CH663732A5 - Anlage zum auftragen eines ueberzuges auf ein werkstueck mittels detonation und zur qualitaetskontrolle des ueberzuges. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Anlage zum Auftragen eines Überzuges auf ein Werkstück mittels Detonation und zur Qualitätskontrolle des Überzuges, mit einem Kommandogerät (1), das über Arbeitskontakte (2, 3,4, 5) eines elektromagnetischen Relais (6) mit einer Zündkerze (7), für die Zuführung von Betriebsgasen zu einem Mischer (11) bestimmten Ventilen (8,9,10) und einem Pulverdosierer (12) elektrisch verbunden ist, wobei der Pulverdosierer (12), die Zündkerze (7) und der Mischer (11) mit einem zum Formieren eines das Überzugsmaterial enthaltenden Stromes bestimmten Strahlrohr (13) verbunden sind, das seinerseits mit einem Fotogeber (21) zusammengebaut ist, der über einen Verstärker (23) und einen Schalter (24) in Abhängigkeit von der Betriebsstellung der Anlage mit der Wicklung (25) des Relais (6) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Erzeugung eines kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes bestimmte Quelle (16) derart am Strahlrohr (13) befestigt ist, dass ihre Düse (17) neben den zum Erzeugen des Überzuges (14) auf dem Werkstück (15) bestimmten Bereich (27) gerichtet ist, um einen Einzelabschnitt (18) des Überzuges (14) zu erwärmen, und dass der Fotogeber (21) relativ zur Quelle (16) in einem solchen Winkel angeordnet ist, dass seine optische Achse (22) die Längsachse (20) der Quelle (16) in der Ebene des Überzuges (14) schneidet.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Anlage kann im Maschinenbau, Gerätebau, Werkzeugmaschinenbau und Flugzeugbau zum Auftragen von Schutzüberzügen auf die Oberflächen von metallischen und keramischen Werkstücken verwendet werden, die während des Betriebes intensiven zerstörenden Einwirkungen (Erosion, abrasiver Verschleiss, Korrosion) ausgesetzt sind, sowie zur Kontrolle der Qualität der erzeugten Überzüge.

Die Qualitätskontrolle dient dabei zur Ermittlung verdeckter Fehler, insbesondere Poren, abgelöste Schichten und U nvollkommenheiten.

Aus der US-PS 3 884 415 vom 20. Mai 1975 (Kl. 239-79) ist eine Anlage zum Auftragen eines Überzuges auf ein Werkstück mittels Detonation bekannt, die ein Strahlrohr mit Zündkerze, einen mit diesem verbundenen Gasmischer mit Ventilen und einen ebenfalls damit verbundenen Pulverdosierer sowie ein Steuergerät enthält, das mit den Ventilen des Mischers, dem Dosierer und der Zündkerze elektrisch verbunden ist. Diese bekannte Anlage dient ausschliesslich zum Auftragen der Überzüge, jedoch nicht zur Qualitätskontrolle.

Ferner ist aus der US-PS 4 279 383 vom 21. Juli 1981 (KI. 239-61) eine weitere Anlage der genannten Art bekannt, die ein Steuergerät enthält, das über Arbeitskontakte eines elektromagnetischen Relais jeweils mit einer Zündkerze, Ventilen für die Zuführung von Betriebsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch verbunden ist. Der Pulverdosierer, die Zündkerze und der Mischer sind mit einem Strahlrohr, welches einen das Überzugsmaterial enthaltenden Strom formiert und mit einem Fotogeber mechanisch verbunden, welcher über einen Verstärker und einen Betriebsartenschalter mit der Wicklung des elektromagnetischen Relais elektrisch gekoppelt ist.

In der besagten Anlage ist der Fotogeber in bezug auf das Strahlrohr derart angeordnet, dass seine optische Achse die Längsachse des Strahlrohrs in der unmittelbaren Nähe seiner Mündungsfläche durchkreuzt.

