DD149319A1

DD149319A1 - METHOD AND DEVICE FOR MELTING THERMALLY SPRAYED ALLOYS

Info

Publication number: DD149319A1
Application number: DD21948580A
Authority: DD
Inventors: Burckhard Simmen; Bernd Steinfuehrer
Original assignee: Burckhard Simmen; Bernd Steinfuehrer
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschmelzen thermisch aufgespritzter Legierungen zur Erzeugung von Verschleisz- und/oder Korrosionsschutzschichten. Ziel ist es, den manuellen Aufwand und die physische Belastung des Werkers beim Einschmelzvorgang zu senken und die Arbeitsproduktivitaet zu steigern. Die Aufgabe besteht darin, ein technologisch zuverlaessiges und von physischen Belastungen befreites Verfahren und eine dazugehoerige Einschmelzvorrichtung zu schaffen. Die Loesung sieht vor, dasz unter Beibehaltung der Drehbewegung des Werkstueckes, auf das eine Legierung thermisch aufgespritzt wurde, ueber das Werkstueck ein elektrisch beheizter Rohrofen faehrt, der die Einschmelztemperatur erzeugt. Die Temperaturmessung und -regelung erfolgt beruehrungslos ueber elektrische oder elektronische Meszwertgeber. Der Rohrofen ist auf einer Fuehrungsbahn der Drehvorrichtung in Laengsrichtung zum Werkstueck verfahrbar. Die Loesung ist anwendbar im Maschinenbau, wo lange und schlanke Werkstuecke mit einer Verschleiszschutzschicht versehen werden.The invention relates to a method and a device for melting thermally sprayed alloys for producing Verschleisz- and / or corrosion protection layers. The aim is to reduce the manual effort and the physical burden on the worker during the melting process and to increase labor productivity. The object is to provide a technologically reliable and freed of physical stress process and a related Einschmelzvorrichtung. The solution envisages that, while maintaining the rotational movement of the workpiece onto which an alloy has been thermally sprayed, an electrically heated tube furnace, which generates the melting temperature, passes over the workpiece. The temperature measurement and control is effected contactlessly via electrical or electronic measuring value transmitters. The tube furnace can be moved on a guide track of the rotary device in the longitudinal direction to the work piece. The solution is applicable in mechanical engineering where long and slender workpieces are provided with a wear protection layer.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen thermisch aufgespritzter LegierungenMethod and device for melting thermally sprayed alloys

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschmelzen thermisch aufgespritzter pulverisierter Metall- oder Hartstofflegierungen auf rotationssymmetrische Werkstücke, insbesondere für Piastizierschnecken zur Verarbeitung von gefüllten Thermoplasten.The invention relates to a method and a device for melting thermally sprayed powdered metal or hard material alloys on rotationally symmetrical workpieces, in particular for Piastizierschnecken for processing filled thermoplastics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bel-annt, zur Erzeugung von Verschleiß- und/oder Korroeionsschutzschichten auf hoch beanspruchte Bauteile durch thermisches Spritzen pulverisierte Metall- oder Hartstofflegierungen aufzutragen, die nachfolgend eingeschmolzen werden. Bei diesem Verfahren ist zunächst eine Haftgrundvorbereitung notwendig, an die sich ein Vorwärmen des V/erkstückes nit Autogenbrennern anschließt. Rotationssyinmetrische Teile werden dabei in einer Drehvorrichtung eingespannt, wodurch es möglich ist, das anschließende Aufspritzen des Beschichtungswerkstoffes zu mechanisieren. Nach dem Aufspritzen liegen poröse, nur mechanisch am Grundwerkstoff haftende Schichten vor, die mittels spezieller Autogenbrenner in der Drehvorrichtung oder in sepa-It is beltened to apply powdered metal or hard material alloys to produce wear and / or Korroeionsschutzschichten on highly stressed components by thermal spraying, which are subsequently melted. In this method, priming preparation is first necessary, followed by preheating of the v / erkstückes with autogenous burners followed. Rotationsssininmetrische parts are clamped in a rotating device, whereby it is possible to mechanize the subsequent spraying of the coating material. After spraying, there are porous layers which are only mechanically adhering to the base material and which are separated by means of special autogenous burners in the rotating device or in separate sections.

