Flammspritzgerät Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flammspritz- gerät, bestehend aus einem Brenner mit Mundstück und einer Einrichtung zur Zufuhr des Pulvers in die Flamme.
Beim Flammspritzen wird im Prinzip auf zwei Arten vorgegangen: Bei der ersten wird das jeweils verwendete Pulver dem Brenngasstrom zugemischt und zusammen mit die sem der Flamme zugeführt und durch die Flamme auf das Werkstück geschleudert.
Bei der zweiten wird das Pulver von aussen in die Brennerflamme eingebracht. Dieses zweite Vorgehen hat gewisse Vorteile gegenüber dem zuerst geschilderten und das erfindungsgemässe Verfahren wird bei dieser Art angewendet.
Beim Flammspritzen z. B. von oxydationsempfind lichen Metallpulvern ist nach der bisherigen Erfahrung die Kornverteilung von ausserordentlicher Bedeutung, um das gewünschte einwandfreie Ergebnis zu erzielen, d. h. in der Praxis können im allgemeinen nur begrenzte Komgrössenbereiche mit gutem Erfolg eingesetzt wer den, weil die Variationsmöglichkeiten in der idealen Flammeinstellung relativ klein sind. Abgesehen davon, dass auf diese Weise grosse Schwierigkeiten bei der Pul verherstellung zu überwinden sind, müssen Spritzfehler bei nicht konformer Pulverkörnung in Kauf genommen werden.
Es wurde nun gefunden, dass man die Flammspritz- anforderungen einfach und rasch in einem weiten Pul verkörnungsbereich der mittleren Pulverkörnung anpas sen kann, wenn man so vorgeht, dass eine vorbestimmte Eigenschaften aufweisende Flamme eingestellt wird, und dass dann der Abstand der Einbringstelle des Pulvers in die Flamme vom Brennermund je nach Körnung des verwendeten Pulvers in der Flammenachse verstellt wird, und zwar so, dass der genannte Abstand X und die Pul verkörnung Y gemäss der Gesetzmässigkeit mX+b=Y aufeinander abgestimmt sind,
wobei m eine Konstante und b ein von der eingestellten Flamme und dem ver wendeten Pulver abhängiger Wert ist.
'Die günstigste Flammeneinstellung ist ein für das einzelne Flammspritzgerät erarbeiteter Erfahrungswert, der zusammen mit der spezifischen Körnung dem Pulver die erforderliche kinetische Energie und Temperatur verleiht.
Das vorbeschriebene Verfahren gibt sehr gute Er gebnisse für Pulverkörnung unter 0,6 mm für Mehrkom- ponenten-Dispergierverfahren für die dispergierte Phase jedoch bis zu wesentlich gröberen Körnungen, ist aber insbesondere von Bedeutung für die Verarbeitung der mittleren Korngrössen unterhalb 0,15 mm bis zu den ganz feinen Pulvern, deren Verarbeitung ausserordent- lich schwierig ist, obwohl sie besonders interessante Re sultate bringen.
Selbst wenn man von einem Brenner auf einen an deren, von einem Brenngas-System auf ein anderes übergeht oder der Schmelzpunkt des Pulvers stark ab weicht, bleibt die universelle Anwendbarkeit des oben stehend beschriebenen Verfahrens gewährleistet. Es ist lediglich erforderlich, die idealen Bedingungen für eine Pulverkorngrösse eines Pulvers, d. h. ein X und Y zu kennen. Hierdurch ist b und damit die Gleichung ein deutig bestimmt, d. h. in der Praxis ist durch Einzeich nen eines Punktes im X-Y-System die Lage der Ge raden fixiert und die Idealbedingungen für andere Pul- verkorngrössen können ohne grosse Mühe ausgerechnet oder noch einfacher aus dem Diagramm abgelesen wer den.
Im allgemeinen ist b direkt proportional zur Flam mentemperatur und umgekehrt proportional zum Pul verschmelzpunkt. m ist eine aus sehr vielen Messun gen bestimmte ideale Konstante. Ermittelt man diese Grösse aus weniger Messwerten, so sind gewisse Ab weichungen der Messwertstreuung wegen die Regel, z. B. 0,00124 0,0002.
Obwohl dieses Verfahren im gesamten Streubereich Vorteile bringt, sind diese natürlich am grössten mit oder nahe der idealen Konstante, z. B. im Bereich von 0,00124 0,00005.
