Oberflächenspezialist repariert hochbelastete Bauteile

Eine der größten Herausforderungen in den Bereichen Offshore, Automobil-, Maschinen- oder Werkzeugbau ist es, den Ausfall kritischer Komponenten zu minimieren. Eine Alternative zu Ersatz oder Neuanfertigung beschädigter Bauteile ist deren Reparatur durch Experten. Die Pallas GmbH & Co. KG, Oberflächenspezialist mit Sitz in Würselen bei Aachen, bietet aus einer Hand komplexes Werkstoffwissen und das Gesamtspektrum der Bearbeitungstechnologien. 

Verschleiß und Korrosion verursachen am häufigsten den Ausfall stark beanspruchter Bauteile. Insbesondere innen liegende Bohrungen, Hydraulikzylinder oder Lagersitze sind durch kontinuierliche Belastung oder Abrasion durch Fremdkörper hohem Verschleiß unterworfen. Pallas leistet nach eigenen Angaben mit originalgetreuer Reparatur nicht nur bei Werkzeugausfall oder -bruch Hilfe. Auch bei Bearbeitungs- oder Produktionsfehlern kann der Oberflächenspezialist hochwertige Bauteile durch Korrektur vor dem Verschrotten retten. Je nach Zustand und Einsatzbereich der Komponenten kommen dabei die Verfahren Thermische Beschichtung, Hartverchromen, Chemisch Nickel oder Laserauftragschweißen zum Einsatz.

Sechs thermische Beschichtungsverfahren

Zur Instandsetzung rotationssymmetrischer Teile wie Walzen, Wellen oder Zylinder mit Schichtdicken von bis zu einem Millimeter ist Thermisches Spritzen oftmals das Verfahren der Wahl. Der schnelle Schichtaufbau prädestiniert es insbesondere für Reparaturanwendungen, bei denen die 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 mit dicken Schichten aus niedrigschmelzenden Metallen. Als Verschleißschutz kommen auf den Anwendungsfall abgestimmte Hartmetalle wie Wolframcarbid und Chromcarbid oder Keramik zum Einsatz.

Hart im Nehmen

Um Dicht- und Gleitflächen hochbeständig gegen Verschleiß und Korrosion auszurüsten, wählt der Oberflächenspezialist in vielen Fällen Hartchrom. Bei ausgeschlagenen Lagern liegt der Vorteil dieses Werkstoffs laut dem Unternehmen in einer besonderen Härte trotz geringer Schichtdicke. Für andere Instandsetzungen kommen bis zu mehrere Zehntelmillimeter dicke Hartchromschichten zum Einsatz, die mit einer Härte von > 60 HRC lange Maschinenstandzeiten gewährleisten.

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 und mikrometergenau zum geforderten Sollmaß auf und erreicht dabei eine mit Hartchrom fast vergleichbare Härte. So werden bei Pallas beispielsweise aus Stahl gedrehte Hydraulikzylinder mit einem Durchmesser von 800 Millimetern und 80 Kilogramm Stückgewicht chemisch vernickelt.

Tief im Inneren

Eine besondere Herausforderung stellt die Innenbearbeitung von verschlissenen oder fehlerhaften Bauteilen mit kleinen Öffnungsdurchmessern, großen Bearbeitungstiefen oder innenliegenden Absätzen dar. Pallas ist Hersteller der iClad, einer Spezialoptik zum Laserauftragschweißen von Innenkonturen bei Bauteilen ab einem Öffnungsdurchmesser von 50 Millimetern. 

Durch die breite Werkstoffauswahl von Reparaturstählen bis zu Pseudo-Hartlegierungen passt der Oberflächenspezialist bei der Innenkonturbearbeitung per Laserauftragschweißen mit der Spezialoptik die Oberflächeneigenschaften gezielt an die jeweilige Belastung an. Zur Bearbeitung der defekten Oberfläche schmilzt er eng fokussiert per Laserstrahl eine dünne Randschicht des Grundwerkstoffs und das per Düse eingestrahlte Pulver auf. Im entstehenden Schmelzbad verbinden sich die beiden Werkstoffe metallurgisch 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 schon seit vielen Jahren etabliert. Zur Bearbeitung von Innenkonturen ist die Eintauchtiefe üblicher Bearbeitungsoptiken jedoch durch kleine Öffnungsdurchmesser stark begrenzt. So etwa bei 1.000 x 2.000 Millimeter großen Getriebeteilen oder -gehäusen, deren Gewinde im Gusskörper falsch gedreht wurden. Die Spezialoptik ermöglicht es, bei lokal eng begrenztem Wärmeeintrag das fehlerhafte Design durch 2D- oder 3D-Applikation zu korrigieren. Zum Einsatz kommt dabei die iClad mit einem 35 Millimeter großen Bearbeitungskopf.

Die Neusser Firma Ruhfus Systemhydraulik GmbH setzt bei Reparaturarbeiten auf Pallas und die iClad. Spezialisiert auf die kundenspezifische Konstruktion und Herstellung von komplexen Hydraulikzylindern, braucht Ruhfus einen Partner, der Fehlstellen durch Material- oder Bearbeitungsfehler und Verschleißteile in kurzer Zeit  hochpräzise repariert. Nicht selten sind hierbei Toleranzen im hundertstel Millimeterbereich gefordert. Beispielhaft stehen dafür bis zu 15 Meter lange Rohre für Hydraulikzylinder mit 400 bis 500 Millimeter Durchmesser und Stückgewichten bis zu vier Tonnen. 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 beim Auftragen der Schichten im Zehntelmillimeterbereich hohe Präzision gefordert.

Wenn’s eng wird

Dank integrierter Medienzufuhr kann die iClad Innenkonturen und Sackbohrungen bei nur 30 Millimeter großen Öffnungen bis zu einer Tiefe von 500 Millimetern bearbeiten. Bei einem Öffnungsdurchmesser ab 50 Millimeter werden mit einer aufschraubbaren Verjüngung sogar Bauteile in bis zu 750 Millimetern Tiefe erfolgreich repariert. Möglich werden diese Innenkonturbearbeitungen durch das kompakte Gehäuse der iClad, das alle Baugruppen für Strahlführung und Formung enthält.

Quelle und Fotos: Pallas