Reparaturen Laserauftragschweißen dringt in enge Räume vor

Autor: Stéphane Itasse

Bauteile ab einem Innendurchmesser von 30 mm, darunter auch solche mit kompliziert geformten Innenflächen in bis zu 500 mm Tiefe, lassen sich dank einer neuartigen Innenbearbeitungsoptik jetzt mittels Laserauftragschweißen reparieren.

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Eine schmal konstruierte Innenbearbeitungsoptik ermöglicht das Laserauftragschweißen auch unter engen Verhältnissen.
Eine schmal konstruierte Innenbearbeitungsoptik ermöglicht das Laserauftragschweißen auch unter engen Verhältnissen.
(Bild: Pallas)

Die schlanke Bauform der Iclad-Innenbearbeitungsoptik ermöglicht laut Hersteller Pallas GmbH & Co. KG Beschichtungen der Innenwände schwieriger Bauteile in einer Aufspannung. Das erlaubt sogar dreidimensionale Innenbeschichtungen von Dichtsitzen in Kraftwerksleitungen mit neuen, hochfesten Grundwerkstoffen, die auch unter Temperaturbeanspruchung gute Resultate zeigen.

Bauteiloptimierungen und Reparaturen mit Laserauftragschweißen möglich

In anspruchsvollen Anwendungsumgebungen leistet die Korrosionsbeständigkeit von Rohrleitungen, Pumpen oder Armaturen einen wesentlichen Beitrag zur Anlagenverfügbarkeit und Betriebssicherheit. Aggressive Medien und wechselnde Betriebszustände bedeuten eine hohe Beanspruchung dieser Bauteile.

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Durch Laserauftragschweißen mit Pulverzufuhr können Materialeigenschaften und belastete Bauteile optimiert werden. Auch der Wiederaufbau beschädigter Strukturen ist mit diesem Verfahren möglich. Der lokal eng begrenzte Wärmeeintrag erlaubt bei wenig Bauteilverzug eine hohe Präzision der Beschichtung. Der Laserstrahl schmilzt die Randschicht der Bauteiloberfläche und das per Düse aufgestrahlte Pulver an und verbindet beide zu einer dichten Schicht mit geringer Aufmischung. Schichtdicken ab wenigen Zehntel mm ermöglichen einen endkonturnahen Auftrag, so dass der Nachbearbeitungsaufwand minimiert wird.

Laserauftragschweißen in Teilen ab 30 mm Innendurchmesser

Bislang verhinderten die bei Dichtungen, Dichtringen oder Ventilen üblichen Bauteilmaße mit geringen Innendurchmessern und großen Bearbeitungstiefen den effizienten Einsatz von Standardoptiken. Doch mit der Innenbearbeitungsoptik Iclad sei ab 30 mm Innendurchmesser mit Härten, Beschichten und Legieren das gesamte Spektrum der Innenkonturbearbeitungen anwendbar.

Inzwischen in zahlreichen industriellen Anwendungen erfolgreich etabliert, stellte sie in gleich zwei Korrosionsschutzanwendungen für Dichtbereiche ihre Effizienz unter Beweis. Bei beiden sollte eine Korrosionsschutzbeschichtung aus einem hochfesten, nickelbasierten Werkstoff, der sich bei Schweißversuchen unter Temperaturbeanspruchung als rissgefährdet erwies, aufgebracht werden.

Laserauftragschweißen ohne Umspannen sichert die Prozessqualität

Ein Bauteil schloss die Bearbeitung mit Standardoptiken durch seinen Innendurchmesser von 80 mm und der zu bearbeitenden Bauteilfläche in 450 mm Tiefe aus. Diese Tiefe verhinderte auch den Einsatz einer Innenbeschichtung mit Plasma. Bei dem anderen Bauteil hätte die 120-mm-Öffnung bei geringer Bearbeitungstiefe den Einsatz einer herkömmlichen Optik gerade noch erlaubt. Die geforderte Bearbeitung lag jedoch in 60 mm Tiefe und wies zudem eine nicht symmetrisch konkav gebogene Innenkontur auf, die durchgängig beschichtet werden sollte. Das wäre ohne Umspannen des Bauteils mit den damit verbundenen Risiken einer Temperaturunterschreitung nicht möglich gewesen. Für die Iclad war diese Herausforderung hingegen zu meistern. Ihr filigraner Laserkopf wurde in optimaler Beschichtungsposition in die Öffnung geführt und folgte dort ohne Umspannen des Bauteils der gewünschten Kontur.

Alle notwendigen Baugruppen für Strahlführung und -formung sowie für die Zufuhr der Prozessmedien sind im Gehäuse der Iclad integriert. Obwohl auch die Pulverzufuhr im Gehäuse untergebracht ist, beträgt der Außendurchmesser der filigransten Optik nur 27 mm. Ihr modularer Aufbau aus Düse, Hauptkörper und Faseraufnahme bietet die Möglichkeit, auf die unterschiedlichen Innendurchmesser größenmäßig abgestimmte Bearbeitungsköpfe anzuschließen. Am hinteren Ende der Optik befinden sich Faserstecker für und Zuleitungen der Prozessmedien. Die integrierte Kühlung schützt die optischen Komponenten vor Überhitzung. Ein interner Optikschutz verhindert die Beschädigung oder Verschmutzung durch Partikelablagerung.

Optionale Kameraanbindung hilft beim Laserauftragschweißen

Zur Beschichtung dreht sich das zu bearbeitende Rohr um den feststehenden Bearbeitungskopf. Je nach Lage des Arbeitspunktes wird dieser mit entsprechenden Düsen bestückt. Während Sackbohrungen mit einer 30°-Optik beschichtet werden, da hier der Arbeitspunkt des Lasers vor der Optik liegt, bewährt sich bei durchgängigen Bohrungen wie Dichtungen die 90°-Variante. Der Abstand vom Bearbeitungskopf zum Bearbeitungspunkt auf dem Bauteil beträgt zwischen 5 und 12 mm. Alle Iclad-Innenbearbeitungsoptiken haben eine optionale Kameraanbindung, die die Justierung oder Prozessbeobachtung erleichtert.

Zur Korrosionsschutzbeschichtung der hoch belasteten Innenflächen der Dichtringe setzte Pallas auf eine 42-mm-Iclad mit 500 mm Eintauchtiefe. Trotz der beschränkten Zugänglichkeit und großen Tiefe der zu bearbeitenden Flächen konnten sie präzise und effizient auftraggeschweißt werden.

In einer strategischen Partnerschaft mit der GTV Verschleißschutz GmbH in Luckenbach (Westerwald) wird die Iclad industriell gefertigt und weltweit vermarktet. GTV verfügt als Sonderanlagenhersteller und führender Hersteller von Pulverförderern über ein weltweites Vertriebs- und Servicenetz. Als Experte für das Verfahrensspektrum der Oberflächentechnik verbindet Pallas führende Bearbeitungstechniken mit über Jahrzehnte gewachsenem, weitreichendem Branchen-Know-how. Die Entwicklung, Auslegung und Produktion der Optiken erfolgt – insbesondere bei Individualauslegungen – federführend durch Pallas. MM

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MM MaschinenMarkt