PTA-Beschreibung
Der plasmaübertragene Lichtbogen (PTA) beruht auf dem Plasmaprinzip und kann daher als Weiterentwicklung des Wolfram-Lichtbogenschweißens (GTAW) betrachtet werden. Die hohe Energiekonzentration ist auf den Einsatz einer Drosselnase zurückzuführen, die den Säulendurchmesser eines Lichtbogens begrenzt, der zwischen einer Wolframelektrode und dem Werkstück in einer Inertgasatmosphäre, in der Regel Argon, entsteht.
Das Zuführungsmaterial wird durch einen Gasstrom zum Plasmastrahl transportiert, der inert, aktiv oder eine Mischung aus aktiven und inerten Gasen sein kann. Ein dritter Gasstrom wird eingesetzt, um das Metallbad vor atmosphärischer Verunreinigung zu schützen. Auch wenn die Möglichkeit besteht, Mischungen aus aktiven und inerten Gasen zu verwenden, wird in der Regel Argon für alle Drei-Gas-Systeme eingesetzt.
PTA-Anwendungen
- Harte Oberflächenbeschichtung: Das PTAW-Verfahren eignet sich gut für das Auftragen von Hartlegierungen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit. Stellite, Colmonoy, Hastelloy und Wolframkarbid können alle erfolgreich mit PTAW aufgetragen werden.
- Korrosionsbeständige Deckschichten: Durch die örtlich begrenzte Wärmeeinbringung beim PTAW-Verfahren können korrosionsbeständige Legierungen mit sehr geringer Verdünnung des Grundmaterials aufgebracht werden. PTAW kann die Anforderungen an die Unterwasserchemie von <5% Fe in einer Schichtdicke von nur 0,040" erfüllen.
- Industrien / Komponenten:
- Nicht-Mag-Bohrwerkzeuge: Bohrmanschetten, Verschleißbänder für MWDs, Flex Ponies, etc.
- Down Hole Komponenten: Mud Motor Bearings, Stabilizers, Topsubs, Piston SubsFlow Restrictors, Drill Bits, etc.
- Durchflusskontrolle: Ventilbohrungen, Schieber, Sitze, Sitztaschen, Ringnuten, Ventilschäfte, usw..
- Stromerzeugung: Turbinenschaufeln, Wellen, Lageroberflächen, usw.
- Steigleitungen o Stifte, Kästen usw.
Beschreibung des Laserauftragschweißens
Laserauftragsschweißen ist ein Schweißverfahren und eine ergänzende Beschichtungstechnologie zum thermischen Spritzen. Es wird zunehmend anstelle des PTA-Schweißens (Plasma Transferred Arc) eingesetzt und übertrifft herkömmliche Schweißverfahren wie WIG (Wolfram Inert Gas) bei fortgeschrittenen Schweißreparaturen.
Beim Laserauftragschweißen wird der Laserstrahl mit der gewählten Punktgröße auf das Werkstück defokussiert. Der Pulverbeschichtungswerkstoff wird mit Hilfe eines Inertgases durch eine Pulverdüse in das Schmelzbad befördert. Die Laseroptik und die Pulverdüse werden über die Werkstückoberfläche bewegt, um einzelne Spuren, ganze Schichten oder sogar großvolumige Aufbauten aufzutragen.
Anwendungen des Laserauftragschweißens
Das Laserstrahl-Auftragschweißen hat in jüngster Zeit in einer Reihe von Industriezweigen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Marine, der Verteidigung und vielen anderen an Bedeutung gewonnen. Ähnlich wie beim Auftragschweißen handelt es sich beim Laserauftragschweißen um ein Beschichtungsverfahren, bei dem eine Laserwärmequelle genutzt wird, um eine Schicht eines ausgewählten Materials auf ein Substrat aufzuschmelzen und abzuscheiden, um eine fehlerfreie Schutzschicht zu bilden, die mit dem Grundmaterial schmelzverbunden ist, und zwar mit maximaler Effizienz des Beschichtungsmaterials und minimaler Verdünnung (d. h. Verunreinigung durch das Substratmaterial, das geschmolzen wurde und sich mit dem Auftragschweißmaterial vermischt hat). Der Zusatzwerkstoff kann auf verschiedene Weise auf das Substrat aufgebracht werden: in Form von Pulver oder Paste, die entweder während des Prozesses eingespritzt oder vorab platziert werden können, oder durch Draht-/Bandzuführung.
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Produkte
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Eisenbasislegierung
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Nickelbasislegierung
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Kobalt-Basis-Legierung
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Gegossenes/geschmolzenes WC
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Sphärisch gegossenes WC
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Makrokristallin
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Referenz
A.S.C.M.D'Oliviera, R.S.C.Paredes, R.L.C. Santos: Pulsed current plasma transferres arc hardfaccing, Journal of Materials Processing Technology 171, 2006, S.167-174;
V.V.Diaz, J.C.Dutra, A.S.C.D'Oliveira: Hardfacing by Plasma Transferred Arc Process, INTECH, Ed.W.Sudnik, 2011, ISBN 978-953-307-642-3;
P.V. Senthill, A.Shirrushti: Finite Element Simulation of Plasma Transferred Arc Welding [PTAW} of structural steel, PV Senthiil Int. Journal of Engineering Research and Applications www.ijera.com ISSN : 2248-9622, Vol. 4, Issue 10(Part - 4), October 2014, p.06-11;
Was ist Plasma Transferred Arc Welding [PTAW], 1/12/15, js, Zugriff im Oktober 2015;
Simone Zanzarin: Laserauftragsschweißen mit Metallpulver. https://core. ac.uk/download/pdf/35317589.pdf
