untergrundvorbehandlung und korrosionsschutz jan reinmann · 2012-11-05 · oberflächenreinheit...
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August 2012, Jan Reinmann
Untergrundvorbehandlung und Korrosionsschutz
Rösler Oberflächentechnik GmbH Vorstadt 1
D-96190 UntermerzbachTel.: +49 (0) 9533 924 0
Fax.: +49 (0) 9533 924 [email protected]
Jan Reinmann
August 2012, Jan Reinmann
Untergrundvorbehandlung und Korrosionsschutz
Korrosionsschutzarten
Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Korrosion und Volkswirtschaft
Untergrundvorbehandlung = Haftung
August 2012, Jan Reinmann
Herstellungsprogramm
Gleitschlifftechnik
Kanten-verrunden
Reinigen, Entfetten, Entölen
Polieren, Glänzen, Glätten
Entgraten Schleifen
Kombinations-
anwendungen
Aluminium Edelstahl
Gummi
Holz
Keramik
Kunststoff
Magnesium
Messing
Edelmetalle Titan
Zink
Zinn
Stein
Stahl
EntsandenEntrosten, Entzundern, Entlacken, Reinigen
Strahlen, Konservieren, Lackieren
Shot Peening (Verdichtungs-, Kugelstrahlen)
Dekor-strahlen
Strahltechnik
Nassstrahlen
Untergrundvorbehandlung und Korrosionsschutz
August 2012, Jan Reinmann
Korrosion = Zernagen
Korrosion und Volkswirtschaft
Deutschland
volkswirtschaftliche Schaden durch Korrosion im Jahr 3,6 Mrd. Euro
Korrosionsschutz = Werterhaltung, Sicherheit
August 2012, Jan Reinmann
Korrosion und Volkswirtschaft
KorrosionsvermeidungKorrosions-
schaden
Konstruktion Fertigung Endabnahme Nutzung
Ko
ste
n in
Eu
ro
1
10
100
1000
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Korrosionsschutzarten
passiver Korrosionsschutz
Schutzschichten
aktiver Korrosionsschutz
korrosionsgerechtes Gestalten
Korrosionsschutz
organische Beschichtungen
anorganische Beschichtungen
metallische Überzüge
Elektrochemischer Korrosionsschutz
kathodischer Korrosionsschutz
anodischerKorrosionsschutz
Zusatz von Inhibitoren
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Korrosionsschutz
Schutzschichten
metallischeÜberzüge
anorganischeÜberzüge
passiver Korrosionsschutz
• Schmelztauchen• Spritzen• galvanische Überzüge• Aufdampfen
• Emaillierung• keramische Überzüge• Brünieren (Oxidschichten)• Phosphatieren (phosh. Schichten)
• Chromatieren (cromh. Schichten)
Schutzschichten• Pigmenten• Bindemittel• Füllstoffen
Korrosionsschutzarten
ca. 80% aller Schichten
organischeBeschichtungen
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Korrosionsschutz
organischeBeschichtungen
in das Pigmente und/oder Zinkstaub eingelagert sind.
Die genannten Bindemittel sind unterschiedlichtemperaturbeständig (z.B. Ethylsilikat bis 400°C).
Korrosionsschutzarten
Additive
Bindemittel
Lösemittel
Farbmittel
Organische Beschichtungen („Farbe“, „Lack“, „Anstrich“) bestehen aus einem Bindemittel,
• Ethylsilikat ESI• Epoxidharz EP• Poly-Urethan PUR • Vinylchlorid-Copolymerisat PVC
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Korrosionsschutz
Schutzschichten
organischeBeschichtungen
metallischeÜberzüge
anorganischeÜberzüge
passiver Korrosionsschutz
Untergrundvorbehandlung
„Haftung“
Korrosionsschutzarten
Jeder Korrosionsschutz ist nur so gut wie die Oberfläche darunter!
