Verschleißschutz für Gleitringdichtungen:

Erhebliche Verbesserung durch
thermische Spritzschicht aus Chromoxid

Gleitringdichtungen sind in der Großchemie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in vielen anderen Branchen unverzichtbar. Um diese stark belasteten Teile gegen Verschleiß zu schützen, werden die Gleitringe üblicherweise aus Chromguss, Nickelguss, Chromstahl, Edelstahl oder Aluminiumoxid hergestellt. Wer höhere Standzeiten erreichen will, greift auf den teuren Hightech-Werkstoff Siliziumkarbid zurück. Doch es gibt eine günstigere Alternative: Durch thermisches Spritzen mit Chromoxid bleiben selbst regenerierte Gleitringdichtungen bis zu fünfmal länger einsatzfähig als unbeschichtete Neuteile.

Hervorragende Ergebnisse im Vergleichstest

Die 1979 gegründete RS Rittel & Schipper GmbH in Gladbeck produziert und regeneriert stark belastete Anlagenteile wie Wellenhülsen, Kolbenstangen, Plunger und Gleitringdichtungen. Bei letzteren sind hervorragendes Gleitverhalten und hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß entscheidend. Diese Eigenschaften lassen sich durch eine entsprechende Beschichtung des Grundmaterials erzielen. Besonders gut eignen sich hierfür Verfahren des Thermischen Spritzens, mit denen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Spritzschichten erzeugen lassen, die für jegliche Anwendung einsetzbar sind.

Dank einer selbst entwickelten und gebauten Prüfanlage ist Rittel & Schipper (RS) in der Lage, die Kohäsionskräfte thermischer Spritzschichten durch Ritzung mit einer Diamantspitze schnell und exakt zu testen. Die konstante Prüflast ist relativ gering, um nur die Härtewerte der Schicht miteinzubeziehen und eine Verfälschung des Ergebnisses durch ein Durchdrücken der dünnen Spritzschicht in den Grundwerkstoff zu vermeiden. Die messtechnische Auswertung mittels Mikroskop und digitaler Ritzbreitenmessung gibt Auskunft über die Verschleißfestigkeit.

Das Ergebnis der Vergleichstests ist eindeutig: Chromoxid schützt Gleitringe wesentlich besser als Chromguss, Nickelguss, Chromstahl, Edelstahl oder Aluminiumoxid. Die Gleitfläche bleibt riefenfrei und erhöht somit die Lebensdauer des Gegenringes (meist imprägnierte technische Kohle). Mit 1300 bis 1500 HV (Härte in Vickers) ist Chromoxid härter als etwa Chromguss (unter 500 HV). Aluminiumoxid ist zwar ähnlich verschleißfest wie Chromoxid, jedoch bruch- und temperaturschockempfindlicher. Auch das teure Siliziumkarbid mit seiner hohen Härte von ca. 3500 HV weist Nachteile auf: Es ist so spröde, dass es leicht an den konstruktiv bedingten Schwachstellen wie der Mitnahme am Gleitring oder der Arretierungsnut des Gegenringes bricht.

Qualität überzeugt

Auf ausdrücklichen Kundenwunsch verwendet RS jedoch auch andere Spritzmaterialien als Chromoxid. Hersteller von Pumpen und Gleitringdichtungen entscheiden sich häufig für das preiswertere Aluminiumoxid. Die Anwender hingegen lassen sich gerne von der höheren Qualität überzeugen: “Viele Kunden bestellen zunächst jeweils die Hälfte der Werkstücke mit Chromoxid- und Aluminiumoxidbeschichtung, um sie in der Praxis miteinander zu vergleichen”, berichtet Willibald Rittel, RS-Geschäftsführer und Gründer. “Die höhere Temperaturschockbeständigkeit und fast universelle chemische Beständigkeit verhelfen der in der Duktilität angepassten Chromoxidschicht meist zum Punktsieg.”

In den ersten Jahren der Zusammenarbeit werden in der Regel alle Gleitringdichtungen des Kunden einmal regeneriert. Mit Chromoxid thermisch gespritzte, reparierte Gleitringe weisen eine bis zu fünfmal höhere Standzeit als bisher verwendete Neuteile auf. Das bedeutet, dass vorerst keine weiteren Regenerationsaufträge für diese Werkstücke zu erwarten sind. “Doch wollen die meisten Kunden ihre guten Erfahrungen auf anderen Gebieten wiederholen. So erhalten wir dann Aufträge etwa zur thermischen Beschichtung von Wellenhülsen für Packungs- oder Lippendichtungen”, erklärt Willibald Rittel. “Außerdem bauen wir auf die eigene Phantasie und die unserer Kunden, denn das thermische Spritzen ist ein äußerst innovatives Werkzeug.”

