Een metaalbewerkingsbedrijf waar thermisch spuiten dagelijkse kost is, zo is het bedrijf Bekkers Metaalspuitwerken in het kort te omschrijven. Maar wat houdt het thermisch spuiten in? Op wat voor soort componenten van wat voor soort substraten worden welke lagen aangebracht? Rob Didden, directeur van Bekkers Metaalspuitwerken, is de persoon die deze vragen het best kan beantwoorden.
Het bedrijf, opgericht door P. Lombert in 1936, was aanvankelijk gespecialiseerd in smeden, verspanen en autogeen en elektrisch spuiten. In 1972 veranderde het bedrijf in Bekkers vlamspuit-technieken en later in Bekkers Metaalspuitwerken. Vanaf 2007 ging het bedrijf ook HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) toepassen waarvoor een nieuwe productiehal werd gebouwd. In 2011 kwam daar het plasmaspuiten bij. Bekkers Metaalspuitwerken telt momenteel vijftien medewerkers, waarvan er vier geheel zijn gericht op thermisch spuiten.
Andere medewerkers richten zich op metaalbewerkingen als draaien, frezen, slijpen en lassen. Het thermisch spuiten wordt hoofdzakelijk ingezet voor revisie en reparatie van allerlei componenten die aan slijtage onderhevig zijn. “Dat kunnen heel kleine componenten zijn voor allerlei soorten pompen tot heel grote componenten als zogenoemde industriële decanters die vaste stoffen scheiden van vloeistoffen. Dat doen ze door middel van centrifugaalkracht en contrarotatie in een trommel met archimedesschroef. Op de buitenzijde van de archimedesschroef vindt in de regel veel slijtage plaats waartegen slijtagebestendige lagen worden aangebracht”, zo maakt Rob Didden duidelijk.
Het bedrijf presenteert zich als een one stop shop: alle benodigde behandelingen om beschadigde componenten te reviseren of te repareren, worden er uitgevoerd. Regelmatig wil de klant vooraf overleg: is het gewenste herstel mogelijk?
Soms moet er onder tijdsdruk gewerkt worden, omdat door een beschadigd component de productie in een bedrijf stilligt. Didden beschouwt dit soort klussen als een leuke uitdaging die ook een bepaalde flexibiliteit vergt. “Dat wordt steeds belangrijker; ook een beschikbaarheid van 24 /7 wordt vaker gevraagd.
Een productiebedrijf heeft een probleem en staat stil. Als je dat op dat moment kunt oplossen, zijn ze ook bereid een relatie met je aan te gaan. Kun je dat niet, dan gaan ze naar een ander en heb je kans dat ze daar blijven hangen.
De maatschappij verandert op het gebied van werktijden en je kunt ervoor kiezen daarin mee te gaan. We hoeven niet 24/7 open te zijn, maar we willen wel flexibel zijn. Dit betekent dat er af en toe in het weekend of bijvoorbeeld tussen Kerst en Oud en Nieuw gewerkt moet worden. Gelukkig hebben we medewerkers die in die beweging willen meegaan.”
STRAALMIDDEL
De markten waarvoor Bekkers Metaalspuitwerken voornamelijk werkt, zijn de levensmiddelenindustrie, recycling, mestverwerkingsbedrijven, waterkrachtcentrales, scheepsbouw enzovoorts. Decanters en onderdelen van pompen en elektromotoren worden regelmatig onder handen genomen. De behandelde substraten bestaan voor ongeveer tachtig procent uit ijzer, aluminium of rvs. Soms uit titanium of nikkelbasislegeringen.
Met het oog op meer stabiliteit in het aangeboden werk, verwelkomt Bekkers ook andere klanten met wat afwijkend werk. Daarom is het bedrijf nu in gesprek met een fabrikant van turbinecomponenten voor gasturbines. Bij het thermisch spuiten daarvan gaat het om andere lagen en basismaterialen, andere uitdagingen dus.
Het gaat om hoogwaardige producten waaraan hogere eisen worden gesteld op het gebied van nauwkeurigheid en conserveringskwaliteit. Ondanks de diversiteit in componenten en markten is het proces van het thermisch spuiten uniform te beschrijven.
De voorbehandeling bestaat meestal uit een mechanische voorbewerking; soms is dat draaien en frezen, maar meestal is dat stralen om een bepaalde ruwheid te bereiken, zo tussen de Ra 2-4. Sinds ruim een jaar wordt daarvoor als straalmiddel gehard staalgrit gebruikt, dat boven verwachting blijkt te presteren. Voorheen gebruikte Bekkers aluminiumoxide als straalgrit. Zo’n overstap is wel een gok, want daarvoor moet je de hele straalinstallatie schoon maken en bepaalde onderdelen vervangen.
Voor het thermisch spuiten (vlam- of poederspuiten) kunnen diverse technieken worden ingezet. Bij Bekkers zijn dat elektrisch en autogeen draadspuiten, autogeen poederspuiten, HVOF en plasmaspuiten.
Op één uitzondering na (plasmaspuiten) zijn het relatief koude processen; zelfs HVOF dat een vlamtemperatuur heeft van tussen de 1.500 tot 2.500 graden Celsius. De temperatuur van het te behandelen product blijft daarbij tussen de honderd en tweehonderd graden; met wat slimme trucjes is die temperatuur zelfs beneden de honderd graden te houden.
