FLSmidth bag ny supercoating af metaloverflader

Hvis du kommer fra en industri, der kæmper med slid på store stålkonstruktioner – for eksempel kraftværker, den kemiske industri eller maritime konstruktioner – så var det måske en idé at slå et smut forbi FLSmidths R&D-testcenter i Mariager.

Her vil forskningsingeniør David Dam Olsson nemlig gerne fortælle om den nyeste udvikling inden for coating – muligheden for ved hjælp af plasmasvejsning at lægge en coating på meget store emner og i tykkelser, som ikke er set før.

Fordelen ved at bruge den nye supercoating er, at det er muligt at belægge en relativt billig ståltype og på den måde opnå nogle egenskaber, man ellers skulle bruge kostbare stållegeringer til:

»Lige nu taler vi for eksempel med en stor dansk virksomhed, der gerne vil finde en erstatning for et værktøjsstål indeholdende vanadium karbider. Vi kan se, at med vores coating vil de faktisk være i stand til at bruge langt billigere stål,« siger David Dam Olsson.

FLSmidths egen udvikling af den nye supercoating begyndte omkring 2010, hvor ingeniørerne begyndte at fokusere på Plasma Transfer ARC (PTA) – en svejseteknologi opfundet i 1950’erne, som i 1980’erne blev udviklet til industriel anvendelse, for eksempel coating af mindre ståloverflader.

Fra mindre til enorme

Men hos FLS var behovet langtfra ‘mindre’ ståloverflader. Her handler det tværtimod om enorme roterende stålkonstruktioner på 2,4 meter i diameter og op til 17 ton. De anvendes til at knuse malm, men hvis uheldet er ude, bliver de også ramt af knækkede ståltænder fra gravemaskiner eller andre urenheder. Dertil kommer slag og høje trykbelastninger, som fører til ødelagte overflader, korrosion og pro­duk­tions­stop.

»Da vi først kiggede på teknologien omkring plasmasvejsning til coating, var det tydeligt, at fokus var på små overflader. Samtidig var man kun i stand til at arbejde med en lagtykkelse på 2-3 mm. Vi har igennem vores udvikling og et erhvervsstipendium i samarbejde med Aalborg Universitet flyttet teknologien, så det er muligt at coate mange kvadratmeter og i lagtykkelse på helt op til 16 mm,« siger David Dam Olsson.

For at løse problemet blev det delt i to: Det skulle være muligt rent fysisk at gribe, holde og dreje store stålemner, så svejsningen kunne komme hele vejen rundt. Den anden udfordring var at finde de procesparametre, som kunne give de rigtige egenskaber, for eksempel den rette hæftning af coating og den rigtige tykkelse. Derfor indgik FLSmidth en udviklingsaftale med en af producenterne af det svejsepulver, PTA-teknologien benytter sig af.

Tests frem for beregning

»Umiddelbart kan man ikke tænke, eller beregne sig frem til de rigtige svejseparametre. Så vi har skullet udføre en del slidtests for at se, om vores ideer var gode nok,« siger David Dam Olsson. Disse slidtests er blevet udført til dels på FLSmidths R&D Center Dania i Mariager, dels som feltforsøg på industrielle anlæg.

Men flere andre analysemetoder har også været taget i brug under udviklingen af den nye metode: Røntgendiffraktion blev brugt til at se, om faserne i coatingen var intakte. TEM-analyser (Transmission Electron Microscopy) til at se, om overfladekemien var i orden, så coat­ingen havde den ønskede holdbarhed over for korrosion. SEM (Scanning Electron Microscopy) blev brugt til at se, om karbidfaserne var intakte eller ødelagte, hvilket har stor betydning for coatingens slidmodstand.

Brugen af plasmasvejsning har yderligere den fordel, at opblandingsfasen med grundmaterialet er langt mindre end med andre typer af svejsning:

»Men samtidig får vi meget rene metallurgiske faser og fuld metallurgisk hæftning,« siger David Dam Olsson, som også peger på, at metoden kan bruges på vanskelige metaller som for eksempel aluminium og ståltyper med meget højt kulstofindhold, hvilket betyder, at det er muligt at coate for eksempel sejhærdet stål.

Tests viser, at den nye supercoating gør stålet 15 gange mere slidstærkt end almindeligt stål.

Så nu står FLSmidth altså med en åben invitation til andre virksomheder:

»Vores forretning ligger i, at vi producerer sliddele til vores egen industri, derfor vil vi gerne have andre ind at se, hvad vi laver, og give lidt rådgivning,« siger David Dam Olsson.