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HVOF - Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen

Verschleiß- und korrosionsbeständige Oberflächen werden zum Schutz kritischer Komponenten in zahlreichen Branchen benötigt. Das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) bietet diesen Schutz mittels sehr dichter, harter Beschichtungen mit feinen Mikrostrukturen.

Die Sprühflamme trifft auf das Substrat im HVOF Spritzverfahren

Die Sprühflamme trifft auf das Substrat im HVOF Spritzverfahren

HVOF steht für "High-Velocity Oxygen Fuel" oder auf Deutsch "Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen". Es handelt sich dabei um ein thermisches Spritzverfahren, das zur Beschichtung von Oberflächen verwendet wird. Es ermöglicht das Auftragen von hochwertigen, verschleißfesten und korrosionsbeständigen Beschichtungen auf verschiedenen Materialien.

Wesentliche Vorteile von HVOF

  • Herstellung sehr sauberer, harter und dichter HVOF Beschichtungen mit feiner, gleichmäßiger Struktur
  • Besonders widerstandsfähige Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat
  • Flüssigbrennstoff erzeugt Druckspannungen in der Schicht, mit gasförmigem Brennstoff sind in der Regel dickere Schichten möglich

Typische Anwendungen für Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen

  • Öl- und Gasschieber und Ventilsitze
  • Wasserturbinen-Komponenten
  • Rollen in der Papierherstellung
  • Fahrwerke von Flugzeugen

Prozessbeschreibung

Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) wird aus Sauerstoff und Brennstoff ein brennbares Gemisch gebildet. Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit Flüssigbrennstoff (HVOF-LF) wird in der Regel flüssiges Kerosin als Brennstoff verwendet.

Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit Brenngas (HVOF-GF) kommen Brenngase wie Propylen, Propan, Wasserstoff oder Erdgas (Methan) zum Einsatz. Der Brennstoff wird in der Spritzpistole gleichmäßig mit Sauerstoff gemischt, das Gemisch wird verbrannt und tritt dann mit Überschallgeschwindigkeit durch eine Düse aus. 

Das Ausgangsmaterial in Pulverform wird durch die Spritzpistole geleitet, wobei in der Regel Stickstoff als Trägergas verwendet wird. Das gezündete Gas umschließt und erhitzt das Pulver gleichförmig, während es mit hoher Geschwindigkeit auf die Werkstoffoberfläche geschleudert wird. 

Darstellung einer Spritzpistole für HVOF Spritzen mit Brenngas

Aufgrund der hohen kinetischen Energie, die auf die Pulverteilchen übertragen wird, muss das Ausgangsmaterial nicht vollständig geschmolzen werden. Die so aufgebrachte HVOF Beschichtung zeichnet sich durch zuverlässige Homogenität und eine feine körnige Struktur aus. 

Darstellung einer Spritzpistole für HVOF-Spritzen mit Flüssigbrennstoff

Verfahrensgrundlagen

  • Wärmequelle: Verbrennung
  • Ausgangsmaterial: Pulver (Metall, Legierungen, Karbide)
  • Flammentemperatur: ca. 2.800 °C (5.000 °F)
  • Partikelgeschwindigkeit: 400 bis 800 m/s (1.300 bis 2.600 ft/s)
  • Auftragsrate: 40 bis 200 g/min (5 bis 26 lb/h)
Kontakt

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