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Reparatur hochbelasteter Bauteile

Eine große Herausforderung für Offshore, Automobil-, Maschinen- oder Werkzeugbau ist es, den Ausfall kritischer Komponenten zu verringern. Die zeit- und kostensparende Alternative zum Ersatz beschädigter Teile ist die Reparatur. Pallas bietet das Werkstoffwissen und die Technologien.

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Repairing highly loaded components

Minimising the failure of critical parts poses a major challenge for offshore, automotive, mechanical and tool engineering firms. Repairing damaged parts can be a time and cost-saving alternative to replacing them. Pallas has both the materials expertise and the technologies.

Verschleiß und Korrosion verursachen am häufigsten den Ausfall stark beanspruchter Bauteile. Vor allem innenliegende Bohrungen, Hydraulikzylinder oder Lagersitze sind durch kontinuierliche Belastung oder Abrasion durch Fremdkörper hohem Verschleiß unterworfen. Mit Reparatur kann Pallas nicht nur bei Werkzeugausfall oder -bruch schnell Hilfe leisten. Auch bei Bearbeitungs- oder Produktionsfehlern ist der Oberflächenspezialist ein Ansprechpartner, um hochwertige Bauteile per Korrektur vor dem Verschrotten zu retten. Je nach Zustand und Einsatzbereich der Komponenten wählt er dafür die Verfahren thermische Beschichtung, Hartverchromen, chemisch Nickel oder Laserauftragschweißen – einzeln oder in Kombination.

Hilfe, wo es rund geht

Zur Instandsetzung rotationssymmetrischer Teile wie Walzen, Wellen oder Zylinder mit Schichtdicken bis zu 1 mm ist thermisches Spritzen oft das Verfahren der Wahl. Der schnelle Schichtaufbau prädestiniert es besonders für Reparaturanwendungen, bei denen Wirtschaftlichkeit vorrangig ist. Mit sechs verschiedenen thermischen Beschichtungsverfahren bietet Pallas ein breites Bearbeitungsspektrum, um Einzelteile oder Klein- und Mittelserien zu reparieren, regenerieren oder modifizieren. Um Dichtsitze und Walzen vor Korrosion zu schützen, versieht der Experte sie bei Bedarf mit bis zu mehreren Millimetern dicken Schichten aus niedrigschmelzenden Metallen. Als Verschleißschutz kommen auf den Anwendungsfall abgestimmte Hartmetalle wie Wolfram- und Chromcarbid oder Keramik zum Einsatz. Im Fahrwerkbau der Luftfahrtindustrie ersetzen thermische Beschichtungen zunehmend Hartchrom. Regelmäßig nutzt Pallas auch die große Bandbreite an keramischen und metallischen Beschichtungswerkstoffen, multifunktionalen Schichtsystemen oder die Möglichkeit, ein Bauteil partiell unterschiedlich zu beschichten, um unkonventionelle Lösungen zu entwickeln.

Hart im Nehmen

Um Dicht- und Gleitflächen beständig gegen Verschleiß und Korrosion auszurüsten, wählt der Oberflächenspezialist in vielen Fällen Hartchrom. Bei ausgeschlagenen Lagern punktet der Werkstoff trotz geringer Schichtdicke mit besonderer Härte. Für andere Instandsetzungen kommen bis zu mehrere Zehntelmillimeter dicke Schichten zum Einsatz, die Härten größer 60 HRC aufweisen. Mit Übermaß erzeugte Schichten schleift Pallas anschließend auf Fertigmaß. Da dieser Arbeitsschritt bei defekten Passungen, komplexen Geometrien oder Innengewinden sehr aufwendig ist, wählt das Unternehmen für deren Bearbeitung in der Regel eine Beschichtung mit chemisch Nickel. Als außenstromlos abgeschiedene Schicht baut sie sich konturgetreu zum geforderten Sollmaß auf und erreicht dabei fast die Härte von Hartchrom. So werden von Pallas beispielsweise aus Stahl gedrehte Hydraulikzylinder mit einem Durchmesser von 800 mm und 80 kg Stückgewicht chemisch vernickelt. Durchgehende Passungen und bis zu 100 mm tiefe, innen zu beschichtende Bohrlöcher sprechen für die Wahl dieser endkonturnahen Beschichtung. Auch für nachträgliche Änderungen an Bauteilen wie die Korrektur zu kleiner Passungen oder zu großer Bohrungen ist sie prädestiniert.