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Beizen
• Lauge • Säure
Konversionsschichten
• Titan• Zirkon
schichtbildendeVerfahren
nicht schichtbildendeVerfahren
Korrosionsschutzarten
Chromatieren
• Grünchromatieren• Gelbchromatieren
Phosphatieren
• Eisenphosphatierung• Zinkphosphatierung
Elektrochemische Oxidation Eloxieren
Mechanisch Chemisch
Bürsten – SchleifenStrahlen
Trockenstrahlen
• Turbinenstrahlen• Druckluftstrahlen
Nassstrahlen
Untergrundvorbehandlung
„Haftung“
August 2012, Jan Reinmann
Untergrundvorbehandlung
„Haftung“
Korrosionsschutzarten
Substrate, die beschichtet werden sollen, sind oft
• staubig, schmutzig• ölig (temporärer Korrosionsschutz, Umformprozesse)• oxidiert (Schweißkanten, Rost)
Eine Vorbehandlung bewirkt
• Reinigung der Untergründe• Haftgrund für die Beschichtung• verbessert daher den Korrosionsschutz
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Untergrundvorbehandlung
„Haftung“
Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
• Putzen• Entzundern• Entrosten• Entschichten
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Abtragen von werkstofffremden Schichten, Partikeln oder Anhaftungen
StrahlmittelBeschleunigungssystem
Turbine
Druckluft
metallisch Stahlguss rund / kantig
nichtmetallisch Korund / Schlacken
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Kosten des Strahlens
Druckstrahlen
• Abwurfgeschwindigkeiten bis 150m/s• Strahlmitteldurchsatz bis 30 kg/min• alle Strahlmittel bearbeitbar• höchste Strahlleistung • beste Dosierbarkeit• niedrige Investitionskosten • hohe Betriebskosten
(hoher Luftverbrauch)
Druckstrahlverfahren „punktuell“ – geringe Flächenleistung
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Kosten des Strahlens
Turbinenverfahren = hohe Flächenleistung“
• Abwurfgeschwindigkeiten bis 130m/s• Strahlmitteldurchsatz 100kg – 1000kg/min• keine Schlacken und mineralische
Strahlmittel verwendbar• hohe Flächenleistung • gute Dosierbarkeit• moderate Investitionskosten • niedrige Betriebskosten
Schleuderrad
Strahlbild
Hotspot
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Strahlanlagen verursachen im Laufe ihrer Nutzungsdauer ein vielfaches
ihrer Anschaffungskosten durch:
• Verschleiß
• Strahlmittelverbrauch
• Personaleinsatz
• Energieaufwand
Kosten des Strahlens
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Kosten des Strahlens
Daten Druckluftstrahlen Turbinenstrahlen
Investitionssumme 100.000 € 150.000 €
Strahlkessel 250 Liter nicht vorhanden
Betriebsdruck 6 bar ---
Strahlmittel - Füllung 700 kg 4.000 kg
Strahlmitteldurchlaufmenge 12 kg/min 1.000 kg/min
Verbrauch 1,8 kg/h 6,0 kg/h
Energiebedarf 37 kW/h 80 kW/h
Stromkosten 4,44 €/h 9,60 €/h
Verschleißteilkosten 2,80 €/h 7,00 €/h
Personal 1 Bediener/in 1 Bediener/in
bearbeitete Fläche 13 m²/h 600 m²/h
Jahresleistung bei 220 Tage 2-schichtig(bearbeitete Fläche im Jahr)
52.800 m² 2.828.571,40 m²
Fazit: Mit einer Turbinenstrahlanlage kann man bis zu 48mal mehr Fläche bearbeiten.
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Das Strahlen als mechanisches Verfahren
Reinigungsstrahlen
Druckluftstrahlen Turbinenstrahlen
Strahlmittel 2.970 € 9.900 €
Energie 32.560 € 70.400 €
Wartung/ Verschleiß 4.620 € 11.550 €
Summe 40.150 € 91.850 €
VerhältnisKosten / bearbeitete Fläche
0,67 €/m² 0,03 €/m²
Fazit: Höhere Wirtschaftlichkeit erreicht man mit einer Turbinenstrahlanlage,
in Abhängigkeit von der Teilegeometrie.