Bei der Arbeit dieser Anlage werden vom Kommandogerät elektrische Impulse zur Betätigung der Ventile für die Zuführung von Betriebsgasen des Mischers sowie zur Steuerung des Dosierers und der Zündkerze erzeugt. Als Betriebsgase kommen Brenngas, Oxydationsgas und Neutralgas zur Verwendung. Der Durchgang der vom Kommandogerät kommenden Steuerimpulse wird durch vorläufige zwangsweise Erregung des elektromagnetischen Relais gewährleistet. Dies wird durch Überführung des Betriebsartenschalters in eine Stellung erreicht, bei welcher die Speisespannung dem Relais unmittelbar zugeführt wird. Der Einlauf der Steuerimpulse über die geschlossenen Kontakte des Relais bewirkt ein Öffnen der Ventile für die Zuführung von Brenngas und Oxydationsgas. Beim Einströmen in den Mischer werden diese Gase vermischt und gelangen dann in das Strahlrohr. Demselben wird aus dem Dosierer eine Teilmenge des Pulvers des aufzustäubenden Materials zugeführt. Danach werden die vorgenannten Ventile geschlossen, während das Ventil für die Zuführung von Neutralgas geöffnet wird. Mittels des durch dieses Ventil zuströmenden Gases werden der Mischer und die diesen mit dem Strahlrohr verbindende Hauptleitung durchgeblasen. Alsdann wird durch eine Entladung in der Zündkerze eine Explosion des Gemisches eingeleitet, wobei infolgedessen ein das Überzugsmaterial enthaltender Strom formiert wird. Hiernach wird mit einer Verzögerung das Ventil für die Zuführung von Neutralgas geschlossen, und der vorstehend beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich.

Bei den ersten Zyklen wird der Betriebsartenschalter von der Bedienungsperson betätigt, so dass das elektromagnetische Relais mit dem Verstärker verbunden wird. Sofern in dem durch das Strahlrohr formierten Strom eine ausreichende, betriebsmässig vorbestimmte Menge von Überzugsmaterial vorhanden ist, reicht die Intensität der Lichtstrahlung aus, um in dem auf den Strom gerichteten Fotogeber ein zur Haltung des Relais in erregtem Zustand ausreichendes elektrisches Signal zu erzeugen. Wenn der Strom im Strahlrohr jedoch kein oder zu wenig Pulver enthält, ist die Amplitude des vom Fotogeber gelieferten Signals zum Halten des Relais zu klein. Die Arbeitskontakte des Relais öffnen sich und das Auftragen des Überzugs, bzw. der Versuch dazu, wird unterbrochen.

Bei dieser bekannten Anlage wird die Menge des Überzugsmaterials automatisch kontrolliert, welches in dem aus dem Strahlrohr ausfliessenden Strom enthalten ist. Eine Qualitätskontrolle des erzeugten Überzuges, beispielsweise zur Ermittlung von verdeckten Fehlern, ist bei dieser bekannten Anlage jedoch nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben dem Auftragen eines Überzuges auf ein Werkstück mittels Detonation auch eine Qualitätskontrolle des erzeugten Überzuges durch Ermittlung von verdeckten Fehlern, wie Porenbildung, losgelöste Schichten und lückenhaften Auftrag, ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemässe Anlage ermöglicht das Auftragen eines Überzuges und eine laufende Qualitätskontrolle des erzeugten Überzuges, indem verdeckte Fehler ermittelt und die Fehlerstellen durch einen Überzug verschiedener Farbe markiert werden. Bei Bedarf ist die selbe Anlage auch zum Entfernen des fehlerhaften Abschnittes geeignet. Dazu wird ein Schleifpulver in das Strahlrohr eingebracht, um damit einen Strom zu formieren, der den Überzug auf dem fehlerhaften Abschnitt entfernt.

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Somit bietet die erfindungsgemässe Anlage die Möglichkeit, den Aufwand für die Defektoskopie von Überzügen zu senken und die Zeit für die Ermittlung und Beseitigung von verdeckten Fehlern zu verringern.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zum Auftragen eines Überzuges auf ein Werkstück mittels Detonation und zur Qualitätskontrolle des Überzuges.

Die Anlage enthält ein Kommandogerät 1, das über Arbeitskontakte 2, 3,4 und 5 eines elektromagnetischen Relais 6 jeweils mit einer Zündkerze 7, Ventilen 8,9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen — Brenngas (H2), Oxydationsgas (O2) und Neutralgas (N2) — eines Mischers 11 und mit einem Pulverdosierer 12 elektrisch verbunden ist.

Die Zündkerze 7, der Mischer 11 und der Pulverdosierer 12 sind mit einem Strahlrohr 13 verbunden, das einen Strom des Materials des Überzuges 14 eines Werkstücks 15 formiert. Das Werkstück 15 ist ein Element der Gleitringdichtung einer Pumpe. Es können jedoch auch Gleitlager, Schneidelemente von Fräsern zur Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen verwendet werden.

