff Aluminiumoxid 20 bis 25 mm vor der dusenförmigen Anode de· Plasmatron· mit einer Einblasgescl iwindigkcit vor· 20 bis 60 m/s In den Plesmastrahtberelch von 3000-6000⁰C gelangt, wobei die Korngröße der selbstfließenden Legierung zweifach größer ist, als die des Keramikpul 'ere

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst eine Plasma· Haftgrundspritzung mit der Nl-Cr-B-Sl-C-Leglerung erfolgt, der im weiteren Verlauf des Spritzons ein zunehmender Keramikanteil mit fließendem Übergang bis zu einer Menge von 60 bis 70% zugegeben wird.