Für die praktische Anwendung trägt man die dem beschriebenen Verfahren zugrunde liegende Gesetz- mässigkeit am besten graphisch auf. Verwendet man verschiedene Brennerdüsen mit unterschiedlicher Wärme entwicklung, eventuell auch verschiedene Brenngase etc., so führt dies im Prinzip nur zu einer parallelen Ver schiebung der Geraden mX+b=Y. Bei Verwendung mehrerer getrennt regelbarer Zuführungen für die un terschiedlichen Pulver ist die Gleichung sinngemäss mehrmals zu verwenden. Bei Leistungserhöhung des Brenners und damit der Spritzleistung bleibt die Glei chung praktisch unverändert.
Zahlreiche Versuche haben gezeigt, dass das be schriebene Verfahren selbst beim weniger gut ausgebil deten Arbeiter einwandfreie Ergebnisse auf einfache und rasche Weise gewährleistet, wobei die universelle An wendbarkeit unter den verschiedensten Arbeitsbedin gungen erhalten bleibt.
Die folgenden Beispiele geben eine gute Übersicht der mit einem solchen Verfahren erzielten Ergebnisse. <I>Beispiel 1</I> <I>Anpassung durch axiale Verschiebung</I> Ein normales Brennerhandstück mit Ringbrenner düse WK 3 und Pulverzuführungsteil (gemäss nachfol gender Beschreibung) wurde mit 2,5 atü Sauerstoff und 0,5 atü Brenngas (Acetylen) in Betrieb genommen.
Als Flammspritzpulver wurde eine Ni-Cr-B-Si-Le- Derung eingesetzt. Der Abstand zwischen Werkstück und Brennermund wurde mit 200 mm konstant gehal ten. Das Werkstück wurde auf etwa 100 C vorgewärmt. Alsdann wurde mit einem Pulverdurchsatz von circa 9 k,-/h aufgespritzt. Die Schichtqualität wurde durch mikroskopische und chemische Untersuchungen sowie mechanische Prüfungen beurteilt.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die erforderliche Korrektur (in der Flammenachse in Abhängigkeit der Korngrösse).
EMI0002.0012
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Pulver <SEP> Korngrösse <SEP> Längenverstellung
<tb> <B><U>MM <SEP> O</U></B> <SEP> mm
<tb> 1 <SEP> 0,10 <SEP> 10
<tb> 2 <SEP> 0,09 <SEP> 17,5
<tb> 3 <SEP> 0,08 <SEP> 25,0
<tb> 4 <SEP> 0,07 <SEP> 32,5
<tb> 5 <SEP> 0,06 <SEP> 41,25 Der Schmelzpunkt der Pulver liegt bei 1000 bis 1050 C. Der Abstand zwischen Pulverzuführung und Flammenachse war konstant 30 mm.
<I>Beispiel 2</I> <I>Anpassung durch radiale Verschiebung</I> Ein normales Brennerhandstück mit Ringbrenner düse WK 3 und Pulverzuführungsteil (gemäss nachfol gender Beschreibung) wurde mit 2,5 atü Sauerstoff und 0,5 atü Brenngas (Acetylen) in Betrieb genommen.
Als Flammenspritzpulver wurden Legierungen aus den Systemen Ni-Cr-Co-Fe-B-Si mit verschiedenen Schmelzpunkten, aber gleicher Körnung eingesetzt.
Der Abstand zwischen Werkstück und Brennermund wurde mit 200 mm konstant gehalten. Das Werkstück wurde auf etwa 100 C vorgewärmt. Alsdann wurde mit einem Pulverdurchsatz von ca. 9 kg/h aufgespritzt. Die Schichtqualität wurde durch mikroskopische und che mische Untersuchungen sowie mechanische Prüfungen beurteilt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die zweckmässige Anpassung des Abstandes Flammenachse-Pulverzufüh- rung bei etwa senkrechter Anordnung dieser über die Flammenachse.
EMI0002.0022
<I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb> Pulver <SEP> Schmelzpunkt <SEP> Höhenverstellung
<tb> C <SEP> mm
<tb> 1 <SEP> 1000-1050 <SEP> 30
<tb> 2 <SEP> 1050-1100 <SEP> 27
<tb> 3 <SEP> 1100-1150 <SEP> 24
<tb> 4 <SEP> 1150-1200 <SEP> 21
<tb> 5 <SEP> 1200-1250 <SEP> 18
<tb> 6 <SEP> 1250-1300 <SEP> 15 Die mittlere Korngrösse der Pulver war immer 0,08 mm. Der Abstand in der Flammenachse zwischen Brennermund und Pulverzuführung wurde mit 25 mm immer konstant gehalten.
In der Praxis wird man häufig die in Beispiel 1 und 2 beschriebenen Erfahrungen kombinieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Flamm- spritzgerät zur Durchführung des beschriebenen Ver fahrens, welches Gerät sich dadurch auszeichnet, dass die Pulverzuführung bezüglich dem Brennermundstück und der Flammaustrittsachse axial und radial verstell bar ist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt Ausführungsbei spiele von Geräten zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens. Es zeigt: Fig. 1 ein Flammspritzgerät nach Erfindung; Fig.2 eine Variante des Gerätes, rein schematisch und Fig. 3, ebenfalls rein schematisch, ein Gerät mit zwei Pulverzuführungen.
