Aktivieren von Zylinderlaufbahnen
Technologiesprung mit Hochdruckwasser
Das Hochdruckwasserstrahlen kommt immer häufiger zur Aktivierung von Zylinderlaufbahnen in Kurbelgehäusen vor dem thermischen Beschichten zum Einsatz. Dabei wird mit Drücken von bis zu 3.000 bar gearbeitet, was sehr hohe Kosten verursacht. Bei dieser Anwendung im Höchstdruckbereich lässt sich der Druck mit dem PulseBoreCenter von Dürr Ecoclean auf maximal 600 bar reduzieren. Möglich wird dies durch den integrierten, innovativen EcoCBooster, der einen pulsierenden Wasserstrahl mit deutlich höherer kinetischer Energie erzeugt.
Um bei gleichzeitiger Leistungssteigerung CO2-Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, werden Bauteile für Benzin- und Dieselmotoren immer komplexer und kompakter konstruiert. Im Zuge dieses Downsizing ersetzen thermische Beschichtungen zunehmend aus Grauguss gefertigte Zylinderlaufbuchsen bei Kurbelgehäusen. Um optimale Haftzugfestigkeit zu erreichen, wird die Aluminium-Oberfläche der Zylinderlaufbahnen vor der Applikation der extrem dünnen (150 bis 300 m) und sehr harten Metallschicht durch Aufrauen aktiviert. Dafür kommt verstärkt das Hochdruckwasserstrahlen zum Einsatz, unter anderem da es bei dieser Technik keinen Verschleiß gibt und das Reinigen nach dem Aufrauen entfällt.
Mit 600 statt 2.500 bar aktivieren
Die heute für das Aktivieren eingesetzten Hochdruckwasserstrahl-Verfahren arbeiten mit einem Druck von mindestens 2.500 bar. Dies verursacht neben beachtlichen Investitionen hohe Betriebskosten – nicht zuletzt aufgrund der sehr aufwändigen Filtration beziehungsweise dem Einsatz von Frischwasser bei Systemen ohne Kreislaufführung. Der neue, im PulseBoreCenter eingesetzte EcoCBooster von Dürr Ecoclean ermöglicht die Aktivierung der Zylinderlaufbahnen mit einem Druck von maximal 600 bar. Das Geheimnis der drastischen Druckreduzierung ist der pulsierende Wasserstrahl des innovativen Verfahrens, der die kinetische Energie auf das Fünf- bis Zehnfache verstärkt.
Hervorragende Haftzugwerte – auch bei Graugussoberflächen
Der EcoCBooster erreicht mindestens gleich gute oder sogar bessere Ergebnisse als konventionelle Höchstdruckverfahren. Dies belegen bisher realisierte Anwendungen. Die Haftzugwerte liegen unabhängig davon, ob die Metallschicht durch atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) oder Lichtbogendrahtspritzen (LDS) appliziert wurde, durchweg über 60 MPa. Selbst Gussoberflächen lassen sich mit dem Verfahren so aufrauen, dass sich das flüssige Metall gut in die Oberfläche verkrallen kann. Dadurch eröffnet der EcoCBooster neue Anwendungsfelder. Dazu zählt beispielsweise die Bearbeitung von Graugusslaufbuchsen im LKW-Bereich. Dies war bisher selbst durch Höchstdruckwasserstrahlen mit 3.000 bar nicht möglich.
Hohe Einsparungen beim Invest und im Betrieb
Unter Wirtschaftlichkeitsaspekten punktet das neue Verfahren ebenfalls. So sind die Anschaffungskosten einer Pumpe für 600 bar deutlich geringer als die einer Pumpe für 3.000 bar. Gleichzeitig kann die Filtration einfacher ausgelegt werden: Um den Verschleiß einer Höchstdruckpumpe möglichst gering zu halten, ist eine Filtration auf Feststoffe bis zu 1 m erforderlich. Dadurch muss sogar Frischwasser gefiltert werden. Die 600-bar-Pumpe des EcoCBooster ist deutlich unempfindlicher.
Hier reicht der Hochdruckpumpe eine auf Feststoffe von 3 m bis 5 m ausgelegte Filtration aus, das Wasser wird im Kreislauf geführt. Dies macht sich bei den Investitions- und Betriebskosten bemerkbar. Bezahlt macht sich auch die geringere Leistungsaufnahme der Pumpe. Sie reduziert den Energiebedarf um bis zu 50 Prozent im Vergleich zu einer Pumpe für das Höchstdruckwasserstrahlen. Außerdem fällt für die Wartung einer 600-bar-Pumpe nur etwa ein Drittel bis ein Viertel der Kosten an, die bei einer 3.000-bar-Pumpe zu veranschlagen sind. Der Prozess kann wahlweise mit reinem Wasser oder mit einem Korrosionsschutzmedium durchgeführt werden.
Hoch flexibles, modulares Anlagenkonzept
Für den EcoCBooster hat Dürr Ecoclean ein komplett neues Anlagenkonzept entwickelt: das PulseBoreCenter. Es besteht aus der Applikation mit NC-Steuerung und Boostern sowie einem Versorgungsmodul, in dem sich neben der Hochdruckpumpe die gesamte Wasserversorgung und Filtration befindet. Die Anlage ermöglicht die Bearbeitung der Kurbelgehäuse von 2-Zylinder-Reihenmotoren sowie aller V-Motoren und komplexer W 12- und W 16-Motoren. Durch die modulare Bauweise lässt sich das System einfach an unterschiedliche Beladungskonzepte und Taktzeiten anpassen.
Einsatzfelder von der Medizintechnik bis zum Triebwerksbau
Der Einsatz des neuen EcoCBooster ist nicht auf die Bearbeitung von Zylinderlaufbahnen beschränkt. Die prozesstechnischen und wirtschaftlichen Vorteile kommen bei unterschiedlichsten Anwendungen zum Tragen, bei denen im Hochdruckbereich über 1.000 bar mit Wasser gestrahlt wird. Das Spektrum reicht von der Medizintechnik und dem Triebwerksbau über das Entlacken, Entschichten, Entgraten und Reinigen von Bauteilen bis zur Betonsanierung.
