Lezing: Gas dynamisch koud spuiten door Marcel van Wonderen (KLM)
Innovatieve ontwikkelingen rond het aanbrengen van coatings
Introductie
Sinds 1972 wordt bij KLM E&M het thermisch spuitproces toegepast. Dit proces gebruikt speciale warmte bronnen om materialen in poeder of draad vorm te verhitten en als half gesmolten, plastische deeltjes met een enorme snelheid op een metaal oppervlak neer te slaan. Daar vormt het een coating die afhankelijk van het soort materiaal een specifieke functionaliteit heeft. Zo kan men coatings aanbrengen met b.v. slijtweerstand, glijdende eigenschappen, hitte weerstand en elektrische geleiding. De mogelijkheden zijn bijna onbeperkt.
Vliegtuigmotoronderdelen die voor onderhoud en reparatie bij KLM E&M binnen komen zullen in 70% van de gevallen een dergelijk coating krijgen. Sterker nog, zonder dit soort coatings zouden vliegtuigmotoren niet meer kunnen functioneren.
Het eerste thermische spuitproces werd bij KLM E&M 1972 geïntroduceerd. Met dit vlamspuiten (verbranding van acetyleen en zuurstof als warmtebron) konden we laag smeltende metalen en legeringen verspuiten. Halverwege de ’70-er jaren werd ook het plasma spuitproces bijgevoegd. Hierbij wordt een “plasma” als warmtebron gebruikt (temperaturen tussen de 14.000 en 22.000 °C). Dit proces is zeer geschikt om o.a. keramische materialen te verspuiten (o.a. gebruikt voor de verbrandingskamer). In 1991 werd het “electrical twin wire arc process” onderzocht en uiteindelijk ingezet als alternatief voor plasma spuiten. In 2004 werd het “High Pressure High Velocity Oxygen Fuel Process” bij de familie toegevoegd. Dit HP-HVOF systeem spuit o.a. keiharde Wolframcarbide coatings die een perfect alternatief voor galvanische Chroomlagen zijn.
Innovatieve ontwikkelingen
Op dit moment zijn er ontwikkelingen rond het nieuwe innovatieve proces genaamd “Gas Dynamisch Koud Spuiten”. Bij dit proces wordt oververhit gas gebruikt om materiaal zodanig te versnellen dat de deeltjes met supersonische snelheden (tot 1200 m/s) op elkaar gestapeld een coating vormen. Bij de botsing van de deeltjes tegen het metalen oppervlak ontstaat er frictie-lashechtingen. De hechting en dichtheid is zo enorm dat de coating zelfs de sterkte van het moedermateriaal kan evenaren en dus kan worden ingezet voor structurele reparaties vergelijkbaar met Laser-cladden, echter zonder de nadelen van thermische invloeden (geen HAZ, geen fase verandering, geen hardheid veranderingen, geen trekspanningen in het moedermateriaal, etc.)
Hieronder een vereenvoudigd schema van het proces:
Met deze koud-spuit-systemen zijn al veel resultaten bekend met het opspuiten van super-legeringen op basis van Cobalt, Nikkel, Titaan en Alumium. Juist deze legeringen zijn erg interessant omdat ze o.a. een alternatief zijn voor o.a. Electro Hard Chroom en Nikkel lagen.
Het proces is eenvoudig te robotiseren en de hoeveelheid vrijgekomen schadelijke stoffen is minimaal (het proces is gebaseerd op kinetische energie en niet op hoge temperatuur, waardoor er b.v. geen chromaten worden gevormd).
Tijdens de lezing wordt het proces uitgelegd, welke materialen er verspoten kunnen worden en welke applicaties wereldwijd al worden toegepast.
Het proces is zo uniek en speciaal dat Amerikaanse business analisten nu al hebben voorspeld dat de markt voor dit Gas Dynamisch Koud Spuiten in 2030 rond 1,5 miljard euro zal liggen !
