Beispiel Salzindustrie:

Erhebliche Standzeiterhöhung von Anlagen
durch thermische Beschichtung

Jedes Industrieunternehmen strebt nach höherer Wirtschaftlichkeit durch längere Maschinenstandzeiten. Durch den Einsatz moderner Oberflächentechnologie lassen sich hier oft erstaunliche Ergebnisse erzielen.

Verfahren des thermischen Spritzens haben sich als wirtschaftlich und technisch äußerst vorteilhaft erwiesen. Für die Behandlung von Werkstücken beliebiger Größe und Form geeignet, zeichnen sie sich durch geringen Verzug, variable Beschichtungsstärken und eine breite Auswahl an Spritzwerkstoffen aus.

In einigen Branchen sind die Produktionsanlagen besonders starken Belastungen ausgesetzt - zum Beispiel in der Salzindustrie. Bei der Südwestdeutsche Salzwerke AG sorgt die Tochtergesellschaft HT-Metall-Schutz GmbH für die Instandhaltung der Betriebsanlagen. Im rauhen Bergwerksbetrieb erprobt, hat diese ein umfangreiches Know-how im Bereich Korrosions- und Verschleißschutz erworben. Unter anderem beschichtet sie V4A-Lochbleche für Sieb-Schnecken-Zentrifugen, in denen nasses Industriesalz mechanisch entwässert wird. Dank einer 1 mm dicken, flammgespritzten Schicht aus einer metallischen Hartlegierung erhöhte sich die Standzeit der Anlagen um das 20fache.

Wirksamer Verschleißschutz

Weit über 2 Millionen Tonnen Steinsalz pro Jahr fördert die Südwestdeutsche Salzwerke AG (SWS) in Heilbronn. Den Rohstoff verarbeitet sie zu Siede-, Gewerbe-, Auftau- und vor allem Industriesalzen, die zur Herstellung von Chlor, Natronlauge, Natrium, Soda, Salzsäure, Natriumsulfat etc. erforderlich sind. Dabei droht den Maschinen und Anlagen zu Gewinnung, Zerkleinerung, Absieben und Weiterverarbeitung des Salzes schneller Verschleiß durch Korrosion und Abrasion. Umso wichtiger sind vorbeugender Oberflächenschutz und wirksame, schnelle Reparatur beschädigter Teile. Um die kontinuierliche Verfügbarkeit der Produktionsanlagen zu gewährleisten, gründete die SWS 1980 mit der HT-Metall-Schutz GmbH (HTM) einen Dienstleistungsbetrieb, der Aufträge im Bereich Oberflächenschutz und -reparatur an die hauseigenen Werkstätten delegiert.

“Während andere Unternehmen ihre Werkstätten verkleinern, erhalten wir unsere Rentabilität, indem wir unser Know-how auch nach außen vermarkten”, erklärt HTM-Geschäftsführer Dr. Gerhard Bloschies. “Etwa 75 % unserer Arbeiten erledigen wir für das Mutterhaus, die übrigen 25 % sind Fremdaufträge.” Etwa sechs bis acht SWS-Mitarbeiter sind ständig für die HTM im Einsatz. Die Aufgaben reichen von der Reparatur einzelner Maschinen- und Anlagenteile bis zur kompletten Neufertigung z.B. von Kettenförderern oder Wellen. Verschlissene Werkstücke können durch Auftragschweißen oder thermisches Spritzen instand gesetzt werden. Beide Verfahren sind auch kombiniert einsetzbar. Durch Auftragschweißen lässt sich z.B. die Kontur eines Werkstücks wiederherstellen oder ein ausreichend tragfähiger Untergrund für die anschließend aufgespritzte Funktionsschicht schaffen. “Eine dicke, billigere Schicht mit einer dünnen Schicht hochwertigen Materials zu veredeln, ist auch kostentechnisch sehr günstig”, stellt Dr. Bloschies fest.

Flamm- und Plasmaspritzen:
Zwei vielseitige Verfahren

Beim Thermischen Spritzen wird geschmolzenes Schichtmaterial auf die Werkstückoberfläche gesprüht. Die beim Aufprall abgeflachten Tröpfchen kühlen augenblicklich ab. Die vorwiegend mechanische Verklammerung der Schichten - lokal ergänzt durch physikalische Bindungskräfte - setzt eine fettfreie, durch Sandstrahlen aufgerauhte Oberfläche voraus. Je nach Grundwerkstoff und Anforderungen an die beschichtete Oberfläche kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Die HT-Metall-Schutz GmbH hat sich auf Plasma- und Flammspritzen spezialisiert.