COMBINATIE VAN LAGEN
Rob Didden: “Bijna alle processen worden handmatig uitgevoerd, behalve HVOF. Daar doet een robot het spuitwerk. Hierbij gaat het in de regel om repeterende producten waarvoor het de moeite loont om de robot te programmeren. En het proces zelf is niet erg mensvriendelijk, omdat er veel stof, lawaai en verbrandingsgassen bij vrijkomen. Thermisch spuiten is dus meestal gericht op het herstellen van slijtage of het tegengaan van corrosie, maar ook op verduurzaming van componenten. Het gaat om het aanbrengen van slijtvaste of corrosiebestendige lagen waarbij ook het basismateriaal wordt gebruikt. In de regel praat je over een combinatie van verschillende lagen, hoewel sommige gebruiksfuncties slechts één laag vergen.
Bij combinaties van lagen gaat het om een hechtlaag als basis gevolgd door de uiteindelijke gebruikslaag. Dus bijvoorbeeld eerst een corrosiebestendige laag, met daarop een slijtvaste (keramische) laag. Corrosiebestendig materiaal heeft uit zich zelf weinig slijtageweerstand. Een combinatie met een slijtvaste laag is dus aan te raden en wordt vaak toegepast. Heel vaak valt de keuze op keramiek, omdat dat erg slijtvast en chemisch inert is.” De hechtlaag voor het aanbrengen van keramiek is niet alleen ter bevordering van de hechting, maar ook om het verschil in uitzetting op te vangen tussen het basismateriaal en de keramische deklaag. Daarnaast is bij combinaties van deklagen ook een combinatie met een polymeer mogelijk. Hiermee breng je een gladde, slijtvaste laag aan met een lage wrijvingscoëfficiënt.
Voor sommige toepassingen is dat heel aantrekkelijk. De totale laagdikte bij thermisch spuiten varieert tussen de 50 tot 300 micrometer. De hechtsterkte is afhankelijk van het type laag en de toegepaste applicatiemethode. Volgens Didden is het bij thermisch spuiten een beetje behelpen als het gaat om testen waarmee je de hechting kunt controleren. “Dat gaat maar tot op zeker hoogte. De beschikbare testen bij HVOF bestaan uit een lijmverbinding en die verbinding blijkt iedere keer de zwakste te zijn. Dus wat stel je dan vast? Dat de hechting van de HVOF-laag sterker is dan de lijmverbinding, maar hoeveel sterker? Dat is met de huidige testen niet in een getal uit te drukken. Wat ontbreekt, is de juiste test.”
HEEL AANTREKKELIJKE OPTIE
Hij wijst erop dat de meeste klanten voornamelijk vragen om slijtvastheid, maar dat betekent niet dat het werk routinematig verricht kan worden. Naast keramiek zijn olfraamcarbide of een chroomcarbidehoudende laag de meest slijtvaste lagen. Per opdracht wordt gekeken welke laag het meest geschikt is. “In 2021 kregen we een leuke uitdaging, namelijk een slijtvaste laag voor een Pelton-wiel. Dat is een turbinewiel dat vaak in Noorwegen in kleinere waterkrachtcentrales wordt gebruikt om energie op te wekken. Het wiel gaat draaien doordat er vanaf grote valhoogte water onder hoge druk op de schoepen valt. Die schoepen zijn zó vormgegeven dat ze in het midden de waterstraal splitsen en daarbij 180 graden omkeren.
Daardoor wordt bijna alle energie uit de waterstraal gehaald. Het is dus een heel efficiënte aandrijving van een turbine, maar omdat die waterkrachtcentrales bijna altijd in bergachtig gebied staan, zitten er in het water vaak allerlei abrasieve media bestaande uit steentjes, zand en gruis. Die zorgen voor slijtage en verlagen daardoor het rendement. Het aanbrengen van een slijtvaste laag op de schoepen is dus geen overbodige luxe; het kan de levensduur met een factor vier of vijf verlengen en is veel goedkoper dan vervanging van het turbinewiel.
In dit geval is er gekozen voor een wolfraamcarbidehoudende laag.” Ook bij nieuwe producten kan een vorm van thermisch spuiten dus het verschil maken. Volgens Didden zitten veel fabrikanten van componenten die aan grote slijtage worden blootgesteld met dezelfde vraag: hoe kunnen ze garanderen dat hun product beter presteert dan dat van een concurrent? Het aanbrengen van een slijtvaste laag resulteert volgens hem in een concurrentievoordeel. “Onlangs werden wij benaderd door een pompenfabrikant die was gevraagd pompen te leveren met de garantie dat die drie tot vier jaar zonder storing op de zeebodem kunnen functioneren. Als je daar immers een component moet vervangen, kost dat erg veel geld.
Daarom moet je veel aandacht schenken aan alle afdichtingsvlakken die aan slijtage onderhevig zijn door agressieve media. Met thermisch spuiten dat goed is uitgevoerd, kun je zo’n garantie afgeven. Een pompenfabrikant die daarvoor kiest, heeft een concurrentievoordeel. Tot slot denk ik dat thermisch spuiten bij revisie en reparatie van producten heel belangrijk zal blijven. Vooral in deze tijd met een schaarste aan grondstoffen waardoor nieuwe componenten vaak duurder worden. En als iemand dan toch kiest voor nieuwe componenten, dan wordt hij vaak geconfronteerd met een lange levertijd. Revisie of reparatie met thermisch spuiten, dat bovendien vaak de levensduur aanzienlijk verlengt, is in veel situaties dus een heel aantrekkelijke optie.”
MEER INFORMATIE
www.bekkersmetaal.nl