Am Strahlrohr 13 ist eine Quelle 16 eines kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes (betrieben mit einem Gemisch von Oxydationsgas (Oi) und Brenngas (H2) befestigt, derart, dass ihre Düse 17 nach der Seite des auf dem Werkstück 15 erzeugten Überzuges 14 zur Erwärmung eines Einzelabschnitts 18 dieses Überzuges 14 gerichtet ist (in der Zeichnung sind der Gasstrom und dementsprechend der Abschnitt 18 durch eine gestrichelte Linie begrenzt).

In der hier beschriebenen Ausführungsform der erfin-dungsgemässen Anlage sind die Längsachsen 19 und 20 jeweils des Strahlrohres 13 und der Quelle 16 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch eine andere relative Anordnung von Strahlrohr und Quelle möglich.

An der Quelle 16 ist unter einem Winkel in bezug auf diese ein Fotogeber 21 derart befestigt, dass er die Lichtstrahlung von dem zu erwärmenden Einzelabschnitt 18 des Überzuges 14 aufnimmt (die aufgenommene Lichtstrahlung ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet). Dazu ist der Fotogeber 21 unter einem solchen Winkel in bezug auf die Quelle 16 angeordnet, dass seine optische Achse 22 die Längsachse 20 der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes in der Ebene des von dieser Quelle 16 erwärmten Einzelabschnitts 18 des Überzuges 14 durchkreuzt.

Es wurde eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage beschrieben, bei der der Fotogeber 21 an der Quelle 16 befestigt ist. Jedoch kann dieser Fotogeber auch unmittelbar am Strahlrohr befestigt sein, aber in jedem Fall soll der Fotogeber mit dem Strahlrohr mechanisch verbunden sein.

Der Fotogeber 21 ist über einen Verstärker 23 und einen Schalter 24 der Betriebsart der erfindungsgemässen Anlage mit der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 elektrisch verbunden. Der Schalter 24 ist mit einer in der Zeichnung als Klemme bezeichneten Gleichspannungsquelle 26 verbunden.

In der Zeichnung ist der Einzelabschnitt des Überzuges 14 des Werkstücks 15 unter dem Bezugszeichen 27 gezeigt, der durch vom Strahlrohr 13 ausgebender gestrichelte Linien begrenzt ist, welche den von dem Strahlrohr 13 formierten Strom des Materials des Überzuges 14 bezeichnen.

Die erfindungsgemässe Anlage funktioniert folgender-massen:

Der Betriebsartenschalter 24 wird in die Stellung I gebracht, um das Kommandogerät 1 und einen (nicht gezeichneten) Antrieb zum Bewegen des Werkstücks 15 einzuschalten.

In der Stellung I des Schalters 24 wird der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 von der Quelle 26 Gleichstrom zugeführt. Dies führt zur Erregung des Relais 6 und Schliessung eines elektrischen Stromkreises über die Kontakte 2, 3,4 und 5. Dadurch gelangen die vom Kommandogerät 1 erzeugten elektrischen Steuerimpulse in einer vorgegebenen Reihenfolge zu den Ventilen 8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen des Mischers 11, zu dem Pulverdosierer 12 und der Kerze 7, wodurch diese ausgelöst werden. Hierbei öffnen sich zuerst die Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas. Bei ihrem Einströmen in den Mischer 11 werden diese Gase vermischt und dann dem Strahlrohr 13 zugeführt. Mit einer Verzögerung in bezug auf die Ventile 8 und 9 spricht der Dosierer 12 an. Alsdann wird der Dosierer 12 ausgeschaltet und die Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas werden geschlossen, aber es öffnet sich das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas. Infolgedessen wird aus dem Mischer .11 und der diesen mit dem Strahlrohr 13 verbindenden Hauptleitung das explosive Gemisch des Brenn- und des Oxydationsgases verdrängt.

Dann wird eine Explosion des Gemisches im Strahlrohr 13 eingeleitet, was zum Formieren in ihm eines Stroms von Gemischdetonationsprodukten führt, welcher das Pulver des Materials des Überzuges 14 enthält. Die Bildung des Überzuges 14 auf dem Werkstück 15 kommt infolge der Stoss-wechselwirkung von in den Gemischdetonationsprodukten erwärmten Pulverteilchen zustande. Hiernach wird das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas geschlossen, und der oben beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich. Das Ergebnis dieses Arbeitsablaufs ist die Bildung des Überzuges 14 auf der Oberfläche des Werkstücks 15.