Tief im Inneren

Eine besondere Herausforderung stellt die Innenbearbeitung verschlissener oder fehlerhafter Bauteile mit kleinen Öffnungsdurchmessern, großen Bearbeitungstiefen oder innenliegenden Absätzen dar. Pallas ist Hersteller von „Iclad“, einer Spezialoptik zum Laserauftragschweißen von Innenkonturen bei Bauteilen ab 50 mm Öffnungsdurchmesser. Ausgehend von einer breiten Werkstoffpalette kann der Oberflächenspezialist mit dieser Optik die Oberflächeneigenschaften gezielt an die jeweilige Belastung anpassen. Dabei schmilzt er per Laserstrahl eng fokussiert eine dünne Randschicht des Grundwerkstoffs sowie das eingestrahlte Pulver auf. Im entstehenden Schmelzbad verbinden sich beide Werkstoffe zu einer dichten Schicht mit geringer Aufmischung. Mit dieser Technologie schweißt Pallas auch an schwer zugänglichen Stellen CNC- oder robotergesteuert Schichten und Geometrien in Dicken von einem Zehntelmillimeter bis zu mehreren Millimetern auf. Für Außenkonturen ist dieses Verfahren seit vielen Jahren etabliert.

Zur Bearbeitung von Innenkonturen ist die Eintauchtiefe üblicher Bearbeitungsoptiken jedoch durch kleine Öffnungsdurchmesser stark begrenzt. Etwa bei 1000 mm x 2000 mm großen Getriebeteilen oder -gehäusen, deren Gewinde im Gusskörper falsch gedreht wurden. Die Spezialoptik ermöglicht es, bei lokal eng begrenztem Wärmeeintrag – und damit praktisch ohne Verzug – das fehlerhafte Design durch Applikation zu korrigieren. Zum Einsatz kommt die Iclad hierbei mit einem 35 mm großen Bearbeitungskopf. Die filigrane Spezialoptik kann aber auch helfen, 1500 mm lange Hydraulikzylinder mit einer offenen Pore vor dem Verschrotten zu bewahren. Bei geringem Öffnungsdurchmesser von 30 mm und großer Bearbeitungstiefe kann Pallas die Innenkontur des Zylinders porenfrei beschichten.

So setzt auch die Ruhfus Systemhydraulik GmbH aus Neuss bei Reparaturarbeiten auf Iclad. Spezialisiert auf die kundenspezifische Konstruktion und Herstellung komplexer Hydraulikzylinder, braucht Ruhfus einen Partner, der Fehlstellen durch Material- oder Bearbeitungsfehler und Verschleißteile in kurzer Zeit präzise repariert. Nicht selten sind dabei Toleranzen im hundertstel Millimeterbereich gefordert. Beispielhaft stehen dafür bis zu 15 m lange Rohre für Hydraulikzylinder mit 400 bis 500 mm Durchmesser und Stückgewichten bis zu 4 t. Zur Bearbeitung von Fehlstellen oder Innennuten darf in diese Bauteile aus unlegiertem Baustahl nur wenig Wärme eingebracht werden, damit sich das Materialgefüge nicht verändert. Gleichzeitig ist hohe Präzision beim Auftragen der Schichten im Zehntelmillimeterbereich gefordert.

Wenn’s eng wird

Dank integrierter Medienzufuhr kann Iclad Innenkonturen und Sackbohrungen bei 30 mm Größe bis zu einer Tiefe von 500 mm bearbeiten. Bei einem Öffnungsdurchmesser ab 50 mm lassen sich mit einer aufschraubbaren Verjüngung Bauteile in bis zu 750 mm Tiefe reparieren. Daher bewährt sich die Konstruktion auch bei Bohrungen, die sich beispielsweise in 500 mm Tiefe auf 36 mm verjüngen. Möglich werden diese Innenkonturbearbeitungen durch das kompakte Gehäuse der Iclad, das alle Baugruppen für Strahlführung und Formung enthält. Der Anschluss für die Lichtleitfaser und die Zuleitungen für Prozessmedien befinden sich am hinteren Ende der Optik. Eine aktive Wasserkühlung schützt die optischen Komponenten vor Überhitzung. Verschmutzung oder Beschädigung durch Partikelablagerung verhindert ein interner Optikschutz. Zusätzlich wird der Strahlengang permanent mit Schutzgas gespült. Zur Bearbeitung dreht sich das Rohr um die feststehende Optik. Dabei wird je nach Lage der Arbeitsfläche der geeignete Laserstrahlwinkel gewählt, sodass sich mit Iclad auch Sackbohrungen reparieren lassen. Der geringe Arbeitsabstand (5 mm bis 12 mm, bei Verjüngung mit 8 mm bis 12 mm) zwischen Bearbeitungskopf und Bauteil vergrößert überdies das Spektrum an Bearbeitungsmöglichkeiten enger Hohlräume.

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