Kosten des Strahlens
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Bedeckunsgrade
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungssoffen - Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit -Teil 1: Rostgrade und Oberflächenvorbereitungsgrade von umgeschichteten Stahloberflächen und Stahloberflächen nach ganzflächigem Entfernen vorhandener Beschichtungen (ISO 8501-1:2007);Deutsch Fassung EN ISO 8501-1:2007
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Sa 1
Leichtes Strahlen
Die Oberfläche muss – bei Betrachtung ohne Vergrößerung – frei sein vonsichtbarem Öl, Fett und Schmutz und losem Zunder, losem Rost, losenBeschichtungen und losen artfremden Verunreinigungen.(siehe Anmerkung 1 zu 3.1).Siehe Vergleichsmuster B Sa 1, C Sa 1und D Sa 1.
Sa 2
Gründliches Strahlen
Die Oberfläche muss – bei Betrachtung ohne Vergrößerung – frei sein vonsichtbarem Öl, Fett und Schmutz und nahezu frei von Zunder, nahezu freivon Rost, nahezu frei von Beschichtungen und nahezu frei von artfremdenVerunreinigungen. Alle verbleibende Rückstände müssen fest haften(siehe Anmerkung 2 und 3.1).Siehe Vergleichsmuster B Sa 2, C Sa 2 und D Sa 2.
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Sa 21/2
sehr gründliches Strahlen
Die Oberfläche muss – bei Betrachtung ohne Vergrößerung – frei sein vonsichtbarem Öl, Fett und Schmutz und soweit frei von Zunder, Rost,Beschichtungen und artfremden Verunreinigungen, dass verbleibendeSpuren allenfalls noch als leichte, fleckige oder streifige Schattierungen zuerkennen sind.Siehe Vergleichsmuster A Sa 2½, B Sa 2½, C Sa 2½ und D Sa 2½.
Sa 3
Strahlen bis auf dem Stahl
visuell keine
Verunreinigungen mehr zu
erkennen sind
Die Oberfläche muss – bei Betrachtung ohne Vergrößerung – frei sein vonsichtbarem Öl, Fett und Schmutz und frei sein von Zunder, Rost,Beschichtungen und artfremden Verunreinigungen. Sie muss eineinheitliches metallisches Aussehen besitzen.Siehe Vergleichsmuster A Sa 3, B Sa 3, C Sa 3 und D Sa 3.
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Ausgangsrostgrad
A
B
C
D
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Ausgangsrostgrad
A
Reinheitsgrad
A Sa 21/2 A Sa 3
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Ausgangsrostgrad Reinheitsgrad
B
B Sa 1 B Sa 2 B Sa 21/2 B Sa 3
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Reinheitsgrad - Subjektive Bewertung ISO 8501-1 (Schwedennorm)
Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007Quelle: DIN EN ISO 8501-1:2007
Ausgangsrostgrad Reinheitsgrad
C
D
C Sa 1 C Sa 2 C Sa 21/2 C Sa 3
D Sa 1 D Sa 2 D Sa 21/2 D Sa 3
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Oberflächenvorbehandlung von Stahl
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
Reinigungsstrahlen
Oberflächenreinheit – Klebebandverfahren nach EN ISO 8502-3
Partikel nicht sichtbar bei zehnfacher Vergrößerung (nahezu staubfrei)
Partikel sichtbar bei 10facher Vergrößerung, aber nicht mit normalem Sehvermögen (kleiner 50 µm)
Partikel gerade sichtbar mit normalem Sehvermögen (zw. 50 µm und 100 µm)
Partikel deutlich sichtbar mit normalem Sehvermögen (bis zu 0,5mm Durchmesser)
Partikel zwischen 0,5mm und 2,5mm Durchmesser (immer sichtbar)
Partikel größer als 2,5mm Durchmesser ddddd
0
3
1
2
4
5
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Oberflächenrauheit
Rauigkeit, Rauheitsprofil und Spitzenzahl
Edelkorund
Stahlguss kantig
Stahlguss rund
Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Kantige Strahlmittel erzeugen eine erheblich zerklüftetere Oberfläche als runde Strahlmittel.
