PTWA-Spritzen
PTWA-Spritzen, englisch Plasma transferred wire arc (PTWA) thermal spraying, ist ein Verfahren des Thermisches Spritzens, das eine Beschichtung auf der inneren Fläche eines Zylinders oder einer äußeren Oberfläche jeglicher Geometrie erzeugt. Es ist besonders bekannt dafür, durch das Beschichten der Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren eine Konstruktion eines Aluminium-Motorblocks ohne Gusseisen-Zylinderbuchsen zu ermöglichen.
Die Erfinder des PTWA empfingen 2009 den IPO National Inventor of the Year award (Intellectual Property Owners Association, IPO).[1] Die Technik wurde anfangs von Flame-Spray Industries entwickelt und patentiert und danach von Flame-Spray und Ford vebessert.
Prozess
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Ein einzelner leitender Draht wird als Rohmaterial für das System verwendet. Ein Überschall-Plasmastrahl— geformt durch einen Lichtbogen zwischen der nicht verbrauchbaren Kathode und dem Draht— schmilzt und zerstäubt den Draht. Ein Luftstrom transportiert das zerstäubte Metall auf das Substrat. Die Partikel egalisieren beim Auftreffen die Substratoberfläche durch ihre hohe Kinetische Energie. Die Partikel verfestigen sich beim Auftreffen schnell und können sowohl krystalline und amorphe Phasen annehmen.[2] Es besteht auch die Möglichkeit, mehrschichtige Beschichtungen durch übereinanderliegende Partikelschichten herzustellen, was die Verschleißfestigkeit erhöht. Alle leitfähigen Drähte bis einschließlich 1,59 mm (0,0625 Zoll) können als Ausgangsmaterial verwendet werden, einschließlich "Aderdrähte". Refraktärmetalle, hochschmelzende Metalle sowie niedrig schmelzende Materialien lassen sich leicht aufbringen.
Anwendungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]PTWA kann verwendet werden, um eine Beschichtung auf Verschleißflächen von Motor- oder Getriebe-Komponenten aufzubringen, die als Gleitlager dient. Für die Zylinderbohrungen von Blöcken aus einer untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung sind Hauptvorzüge von PTWA gegenüber gusseisernen Auskleidungen geringeres Gewicht und geringere Kosten. Die dünnere Bohrungsoberfläche erlaubt auch kompaktere Bohrungsabstände und kann potenziell eine bessere Wärmeübertragung ermöglichen.
Fahrzeugmotoren, die PTWA nutzen, sind der Nissan GT-R-V6-Motor VR38DETT[3] und Fords modularer 5.0 L-V8-Motor Coyote.[4][5] Caterpillar und Ford verwenden ebenfalls PTWA für Refabrikations-Motoren.[6]
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- PTWA inneres Beschichtungssystem (RWTH Aachen; englisch)
- Plasma-sprayed cylinder bores on 2011 Shelby V8 mit Bild der Oberfläche
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ IPO Education Foundation Honors Top Inventors of 2009
- ↑ P Skarvelis, G.D Papadimitriou: Plasma transferred arc composite coatings with self lubricating properties, based on Fe and Ti sulfides: Microstructure and tribological behavior. In: Surface and Coatings Technology. 203. Jahrgang, Nr. 10–11, 2009, S. 1384–1394, doi:10.1016/j.surfcoat.2008.11.010.
- ↑ Ben Wojdyla: The Ford Engine Technology Good Enough For The Nissan GT-R. In: Jalopnik. 10. Februar 2010, abgerufen am 4. November 2022 (englisch).
- ↑ Ford launches plasma-sprayed cylinder bores on 2011 Shelby V8, in SAE/Automotive Engeineering vom 17. Februar 2010 (Archivlink).
- ↑ Larry Webster: Long Live the Mustangs' V8s. In: Popular Mechanics. 16. April 2010, abgerufen am 4. November 2022 (amerikanisches Englisch).
- ↑ Aaron Turpen: Ford using plasma to refurbish dead engines. In: New Atlas. 3. Dezember 2015, abgerufen am 4. November 2022 (amerikanisches Englisch).