Bei der Ausübung des einleitend beschriebenen Ver fahrens hat sich am besten ein Flammspritzgerät be währt, das sich aus einem an sich bekannten Brenner handstück 1 mit auswechselbarer Brennerdüse 2 und einem mit Schwerkraftförderung arbeitenden Pulverzu- führungsteil 3 zusammensetzt, wobei die Pulverzufüh rung 4 relativ zur Flammenachse axial und radial ver änderlich ist. Speziell für Arbeiten in Position ist es zweckmässig, auch den Winkel a der Pulverzuführung gegenüber der Flammenachse veränderlich zu gestalten.
Der Pulverzuführungsteil 3 kann auch mit mehreren getrennt regelbaren Pulverzuleitungen 5, 6 versehen sein (s. Fig. 3), so dass man z. B. höher schmelzende Anteile in niederschmelzenderen gleichmässig in einem Arbeits gang in den Spritzschichten verteilen kann.
Die Verstellung des Pulverzuführungsteiles 3 gegen über dem Brenner kann entweder in an sich bekannter Weise mit einer Art Schere oder besser mit einer X-Y- Doppelverstellung, z. B. mit Hilfe von Langlöchern, Schwalbenschwanznuten etc., vorteilhafterweise mit Fein einstellung, z. B. mit Mikrometer oderNonius, vorgenom men werden.
Zu einem ähnlich guten Ergebnis gelangt man mit Hilfe einer drehbaren Teleskopverschiebung (Fig. 2).
Ausserdem empfiehlt sich speziell für Arbeiten in Position ein Kugelgelenk 8 (Fig. 2) oder eine einfachere drehbare Halterung zur Anpassung des Einführungs winkels des Pulvers in die Flamme.
Der Pulverbehälter 7 kann wahlweise direkt auf das Flammspritzgerät 1 aufgesetzt werden oder zur Verrin- gerung des Gewichtes und für Arbeiten mit grosser Lei stung durch eine längere Zuleitung 5, 6 (Fig. 3) mit dem Flammspritzgerät verbunden sein, wobei eine regelmäs sige Zuführung durch einerseits eine genaue Dosierung und anderseits einen für die Schwerkraftförderung aus reichenden Niveauunterschied gewährleistet sein muss.
Die Schwerkraftförderung kann durch geeignete Massnahmen, wie z. B. Vibrationen, Gleitmittel, unter stützt werden.
Die genaue Dosierung des Pulvers kann in einfacher Weise durch eine Lochscheibe (Fig. 1) mit verschieden grossen Bohrungen genauestens eingestellt werden.
Das Gerät hat infolge seines an sich einfachen Auf baus aus zwei getrennten Einheiten den Vorteil, dass der Pulverzuführungsteil 3 mit wenigen Handgriffen abge nommen werden kann und der Brenner 1, 2 als Vor wärme- oder Einschmelzbrenner eingesetzt werden kann, was bei den im Handel befindlichen Geräten praktisch nicht möglich ist. Es empfiehlt sich, um die genaue Ein stellung rasch wieder zu finden, einen Anschlag für die Pulverzuführung vorzusehen (nicht dargestellt).
Beim Arbeiten mit dem am Flammspritzgerät aufge setzten Pulverbehälter 7 kann das Mundstück 4 der Pul verzuführung teleskopartig ausgebildet werden, um die gewünschte Anpassung an das Pulverkorn ohne grössere Veränderung des Schwerpunktes des Flammspritzgerätes zu erreichen.
Auch für das Arbeiten in Serie kann das Gerät gut eingesetzt werden, es empfiehlt sich eine direkte Befe stigung an den entsprechenden Maschinen mit Hilfe eines Supports 10.
Das beschriebene Gerät ist trotz seines einfachen Aufbaus bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens nicht nur ausserordentlich vielseitig und anpassungs fähig, sondern erzielt mit den entsprechenden Brenner einsätzen bisher unerreichte Beschichtungsleistungen.
Zur besonders einfachen Bedienung des Gerätes können beispielsweise Führungen in Form von Scha blonen oder Lehren am Gerät angebaut sein, an denen auf die gegebenen Werte von Y und b einstellbare An schläge vorgesehen sind. Es genügt dann, die Pulverzu führung bis an einen weiteren Anschlag zu schieben, und der zugehörige X-Wert, bzw. der günstigste Ab stand der Einbringstelle des Pulvers in der Flammen achse vom Brennermund ist automatisch eingestellt.