raten Öfen eingeschmolzen werden. Durch das Einschmelzen wird ein dichter und kompakter Überzug hergestellt, der fest mit dem Grundwerkstoff verbunden ist· Lange und schlanke Y/erkstücke werden dabei vorteilhaft in einer Drehvorrichtung mit Hilfe eines Autogenbrenners und kurze massive Bauteile in besonderen Ofen eingeschmolzen. Ein Verfahren dieser Art mit den entsprechenden Drehvorrichtungen ist in dem Buch "Stahl-Eisen-Bücher" Bd. 20 Jahrgang 1975 S. 150-156 und S, 232 ff beschrieben.advise stoves to be melted down. By melting a dense and compact coating is produced, which is firmly connected to the base material · Long and slender Y / erkstücke be melted advantageous in a rotating device with the help of an autogenous burner and short solid components in a special furnace. A method of this type with the corresponding rotating devices is described in the book "Stahl-Eisen-Bücher" Vol. 20, 1975, pp 150-156 and S, 232 ff.

Der Nachteil beim Einschmelzen langer Werkstücke in der Drehvorrichtung mittels Autogenbrenner besteht darin, daß die Werkstücktemperatur nicht gemessen v/erden kann und das Erreichen der Einschmelztemperatur visuell an Hand des Auftretens eines speckigen Glanzes der Oberfläche eingeschätzt werden muß. Das hat zur Folge, daß es leicht zur Über- oder Unterschreitung der erforderlichen Temperatur kommen kann, wodurch die geforderte Qualität des Schmelzverbundes nicht erreicht wird bzw. das Werkstück unbrauchbar ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die auftretenden hohen Temperaturen der Werker starken physischen Belastungen ausgesetzt ist.The disadvantage of melting long workpieces in the rotating device by means of an autogenous burner is that the workpiece temperature can not be measured and the reaching of the melting temperature must be visually assessed on the basis of the appearance of a greasy surface gloss. This has the consequence that it can easily come too high or short of the required temperature, whereby the required quality of the melt composite is not achieved or the workpiece is unusable. Another disadvantage is that the worker is exposed to heavy physical loads due to the high temperatures that occur.

In der DE-OS 2.744.190 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung beschichteter Trockomvalzen beschrieben, die in der Papierindustrie zun Einsatz gelangen und infolge Korrosion und Abrieb einem entsprechenden Verschleiß unterliegen. Auf Grund der spezifischen Einsatebedingungen in der Papierindustrie werden bei dieser beschriebenen Lösung jedoch andere Metall-Legierungen aufgespritzt, die gegenüber Hitze, Korrosion und Oxydation widerstandsfähig sind und für den Trocknungsprozeß eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen müssen. Eine weitere thermische Behandlung vor der mechanischen Bearbeitung durch Schleifen unterliegt dabei ebenfalls den subjektiven Einflüssen des Werkers, wodurch es zu Temperaturüberoder-unterschreitungen und damit zu Qualitätsmängeln desIn DE-OS 2,744,190 a method and an apparatus for producing coated Trockomvalzen is described which are used in the paper industry for use and subject due to corrosion and abrasion corresponding wear. However, due to the specific feeding conditions in the paper industry, this described solution sprays other metal alloys which are resistant to heat, corrosion and oxidation and which must have high thermal conductivity for the drying process. Another thermal treatment prior to mechanical processing by grinding is also subject to the subjective influences of the worker, causing it to Temperaturüberoder underruns and thus quality defects of the

Schmelzverbundes kommt. Die in der DE-OS beschriebene Vorrichtung entspricht dabei im Prinzip einer solchen Drehvorrichtung, wie sie bislang zum Aufspritzen und Einschmelzen mittels Autogenbrennern bei Piastizierschnecken verwendet werden.Schmelzverbundes comes. The device described in DE-OS corresponds in principle to such a rotary device, as they are used for spraying and melting by means of oxy-fuel burners in Piastizierschnecken so far.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den· manuellen Aufwand beim Einschmelzen langer und schlanker Werkstücke zu verringern, die Arbeitsproduktivität zu steigern, die Qualität des herzustellenden Schmelzverbundes zu verbessern und die physischen Belastungen des Werkers au minimieren.The aim of the invention is to reduce the manual effort involved in the melting of long and slender workpieces, to increase labor productivity, to improve the quality of the melt bond to be produced and to minimize the physical strain on the worker.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein technologisch zuverlässiges und von physischen Belastungen befreites Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung sum Einschmelzen thermisch aufgespritzter Legierungen für lange und schlanke Werkstücke zu schaffen.The object of the invention is to provide a technologically reliable and free from physical stress process and an associated device sum melting thermally sprayed alloys for long and slender workpieces.

Erfindungegemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Einschmelzen der aufgespritzten Metall- oder Hartstofflegierung unter Beibehaltung der Rotationsbewegung des Werkstückes über dasselbe ein elektrisch beheizter Rohrofen gefahren wird, danach das Werkstück auf die Einschmelztemperatur erwärmt wird und unter Berücksichtigung der technologischen Verweilzeit im Ofen verbleibt. Die Oberflächentemperatur des Werkstückes wird mittels elektrischer oder elektronischer Meßwertgeber berührungslos gemessen und geregelt. Nach dem Einschmelzvorgang wird das Werkstück bei einer niedrigeren Tenperatur im Rohrofen zur Herausbildung einer Diffusionsschicht gehalten und/oder gesteuert abgekühlt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem an sich bekannten elektrisch beheizten Rohrofen, der auf einer Führungsbahn der Drehvorrich-According to the invention, the object is achieved in that for melting the sprayed metal or hard alloy while maintaining the rotational movement of the workpiece is driven over the same an electrically heated tube furnace, then the workpiece is heated to the melting temperature and remains in consideration of the technological residence time in the oven. The surface temperature of the workpiece is measured and controlled contactlessly by means of electrical or electronic transducers. After the melting process, the workpiece is held at a lower temperature in the tube furnace to form a diffusion layer and / or cooled controlled. The device for carrying out the method consists of a known electrically heated tube furnace, which is mounted on a guide track of the rotary device.

tung in Längsrichtung des V/erkstückes verfahrbar angeordnet ist, wobei der Rohrofen durch Scharniere parallel zu seiner Längsachse aufklappbar ist· In das Innere des Rohrofens ragt ein Thermoelement hinein, das an einen Regelkreis angeschlossen ist· Über einem in der Wandung des Rohrofens angeordnetem Schauglas befindet sich ein Pyrometer, das ebenfalls an einen Regelkreis angeschlossen ist· An den Stirnseiten des Rohrofens sind auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt die Heizstäbe angeordnet, die an einen Heizkreis angeschlossen sind. Die Funktionselemente für die Regelkreise und den Heizkreis befinden sich in einem Schaltschrank.The tube furnace can be hinged by means of hinges parallel to its longitudinal axis · A thermocouple connected to a control loop protrudes into the interior of the tube furnace · Located above a sight glass arranged in the wall of the tube furnace a pyrometer, which is also connected to a control loop · On the front sides of the tube furnace evenly distributed on a circular line, the heating elements are arranged, which are connected to a heating circuit. The functional elements for the control circuits and the heating circuit are located in a control cabinet.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1 Schematische Ge3antansicht der Drehvorrichtung nit eingespanntem Werkstück, längsverfahrbarem Rohrofen im Längsschnitt und Schaltschrank.Fig. 1 Schematic Ge3antansicht the rotating device with clamped workpiece, longitudinally movable furnace in longitudinal section and control cabinet.

Fig. 2 Schnitt in der Ebene dor f.Ießöf fnung für das Pyrometer im Rohrofen.Fig. 2 section in the plane dor f.Ießöf opening for the pyrometer in the tube furnace.

