Prozessbeschreibung

Der Hochgeschwindigkeitsflammspritzprozess HVOF (High Velocity Oxy Fuel), verwendet sehr effektiv hohe kinetische Energie und in begrenztem Rahmen thermische Energie, um dichte Schichten mit geringer Porosität und hoher Haftzugfestigkeit herzustellen. Einige dieser Schichten haben eine Haftzugfestigkeit von mehr als 83Mpa, eine außerordentlich feinkörnige Oberfläche und ihr Oxidgehalt ist sehr niedrig. Die Schichten weisen nur geringe innere Restspannungen auf und können daher in einer Dicke gespritzt werden, die normalerweise bei dichten, thermisch gespritzten Schichten nicht möglich ist.

Der Prozess verwendet ein Gemisch aus Sauerstoff und einem Brenngas, welches entweder gasförmig oder als Flüssigbrennstoff zugeführt wird. Daher gibt es zwei Arten von Spritzsystemen: Die gasbetriebenen Systeme verwenden, je nach Anforderung des Betreibers Propylen, Propan, Wasserstoff oder Erdgas; bei den Flüssigbrennstoff-Systemen wird Kerosin eingesetzt. Der entsprechende Brennstoff wird innerhalb der Spritzpistole sorgfältig mit Sauerstoff gemischt, tritt durch eine Düse aus und wird dort gezündet. Der Spritzwerkstoff wird unter Verwendung von Stickstoff als Trägergas in Pulverform koaxial durch diese Düse geführt, von der Flamme umhüllt und daher gleichförmig angeschmolzen. Durch das mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit austretende Gasgemisch werden die Pulverpartikel beschleunigt und mit sehr hoher kinetischer Energie aber moderater Temperatur auf die Werkstück-Oberfläche geschossen. Beim Aufschlag werden die Spritzpartikel stark abgeflacht. Durch die, im Vergleich zu den anderen Thermischen Spritzverfahren, geringe Partikeltemperatur, weisen diese Schichten eine prognostizierbare chemische Zusammensetzung auf, sind nahezu homogen und haben einen feinkörnigen Aufbau.

Die Beschichtungen überleben selbst raue Betriebsbedingungen, besonders im Verschleissschutz und bei vielen Korrosionsschutzanwendungen. Sie verlängern in hervorragender Weise die Lebensdauer der beschichteten Bauteile. Diese Schichten weisen bereits nach dem Beschichten eine sehr feinkörnige Oberfläche, eine gleichförmige Zusammensetzung sowie geringe Porosität auf und können zu sehr glatten Oberflächen fertigbearbeitet werden.

Schematic cross-section of a typical HVOF spray gun

Key components of HVOF spray system

• Herstellung chemisch sehr reiner, harter und dichter Schichten mit feinkörnigem, nahezu homogenem Aufbau.
• Schichten mit intensiver Bindung zum Grundwerkstoff.
• Geringe innere Zugspannungen bis hin zu Druckeigenspannungen erlauben sehr dicke Schichten.
• Ausgezeichnete Eignung für den Verschleiss- und Korrosionsschutz.
• Sehr empfohlen für Schichten aus Karbidwerkstoffen und Superlegierungen
• Schichten mit sehr großer Dicke möglich.
• Gespritzte Oberflächen glatt und vielfach ohne Fertigbearbeitung einsetzbar.
• Schichten können geschliffen und / oder durch „superfinish“ feinstbearbeitet werden.
• Beschichtung von Werkstücken mit komplizierter Geometrie
• Einfaches Abdecken von Bereichen, die nicht beschichtet werden dürfen.
• Prozess voll automatisierbar.