Um die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit von Anlagen sicherzustellen, müssen die in ihnen verbauten Rohrleitungen, Pumpen und Armaturen gut gegen Korrosion geschützt sein. Aggressive Medien und wechselnde Betriebszustände beanspruchen diese Bauteile sehr stark. Um die Materialeigenschaften der Bauteile zu verbessern, werden sie häufig mithilfe des Laserauftragschweißens mit Pulverzufuhr behandelt. Dabei schmilzt ein Laserstrahl die Randschicht der Bauteiloberfläche und das per Düse aufgestrahlte Pulver an und verbindet beide schmelzmetallurgisch zu einer dichten Schicht mit geringer Aufmischung. Auch der Wiederaufbau beschädigter Strukturen ist so möglich. Der lokal eng begrenzte Wärmeeintrag gewährleistet bei minimalem Bauteilverzug maximale Präzision der Beschichtung. Schichtdicken von wenigen Zehntel Millimetern ermöglichen einen endkonturnahen Auftrag, so dass der Nachbearbeitungsaufwand sehr gering ist.
Durchgeführt wird das Laserauftragsschweißen mittels sogenannter Innenbearbeitungsoptiken. Die bei Dichtungen, Dichtringen oder Ventilen üblichen Bauteilmaße, mit geringen Innendurchmessern und großen Bearbeitungstiefen, verhindern allerdings den effizienten Einsatz von gängigen Optiken. Ein neues, iClad genanntes, Modell löst diese Probleme. Ab 30 mm Innendurchmesser deckt sie mit Härten, Beschichten und Legieren das gesamte Spektrum der Innenkonturbearbeitungen ab.
Ohne Umspannen beschichten
Die Probleme, und wie sie sich mithilfe der iClad beheben lassen, sieht man an zwei aktuellen Beispielen. Bei beiden sollte eine Korrosionsschutzbeschichtung aus einem hochfesten nickelbasierten Werkstoff, der bei Schweißversuchen unter Temperaturbeanspruchung leicht reißt, aufgebracht werden. Das eine Bauteil konnte aufgrund seines Innendurchmessers von 80 mm und der zu behandelnden Fläche in 450 mm Tiefe, nicht mit Standartoptiken bearbeitet werden. Diese Tiefe verhinderte auch eine Innenbeschichtung mit Plasma.
Bei dem anderen Bauteil hätte die 120 mm-Öffnung und die geringe Bearbeitungstiefe den Einsatz einer herkömmlichen Optik gerade noch erlaubt. Zwar lag die zu behandelnde Stelle nur in 60 mm Tiefe, sie wies allerdings eine nicht symmetrisch konkav gebogene Innenkontur auf. Diese sollte durchgängig beschichtet werden. Ohne Umspannen des Bauteils wäre das nicht möglich gewesen. Umspannen birgt gewisse Risiken, da die für einen erfolgreichen Schweißprozess notwendige Temperatur unterschritten wird. Mit der iClad ließ sich das Bauteil hingegen problemlos beschichten. Ihr filigraner Laserkopf wurde in optimaler Beschichtungsposition in die Öffnung geführt und folgte dort in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess, ohne Umspannen des Bauteils, der gewünschten Kontur.
Für jeden Durchmesser der passende Kopf
Alle notwendigen Baugruppen für Strahlführung und -formung und die Zufuhr der Prozessmedien sind in das kleine Gehäuse der iClad integriert. Selbst die Pulverzufuhr ist in dem Gehäuse untergebracht. Trotzdem beträgt der Außendurchmesser der filigransten iClad-Optik nur 27 mm. Aufgrund des modularen Aufbaus der Optik, aus Düse, Hauptkörper und Faseraufnahme, können unterschiedliche Bearbeitungsköpfe angeschlossen werden. Dadurch lässt sich das Gerät größenmäßig auf die unterschiedlichen Innendurchmesser hin anpassen. Am hinteren Ende der Optik befinden sich Faserstecker und Zuleitungen für die Prozessmedien. Die integrierte Kühlung schützt die optischen Komponenten zuverlässig vor Überhitzung. Der Bearbeitungskopf hält somit auch den Temperaturbelastungen industrieller Dauereinsätze langfristig stand. Ein interner Optikschutz verhindert die Beschädigung oder Verschmutzung durch Partikelablagerung.
Bei der Beschichtung mit der iClad dreht sich das zu behandelnde Rohr um den feststehenden Bearbeitungskopf. Je nach Lage des Arbeitspunktes bestückt man diesen mit entsprechenden Düsen. 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 dabei zwischen 5 und 12 mm. Alle iClad-Modelle haben eine optionale Kameraanbindung. Diese erleichtert die Justierung und Prozessbeobachtung.