Beim Flammspritzen wird der Beschichtungsstoff als Pulver (keramische Werkstoffe - Oxide, Carbide, Boride -, Metalle etc.) oder bis zu 5 mm dicker Draht in eine Flammspritzpistole geleitet, wo er in einer Brenngas/ Sauerstoff-Flamme schmilzt. Die expandierenden Gase und zugeführte Druckluft schleudern das Spritzmaterial auf die Werkstückoberfläche. Trotz der teilweise hohen Schmelztemperaturen der Drähte und Pulver (z.B. 2600°C bei Molybdän) erhöht sich die Werkstücktemperatur nur geringfügig. Es kommt weder zum Wärmeverzug noch zur Beeinträchtigung der Grundwerkstoff-Struktur.

Für hochwertige Schichten insbesondere aus hochschmelzenden Werkstoffen eignet sich das Plasmaspritzverfahren. Ein Hochenergie-Lichtbogen erhitzt in der Plasmaspritzpistole einen inerten Gasstrom (Argon, Stickstoff, Helium). Das bis über 20000°C heiße Gas dehnt sich stark aus und erreicht beim Verlassen der Düse mehrfache Schallgeschwindigkeit. In diesem hochenergetischen Plasmastrahl wird der pulverförmige Beschichtungswerkstoff geschmolzen und auf die Werkstückoberfläche aufgeschossen. Als Grundwerkstoffe eignen sich neben Metallen und Legierungen auch keramische Stoffe und einige Kunststoffe. Je nach Spritzmaterial erfüllen die Schichten neben Verschleiß- und Korrosionsschutz verschiedenste Spezialanforderungen, z.B. thermische oder elektrische Isolierung.

Standzeiterhöhung stark belasteter Siebe
durch metallische Flammspritzbeschichtung

Ein Schwerpunkt liegt bei der HTM auf der metallischen Beschichtung von V4A-Lochsieben im Flammspritzverfahren. In Siebschnecken-Zentrifugen entwässert die SWS gereinigtes, nasses Salz auf eine Restfeuchtigkeit von unter 1 %. 90 Tonnen Salz laufen pro Stunde durch jede Zentrifuge und greifen das Edelstahl-Lochblech in der Siebtrommel an. Nach Erprobung verschiedener Schichtzusammensetzungen ist es gelungen, die Standzeit dieser Lochbleche von 80 auf 1.600 Stunden zu erhöhen.

Eine Schicht aus pulverisierter Hartlegierung wird im Flammspritzverfahren aufgetragen und in einer thermischen Nachbehandlung bei etwa 1050°C eingeschmolzen bzw. gesintert. Dabei entstehen Borsilikate mit Flussmitteleigenschaften, die noch vorhandene dünne Oxidschichten von der Metalloberfläche und dem aufgeschmolzenen Spritzwerkstoff lösen. So kann sich eine stoffschlüssige Verbindung wie beim Hartlöten bilden. Die nahezu poren- und oxidfreien Schichten weisen ein Gefüge mit Guss-Struktur und eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Diese Technik hat sich mittlerweile auch bei Spaltsieben in der Zement- und Zuckerindustrie bewährt.

Erfolg durch gesicherte Qualität

Über die Muttergesellschaft SWS ist die HTM nach DIN ISO 9001 zertifiziert. Auf diesen Lorbeeren ruht sich Dr. Bloschies nicht aus: “Um uns gegen schwarze Schafe zu wehren, die daheim in der Garage Billigreparaturen durchführen, streben wir für 1997 eine zusätzliche Personen- und Produktmittelzertifizierung durch die GTS an.” Bereits 1992, im Gründungsjahr der Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V. (GTS), war die HTM diesem Zusammenschluss von Anwendern und Förderern des thermischen Spritzens beigetreten. Die Mitgliedschaft bietet noch weitere Vorteile: “Wir tauschen teilweise Aufträge mit Betrieben aus, die sich auf andere thermische Spritzverfahren spezialisiert haben oder etwa sehr große Werkstücke beschichten können”, erzählt Dr. Bloschies. Die Bedeutung des thermischen Spritzens sieht er noch steigen: “Es stellt oft eine gute Alternative zum Hartverchromen dar. Auch das Beschichten von Sieben ist ein ausbaufähiges Geschäftsfeld. Wir sind dabei, weitere Anwendungsfälle zu erproben.”

Verfasserin: Simone Arends

Weitere Informationen sind erhältlich bei

GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V.
Werner Krömmer
c/o Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas
Carl-von-Linde-Str. 25, D-85716 Unterschleißheim
per Fax: +49-(0)89-31001-5364
per E-Mail: info@gts-ev.de
Internet: www.gts-ev.de

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