Die Entwicklung eines neuen Plasmaspritzgenerators, der den hohen Anforderungen an Homogenität und Stationärität der Pulverbehandlung gerecht wird, bildet den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Hierzu wurden zunächst konventionelle Plasmageneratoren hinsichtlich ihrer charakteristischen Lichtbogeneigenschaften und der damit verbundenen Wechselwirkung von Plasmastrahl und injizierten Partikeln untersucht. Bei diesen Untersuchungen kristallisierten sich zwei wesentliche Ansatzpunkte für eine Verbesserung der Plasmageneratoren und damit für eine Optimierung des Spritzprozesses heraus. Zum einen führt eine Lichtbogenstabilisierung zu einer homogeneren Pulverbehandlung, die im Falle von Mehrlichtbogensystem durch Ausnutzung des „Cage-Effekts“ (Pulvereinschluss in den Plasmastrahl) noch weiter verbessert werden kann. Zum anderen führt eine Pulverinjektion, deren optimale Position keine Abhängigkeit von den möglichen Betriebsparametern des Generators aufweist, zu einer Verringerung möglicher Fehler und damit zu einer Steigerung der Prozesssicherheit. Die Realisierung eines Plasmagenerators, der diesen Vorgaben genügt, war Ziel dieser Arbeit. Als Lösung wurde der Mehranoden- Generator „Delta-Gun“ entwickelt und aufgebaut, der sich vor allem durch sein effizientes und gleichmäßiges Pulveraufschmelzen auszeichnet und zudem die geforderte Parameterunabhängigkeit für eine optimierte Positionierung der Pulverinjektoren aufweist. Das Generatorkonzept ermöglicht lange Betriebsstandzeiten bei Leistungsumsätzen von 50 kW, die aufgrund der 50 mm langen Düse und der daraus resultierenden hohen Spannung auch ohne Molekülgase erreicht werden. Zur Untersuchung des Betriebsverhaltens des Generators wurden neben Strom- und Spannungsmessungen auch Messungen mit Diagnostikverfahren durchgeführt, die speziell für diese Art von Generator entwickelt oder adaptiert wurden. Hierzu zählen vor allem das Computertomografieverfahren, das den ausströmenden Plasmastrahl hinsichtlich seiner Intensitätsverteilung dreidimensional vermisst, das Hochgeschwindigkeitskamerasystem, mit dem der Plasmastrahl ultrakurzzeitbelichtet in einer zusammenhängenden Bildfolge erfasst werden kann, das Volumenpyrometriesystem, das die Temperaturen des Partikelstrahls von der Eingabe bis zum Spritzabstand bestimmt und das Partikelgeschwindigkeitsmesssystem, das die Geschwindigkeiten der Partikel, ebenfalls von der Eingabe bis zum Spritzabstand ermittelt. Erste Untersuchungen der mit diesem Generator gespritzten Schichten zeigen ein hohes Potential dieses Generatorprinzips. Als besonders erwähnenswert ist hier die hohe Pulverförderleistung bei gleichzeitig hohem Auftragswirkungsgrad anzuführen.     «

Die Entwicklung eines neuen Plasmaspritzgenerators, der den hohen Anforderungen an Homogenität und Stationärität der Pulverbehandlung gerecht wird, bildet den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Hierzu wurden zunächst konventionelle Plasmageneratoren hinsichtlich ihrer charakteristischen Lichtbogeneigenschaften und der damit verbundenen Wechselwirkung von Plasmastrahl und injizierten Partikeln untersucht. Bei diesen Untersuchungen kristallisierten sich zwei wesentliche Ansatzpunkte für eine Ver...     »

In the field of thermal spraying processes the presented thesis covers the development of a new plasma generator, which improves homogeneity and stationarity of the powder injection. The first part characterizes conventional DC-plasma generators in regards to their electrical arc properties and their influence on the injected particles. Multi-arc systems like the three cathode torch TRIPLEX show a stabilized plasma jet resulting in an improved powder injection and a higher deposition efficiency compared to single-arc plasma generators. A disadvantage of multi-cathode generators is that the optimal powder injection position depends on the plasma generator parameters. To overcome this limitation an innovative development of a new plasma generator “Delta Gun” is described. The new plasma generator is characterized by one cathode and - separated by an electrically neutral central section - three anodes. Due to the elongation of the nozzle electrical power input of 50kW can be achieved without the need of molecular gas additions. Based on the geometric fixed anodic arc roots, the resulting plasma plume is parameter independent. To characterize the “Delta Gun” the following diagnostics were applied: Computer Tomography, which measures a three dimensional intensity distribution of the plasma plume, High Velocity Imaging, which captures high speed images of the plasma plume, Volume pyrometer, to measure the temperature distribution of the particle jet, Particle Velocity Imaging, which monitors the velocity of the particles. First industrial coatings show a great potential of the new generator system. Especially the high powder feed rate while still obtaining a high deposition efficiency enables the “Delta Gun” to become an excellent tool for plasma spraying.     «

In the field of thermal spraying processes the presented thesis covers the development of a new plasma generator, which improves homogeneity and stationarity of the powder injection. The first part characterizes conventional DC-plasma generators in regards to their electrical arc properties and their influence on the injected particles. Multi-arc systems like the three cathode torch TRIPLEX show a stabilized plasma jet resulting in an improved powder injection and a higher deposition efficiency...     »