Fig. 3 Ofen im aufgeklappten Zustand (Prinzipskizze im Querschnitt)3 oven in the unfolded state (schematic diagram in cross section)

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Einschmelzen thermisch aufgespritzter Metall- oder Hartstofflegierungen auf lange schlanke Werkstücke besteht aus einer Drehvorrichtung 1, beispielweise einer Drehmaschine. Das Werkstück 16 wird in Aufnahmevorrichtungen 15, die in der Drehvorrichtung 1 eingespannt sind und in den Rohrofen 2 hineinragen, gehalten. Der Rohrofen 2 ist auf einem Fahrgestell 10 aufgesetzt undThe plant shown in Fig. 1 for melting thermally sprayed metal or hard alloys on long slender workpieces consists of a rotating device 1, for example, a lathe. The workpiece 16 is held in receiving devices 15, which are clamped in the rotating device 1 and project into the tube furnace 2. The tube furnace 2 is mounted on a chassis 10 and

auf einer Führungsbahn 21 in Längsrichtung des Werkstückes verfahrbar. Zur Beschickung des Rohrofens mit einzuschmelzenden Werkstücken, ist dieser durch Scharniere 20 parallel zu seiner Längsachse aufklappbar. In der Ofenwandung 17 befinden sich radial angeordnete Öffnungen· Durch eine Öffnung ragt in das Öfeninnere ein Thermoelement 7, das über einen Regelkreis 14 mit dem Schaltschrank 11 verbunden ist· Eine weitere Öffnung, in die ein Stahlrohr 3 eingelassen ist, ist mit einem Schauglas 5 abgedeckt, über dem ein fotoelektrisches Pyrometer 6 angeordnet ist. Das Pyrometer ist über einen Regelkreis 13 mit dem Schaltschrank 11 verbunden. Damit beim Werkstückwechsel die obere Ofenhälfte ungehindert aufgeklappt werden kann, und eine genaue Einstellung des Pyrometers 6 erfolgen kann, ist dieses auf einem Stativ 19, das mit einem Kugelgelenk 18 versehen ist, angeordnet.movable on a guide track 21 in the longitudinal direction of the workpiece. For loading of the tube furnace to be melted workpieces, this is hinged by hinges 20 parallel to its longitudinal axis. Radially arranged openings are located in the furnace wall 17. A thermoelement 7, which is connected to the control cabinet 11 via a control loop 14, protrudes through an opening in the interior of the furnace. A further opening, into which a steel pipe 3 is embedded, is provided with a sight glass 5 covered over which a photoelectric pyrometer 6 is arranged. The pyrometer is connected via a control loop 13 to the cabinet 11. So that the upper oven half can be unfolded freely when changing the workpiece, and an accurate adjustment of the pyrometer 6 can be done, this is on a stand 19 which is provided with a ball joint 18, respectively.

Der Rohrofen 2 besteht aus einem Stahlblechgehäuse. Die Stirnseiten des Rohrofens sind durch angeschraubte Deckel 22, an denen Schutskästen 8 angebracht sind, die vor Berührung mit den spannungsführenden Heisstäben 9 schützen sollen, verschlossen. Der Ofeninnenraum ist mit Schamotteformsteinen ausgekleidet, wobei die an den Stirnseiten angeordneten Formateine durchgehende Öffnungen zur Aufnahme der Silisiunkarbidheizctäbe 9 besitzen. Die Heizstäbe 9 sind parallel zur Ofenlängsachse gleichmäßig am Unfang verteilt angeordnet und werden über den im Schaltschrank 11 angeordneten Heizkreis beheizt. Die Deckel 22 und Schutzkäs*en 8 enthalten zentrische Öffnungen zur Durchführung des zu behandelnden V/erkctückes. Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend kurz erläutert.The tube furnace 2 consists of a sheet steel housing. The end faces of the tube furnace are closed by screw-on cover 22, to which are attached boxes 8, which are intended to protect against contact with the live hot rods 9. The furnace interior is lined with chamotte stones, wherein the arranged on the end faces Formateine through openings for receiving the Silisiunkarbidheizctäbe 9 have. The heating elements 9 are arranged distributed uniformly parallel to the furnace longitudinal axis at the catch and are heated by the arranged in the cabinet 11 heating circuit. The covers 22 and protective cheeses 8 contain centric openings for the passage of the product to be treated. The course of the method according to the invention will be briefly explained below.