Die mit Hilfe der erfindungsgemässen Detonationsanlage aufgetragenen Überzüge weisen in der Regel eine ausgezeichnete Adhäsion auf und enthalten keine Defekte. Für den Fall, dass Werkstücke verwendet werden, die eine Härte von über 55 HRC-Einheiten haben, oder falls auf der Oberfläche von Werkstücken dicke Oxidhäute oder andere Überzüge vorhanden sind, ist eine Störung der Ganzheit von mittels der Detonationsanlage aufgetragenen Überzügen möglich. In diesem Fall ist eine Kontrolle der Qualität von Überzügen zweckmässig. Dazu legt man den Betriebsartenschalter 24 in die Stellung II um, schaltet damit das Kommandogerät 1 ein, führt das Brenn- und das Oxydationsgas der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes zu und erzeugt einen Strom, wodurch das durch die Düse 17 ausströmende Gemisch entzündet wird.

Ausserdem sorgt man für die gleichmässige Bewegung des Werkstücks 15 in der auf der Zeichnung durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung und bringt in den Dosierer 12 ein Pulver ein, aus dem ein Überzug erzeugt wird, der sich in der Farbe von dem früher aufgetragenen Überzug 14 unterscheidet.

Für den Fall, dass sich im Wirkungsbereich der Quelle 16 ein fehlerfreier Abschnitt des Überzuges 14 befindet, wird dieser Abschnitt des Überzuges 14 nicht besonders stark erwärmt wegen einer intensiven Ableitung der von ihm erhaltenen Wärme in das Werkstück 15. Gelangt aber in den Wirkungsbereich der Quelle 16 des Hochtemperatur-Gasstromes ein Abschnitt des Überzuges 14, der einen Defekt (Abschich-tung am Werkstück 15, Ungänze in Form von schlecht kontaktierenden Schichten des Überzuges 14), so verschlechtern sich stark die Verhältnisse der Wärmeableitung von der Oberfläche des Überzuges 14 in das Werkstück 15, und der Abschnitt des Überzuges 14 über dem Defekt wird erheblich erwärmt.

Hierbei wird er zu einer Quelle der Lichtstrahlung, die vom Fotogeber 21 aufgenommen wird. Das vom Fotogeber

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21 kommende elektrische Signal wird durch den Verstärker 23 verstärkt, der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 zugeführt und ruft die Erregung des letzteren hervor. Dies führt zum Schliessen der Kontakte 2, 3,4 und 5 des Relais 6 und zum Auslösen der Ventile 8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen des Mischers 11, des Dosierers 12 und der Zündkerze 7 in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge. Während der Zeit, die zum Füllen des Strahlrohres 13 mit dem aus Oxydations- und Reduktionsgas bestehenden Gasgemisch, zum Zuführen des Pulvers aus dem Dosierer 12 ins Strahlrohr 13, zum Durchblasen des Mischers 11 mit Neutralgas und Einleiten einer Explosion mittels der Zündkerze 7 erforderlich ist, verlagert sich der defekte Abschnitt des Überzuges 14 aus dem Wirkungsbereich der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes in den Wirkungsbereich des Stroms des Materials des Überzuges 14, welcher vom Strahlrohr 13 formiert wird. Im Ergebnis wird auf den defekten Abschnitt des Überzuges 14 ein neuer Überzug in Form einer Markierung aus einem Material aufgetragen, das sich in seiner Farbe unterscheidet.

Die erfindungsgemässe Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke gestattet es, ausser ihrer Hauptzweckbestimmung verdeckte Fehler von Überzügen (die nicht nur mit Hilfe der in Rede stehenden Anlage, sondern auch durch andere Mittel aufgetragen sind) zu ermitteln, Markierungen auf defekte Abschnitte aufzubringen, defekte Überzüge zu entfernen und fehlerfreie Überzüge auf diese Stellen aufzutragen. Solche umfassende Möglichkeiten der erfindungsgemässen Detonationsanlage erlauben es, eine hohe Qualität von mit ihrer Hilfe aufgetragenen Überzügen zu garantieren.

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