Processes & Technologies W3D-TECH-26 ISO/ASTM 52900 Validiert

PTA Surfacing: Plasma Transferred Arc in Heavy Wear Protection

Plasma Transferred Arc (PTA) powder cladding: constricted high-energy arc, up to 10 kg/h, low dilution (< 5%), and hardfacing with Stellite and tungsten carbides.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

PTA cladding utilizes a constricted plasma arc up to 20,000 K to deposit wear-resistant alloys and tungsten carbides with dilution rates below 5%.

  • Einschnürung des Lichtbogens sichert Aufmischungsgrade von unter 5 % bei erstklassiger metallurgischer Anbindung.
  • Verarbeitet kostengünstige, grobe Metallpulver (50 - 180 µm) aus Stellite, Colmonoy und Wolframkarbid.
  • Erreicht Schichtdicken von 1.5 bis 5 mm in einem einzigen Arbeitsgang bei Aufbauraten bis 8 kg/h.
Plasmatemperatur
15.000 - 20.000 K
Aufmischungsgrad
< 5 - 8 %
Schichtdicke
1.5 - 5.0 mm
Härtebereiche
bis > 65 HRC

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Kriterium PTA (Plasma-Pulver) Laser-DED (Pulver) WIG-Auftragschweißen
Wärmequelle Eingeschnürter Plasmabogen Fokussierter Laserstrahl Freier WIG-Lichtbogen
Aufmischung Gering (5 - 8 %) Sehr gering (3 - 6 %) Hoch (15 - 25 %)
Aufbaurate 3 - 8 kg/h 0.5 - 2.5 kg/h 1 - 2 kg/h
Investitionskosten 80.000 - 180.000 € 300.000 - 800.000 € 25.000 - 60.000 €
Hartstoff-Einbettung Sehr gut (WC/Co unzersetzt) Exzellent Mittelmäßig (Überhitzungsgefahr)
01

Torch Architecture and Gas Regimes

Ein PTA-Brenner arbeitet mit drei getrennten Gasströmen: Das Plasmagas (hochgradig ionisiertes Argon) speist den Plasmastrahl; das Fördergas transportiert das Pulver in das Schmelzbad; das Schutzgas (Argon-Wasserstoff-Gemisch) schirmt das flüssige Schweißgut gegen Luftsauerstoff ab. Diese Trennung erlaubt die unabhängige Steuerung von Energie und Massenstrom.

02

Processing Stellite Cobalt-Base Alloys

Stellite-Legierungen (z. B. Stellite 6, Stellite 12) bieten außergewöhnliche Warmhärte, Korrosions- und Kavitationsbeständigkeit. Mit PTA aufgetragene Stellite-Schichten auf Ventilsitzen von Großdieselmotoren oder Kraftwerksarmaturen zeigen ein feindendritisches Erstarrungsgefüge mit minimalem Eiseneintrag aus dem Grundkörper.

03

Automation in Extruder and Valve Cladding

In Verbindung mit Drehvorrichtungen und 2-Achs-Manipulatoren wird PTA vollautomatisiert für Extruderschnecken, Bohrgestänge der Ölindustrie und Mahlwalzen eingesetzt. Die Standzeiten von Komponenten steigen um den Faktor 3 bis 8 gegenüber ungepanzerten Teilen.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Worin unterscheidet sich PTA vom Laserauftragschweißen?
PTA nutzt einen elektrischen Lichtbogen und ist bei den Betriebskosten deutlich günstiger als Laser-DED. Laser-DED erreicht jedoch feinere Schichtdicken und noch geringeren thermischen Verzug.
Können Risse beim Abkühlen vermieden werden?
Hochkarbidhaltige Schichten müssen auf 300 bis 500 °C vorgewärmt und nach dem Schweißen kontrolliert in Wärmekammern abgekühlt werden, um Schrumpfrisse zu verhindern.
Welche Pulverpartikelgröße ist erforderlich?
PTA verarbeitet Standardpulver von 53 bis 150 µm Korngröße, was wirtschaftlicher ist als feines LPBF-Pulver.

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