Über eine Piastizierschnecke, die in einer Drehvorrichtung durch thermisches Spritzen mit der Auftragslegierung beschichtet wurde, wird der elektrisch auf die Arbeitstemperatur vorgeheizte Rohrofen 2 gefahren, durch den eine Erwärmung auf die Einschmelztemperatur erfolgt· Das Pyrometer 6, an dem die erfor-Via a plasticizing screw, which was coated in a rotary device by thermal spraying with the order alloy, the electrically heated to the working temperature tube furnace 2 is driven by the heating takes place to the melting temperature · The pyrometer 6, where the required

derliche Solltemperatur eingestellt ist, wird auf das sich im Ofeninnern befindliche rotierende Werkstück ausgerichtet. In dem Moment, wo die Solltemperatur (Einschmelztemperatur) an der Werkstückoberfläche erreicht ist, wird der Heizstrom für den Rohrofen durch das Pyrometer abgeschaltet. Damit ist gewährleistet, daß das für die aufgeheizte Legierung erforderliche Intervall der Einschmelztemperatur nicht überschritten wird. Nach einer technologisch festgelegten Haltezeit erfolgt die Abkühlung des beschichteten Werkstückes entweder innerhalb des abgeschalteten Rohrofens oder an der Luft, nachdem der Rohrofen vom Werkstück heruntergefahren wurde.set target temperature is aligned with the located inside the furnace rotating workpiece. At the moment when the set temperature (melting temperature) is reached at the workpiece surface, the heating current for the tube furnace is turned off by the pyrometer. This ensures that the required for the heated alloy interval of the melting temperature is not exceeded. After a technologically determined holding time, the cooled workpiece is cooled either inside the shut-off tube furnace or in the air after the tube furnace has been shut down from the workpiece.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, lange und schlanke Werkstücke, auf die lletall- oder Hartstofflegierungen aufgespritzt worden sind, bei Erreichung einer hohen Qualität des Schraelzverbundes einfach und zuverlässig einzuschmelzen. Das Verfahren ist mit erheblichen Arbeitserleichterungen für den Werker verbunden und führt außerdem zu einer Steigerung der Arbeitsproduktivität.By this method, it is possible to easily and reliably melt long and slender workpieces, have been sprayed on the lllllall or hard alloys, to achieve a high quality of Schraelzverbundes. The process is associated with considerable workload for the worker and also leads to an increase in labor productivity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, in der der Einschmelzvorgang erfolgt, zeichnet sich durch einfache Bedienungc-, Kontroll- und Regeleinrichtungen aus. Die fahrbare Anordnung des Rohrofen3 auf einer Führungsbahn, im Bereich der Drehvorrichtung ermöglicht es, daß das Werkstück nach dem Aufspritzvorgang in der Drehvorrichtung verbleiben kann und keine aufwendigen U:nrüstarbeiten erforderlich sind.The device according to the invention, in which the melting takes place, is characterized by simple operation, control and regulating devices. The mobile arrangement of the tube furnace 3 on a guideway, in the region of the rotating device makes it possible that the workpiece can remain in the rotating device after the injection process and no costly U: nrüstarbeiten are required.

Claims

invention claim

1, A method for melting thermally sprayed pulverized I.Ietall- or hard material alloys on long rotationallyimimnetrische workpieces that are rotated during dea Spritzena in a rotating device about its longitudinal axis, characterized in that for melting, while maintaining the rotational movement over the workpiece an electrically heated tube furnace is driven, the workpiece is then heated to the Einschnelzternperatur and remains in consideration of the technological Verv / eilzeit in the tube furnace, wherein the Oberflächentenperatur of the workpiece by means of electrical or electronic Lleßwertgeber is measured and controlled contactless and after the melting process, the workpiece at a lower temperature in the tube furnace held to form a diffusion layer and / or cooled controlled.

2. Apparatus for carrying out the method according to item 1, consisting of a rotating device for receiving long slender workpieces, characterized in that a known electrically heated tube furnace (2) on a guide track (21) of the rotating device (1) in the longitudinal direction over the Workpiece (16) is arranged movable and the tube furnace (2) by hinges (20) parallel to its longitudinal axis is hinged.

Device according to point 2, characterized in that in the interior of the tube furnace (2) a thermocouple (7) protrudes, which is connected to a control circuit (14)
and a pyrometer (6), which is connected to a control circuit (13), is located above a sight glass (5) arranged in the wall of the tube furnace (2).