Traganteil einer Beschichtung ist deutlich höher und damit auch deren Haftung
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
August 2012, Jan Reinmann
Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Oberflächenrauheit
Rauigkeit, Rauheitsprofil und SpitzenzahlStahlguss rund Stahlguss kantig
REM Aufnahme gestrahlter Oberflächen
Stahlguss rund Stahlguss kantig
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
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Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Rauigkeit, Rauheitsprofil und Spitzenzahl
Stahlguss rund Stahlguss kantig
Darstellung der Topographie mittels 3D Flächensensor auf dem Verfahren der Weißlichtinterferometrie
Oberflächenrauheit
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
August 2012, Jan Reinmann
Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Oberflächenrauheit
Die Rauheit der Oberfläche lenkt auch, durch ihre Rautiefe, die Benetzungsfähigkeit und die „Verankerung“ des Beschichtungsstoffes.
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
August 2012, Jan Reinmann
Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Oberflächenrauheit
Je höher der Anteil von kantigem Strahlmittel im Betriebsgemisch, um so besser die Oberflächentopographie zur Haftung von Beschichtungsstoffen. Ein Optimum an Haftung
und Korrosionsschutz wurde bei Rz Werten zwischen 40µm und 70µm festgestellt.
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
August 2012, Jan Reinmann
Oberflächenvorbehandlung von StahlReinigungsstrahlen
Oberflächenrauheit
Strahlen als Vorbehandlung - die Einflussgrößen
1,2
1,26
1,361,4
1,46
1,54
1,61
1,72
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
25µm 30µm 40µm 45µm 50µm 60µm 70µm 90µm
Ob
erf
läch
en
fak
tor
Rauhtiefe Rz
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Untergrundvorbehandlung „Haftung“
Vorbehandlung und zur Anwendung vorgesehene Beschichtungsverfahren sind aufeinander abzustimmen.
Die Eignung ist über Korrosions-Prüfungen zu ermitteln. Neben einer einwandfreien Entfettung ist zur Erzielung einer guten Haftfestigkeit und eines optimalen Korrosionsschutzes ein geeignetes Vorbehandlungs-verfahren erforderlich.
• Strahlen mit Sa 21/2 – Sa 3• nasschemische Vorbehandlung (Eisen- oder Zinkphosphatierung)• alternative Vorbehandlungsverfahren (Basis Zirkon oder Silan)
Untergrundvorbehandlung = Haftung
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Untergrundvorbehandlung „Haftung“
Untergrundvorbehandlung = Haftung
S235 JR G IIDicke 4mm Stahlguss rund S 330 nom. 0,8mmRz = 50µm
PulverbeschichtungUw = 5-6 mmBlasen an KanteKantenrostleichte Nadelstiche
S235 JR G IIDicke 4mm Stahlguss kantig KG H 18 nom. 1,0mmRz = 70µm
PulverbeschichtungUw = 0,5-1 mmkeine BlasenKantenrostunruhige Oberfläche
240 h Salzsprühtest
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Untergrundvorbehandlung „Haftung“
Untergrundvorbehandlung = Haftung
S235 JR G IIDicke 4mm Stahlguss kantig KG H 40 nom. 0,425mm 50%Stahlguss rund S 330 nom. 0,8mm 50%
Rz = 45µm
PulverbeschichtungUw = 2-3 mmkeine BlasenKantenrostunruhige Oberfläche
240 h Salzsprühtest
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Untergrundvorbehandlung „Haftung“
Untergrundvorbehandlung = Haftung
S235 JR G IIDicke 4mm Stahlguss kantig KG H 40 nom. 0,425mm 75%Stahlguss rund S 330 nom. 0,8mm 25%
Rz = 45µm
PulverbeschichtungUw = 0,5-1 mmkeine BlasenKantenrostunruhige Oberfläche
240 h Salzsprühtest
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Ihr Partner für Oberflächen
Korrosionsschutzarten
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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