Zu den Kunden von RS zählen vor allem Unternehmen aus der Großchemie, aber auch aus der Papier-, Erdöl- und Milch verarbeitenden Industrie sowie Großbrauereien. Rund ein Viertel der Aufträge stammen aus dem Ausland, insbesondere aus Polen, Belgien und den Niederlanden. Die Neuteilfertigung macht etwa 60 % des Umsatzes aus. Abgesehen vom Diamantschleifen, das von einem 1985 gegründeten Profitcenter durchgeführt wird, und dem System der verlängerten (Präzisions-)Werkbank erledigen die 34 Mitarbeiter alle Arbeiten von der Konstruktion bis zur Feinbearbeitung im Hause.

Höchste Präzision durch Beschichtungsautomaten

Technik und Vorzüge des Thermischen Spritzens lernte der gelernte Maschinenbauer Willibald Rittel während seiner siebenjährigen Tätigkeit bei einem Schweizer Beschichtungsunternehmen kennen. 1988 ging der erste eigene 10-Stationen-Beschichtungsautomat in Betrieb. “Charly 1”, eine komplette Eigenkonstruktion, dient speziell zur Beschichtung von Wellenschutzhülsen und Plungern. Die Anlage eignet sich für die Bearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken bis zu 500 mm Länge. Jede der 10 Stationen lässt sich einzeln einrichten, so dass auch unterschiedliche Teile gleichzeitig thermisch gespritzt werden können. Mittels der elektronischen Steuerung werden alle Parameter, auch Drehzahl und Abstand Brenner/Werkstück optimal eingehalten. Absolut gleichmäßig beschichtete Werkstücke sind das Ergebnis. Willibald Rittel: “Diese Präzision und garantierte Reproduzierbarkeit ist ohne Automation nicht erreichbar.”

Im Laufe der Jahre folgten drei weitere Beschichtungsautomaten: “Charly 2” für bis zu 2 Meter lange Wellen- und Kolbenstangen, “Charly 3” für Gleitringe und “Charly 4” für größere Bauteile bis zu 4 Meter Länge, 1400 mm Durchmesser und 2 Tonnen Gewicht. Eine Besonderheit an “Charly 4” ist die integrierte gesteuerte Korundstrahlanlage mit fest eingebauter Absaugung. “Es dürfte einmalig sein, dass auf derselben Maschine Werkstücke dieser Größenordnung zuerst sandgestrahlt und anschließend thermisch beschichtet werden können”, erklärt Werner Wagner, Leiter Produktentwicklung.

Hohe Planität auch bei großen Bauteilen

Der Planflächenbeschichtungsautomat “Charly 3”, bei dem Werkstücke auf einem sich drehenden Teller befestigt und von oben thermisch gespritzt werden, bewältigt nicht nur kleine Gleitringe. Auch Verteilerscheiben aus Edelstahl (1.4571) mit einem Außendurchmesser von 1,8 Meter und einem äußeren Gleitflächendurchmesser von 1,4 Meter lassen sich hier perfekt bearbeiten. Schichtwerkstoff ist in diesem Fall Wolframkarbid/Chromkarbid mit Nickelchrom-Binder. Diese Verteilerscheiben entsprechen in ihrer Funktion Gleitringen bei Gleitringdichtungen und müssen daher dieselben hohen Anforderungen an Qualität und Planität erfüllen. Bei einer Schichtstärke von knapp 200 µ gelingt es RS, die große Oberfläche ebenso plan zu läppen und polieren wie bei einem Gleitring mit 20 mm Außendurchmesser (RA-Wert: ca. 0,06 µ, diamantpoliert).

Synergieeffekte nutzen durch GTS

Seit 1.1.1993 ist RS Mitglied der GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V. Bei Sitzungen tauscht Willibald Rittel mit anderen Anwendern des Verfahrens Erfahrungen aus. Daraus entstehen oft weitergehende Kontakte: “Befreundete Unternehmen nutzen unsere besonderen Stärken, indem sie Spezialteile hinzukaufen oder in unserer Prüfanlage thermisch gespritzte Oberflächen testen lassen.” Für 1997 strebt RS - neben der Zertifizierung nach DIN ISO 9002 - die GTS-Zertifizierung an, das weltweit erste verfahrens-, personen- und produktbezogene Zertifikat für das Thermische Spritzen. Näheres über das Verfahren, seine Vorzüge und Anwendungsgebiete sowie Adressen von Anwendern in ganz Deutschland können angefordert werden bei Herrn Peter Heinrich, Geschäftsführer GTS, unter der Fax-Nr. 089/7446-1659.

Verfasserin: Simone Arends

Weitere Informationen sind erhältlich bei

GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V.
Werner Krömmer
c/o Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas
Carl-von-Linde-Str. 25, D-85716 Unterschleißheim
per Fax: +49-(0)89-31001-5364
per E-Mail: info@gts-ev.de
Internet: www.gts-ev.de

RS Rittel GmbH
Stollenstr. 21
45966 Gladbeck
Tel.: 02043/9734-0
Fax: 02043/9734-89
E-Mail: info@rs-rittel.de
www.rs-rittel.de

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