DD216963A1 - Verfahren zur zuverlaessigkeitsverbesserung und reduzierung der haftgrundvorbereitung bei thermischen spritzschichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Zuverlaessigkeit von thermischen Spritzschichten sowie zur betraechtlichen Reduzierung des Aufwandes fuer die Haftgrundvorbereitung, indem vor dem Spritzprozess ein aushaertbarer Plastklebstoff auf den Haftgrund aufgetragen wird, welcher durch die Spritzprozesswaerme sehr schnell aushaertet und eine mechanisch und thermisch belastbare Klebeverbindung zwischen Bauteil und Spritzschicht bildet. Neben den oben genannten Vorteilen wird eine wesentliche Vereinfachung der Haftgrundvorbereitung erzielt. Es ergeben sich betraechtliche Einsparungen an Arbeitskraeften, -mitteln und -zeit sowie teuren Zwischenschichtwerkstoffen.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Zuverlässigkeitsverbesserung und Reduzierung der Haftgrundvorbereitung bei thermischen Spritzschichteri

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zwisohenschiohten zwecks wesentlicher Verbesserung der Zuverlässigkeit von thermischen Spritzsohiohten, die duroh Flammen-, Lichtbogen-, Plasma- und andere thermische Spritzverfahren zumeist in der metallverarbeiteten Industrie, dabei vorwiegend in der Instandhaltungsteohnik, erzeugt werden» Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich vorzugsweise auf Versohleißsohutzsohiohten für die Regenerierung und Neufertigung von Bauteilen, auf leitende Sohiohten für elektroteohnische Zwecke und alle anderen bereits bekannten Anwendungsgebiete· Die mittels Zwlsohensohloht aufgebrachten thermischen Spritzsohiohten kb'nnen außer für technische Zwecke auoh für dekorative und künstlerische Besohiohtungen verwendet werden« In die Anwendung der Erfindung sind außer metallischen Grundwerkstoffen auoh beliebige andere wie Holz, Plast, Keramik usw. einbezogen·

. -, .^{: :} ':' ': >.- ' ν!¹-- ' ' ' · . '..,' - '. ^; . ' .· .' ² Charakteristikder bekannten technischen Lösungen Sa iat bekannt, daß eine Haftgrundvorbehandlung vor dem Aufbringen von thermlaohen Spritζsohiohten erfolgen muß· Sie muß gewährleisten, daß duroh Adhäsion und mechanische Verklammerung die Spritzsohiohten mit dem Haftgxund (Bauteil) verbunden werden, aο daß sie sowohl die mechanische Beanspruchung der meist nachfolgenden Bearbeitung als auoh die Betriebsbelastungen ertragen können, ohne sich abzulösen· Deshalb 1st diese von entscheidenden Einfluß auf die Qualität und Zuverlässigkeit einer thermisohen Spritzsohicht· Der Haftgrundvorbehandlung wird demzufolge ein hoher technologischer Aufwand gewidmet, der hinsiohtlioh der notwendigen Masohinenkapazltät und Arbeitszeit meist den Herstellungsaufwand der S-pritzsohioht beträchtlich übersteigt·

Hauptsächlich werden folgende Verfahren angewandt: Strahlen, Drehen, Fräsen, Stoßen, Rändeln, elektrisches Aufrauhen, Spritzen von metallischen Zwisohensohiohten, Herstellen von Sohwalbenaohwanznuten u. a· Die so vorbereiteten Flächen dürfen anschließend nioht verschmutzen oder längere Zelt lagern! Handsohweiß und Flugstaub stellen die Qualität der Spritzung bereits in Frage·

Es werden also durch die notwendige Haftgrundvorbereitung beträchtliche Kapazitäten an Arbeitskräften und -mitteln gebunden bzw· werden für metallische Zwisohensohiohten teure Metalle (Mo, Ni-Al-Verbundpulver) verbraucht· Die Arbeitskräfte sind an eine hohe technologische Disziplin gebunden, um die Sauberkeit und die Lagerfrieten der vorbereiteten Teile au gewährleisten» Die Aufrauhung der zu spritzenden Flächen zum Zweoke der mechanischen Verklammerung der Spritzteilohen 1st duroh die Kerbwirkung mit einer Verringerung der Dauerfestigkeit verbunden· Bei dynamlsoh belasteten Bauteilen ist das gleichbedeutend mit einer verringerten Betriebsbelastung bzw. einer verminderten Lebensdauer·

Als Haftgrundvorbereitung ein Strahlen bei Flächen einzusetzen ist üb lioh, wenn dünne Sohiohten = 0,3 mm Dioke aufgespritzt werden sollen· Bei Drehteilen sind Schichten bis 0,7 mm Dicke*duroh Strahlen zu verankern· Das Strahlen 1st

• .' ' ' ' . 3

aber ein umweltbelastendes, investlntensives und arbeitsaufwendiges Verfahren, was bei Instandsetzungsbetrieben nach Mögliohkeit vermieden wird·

Es ist ferner bekannt, daß man Metalle duroh Kleben verbinden kann« In der bisher bekannten Praxis bezieht sloh das auf Werkstoffe im fe'sten und kompakten Zustand «Die erwttnsohte Festigkeit der Verbindung stellt sioh bei Verwendung von thermoplastischen Klebern naoh deren Erkaltung bzw« bei duro~ plastischen Klebern naoh deren meist längere Zeit bei RT oder gesteuerte Erwärmung beanspruchenden. Aushärtung ein· Eigene Versuche bestätigen, daß thermoplastische Klebstoffe, deren Viskosität bekanntlich mit steigender Temperatur abnimmt, als Zwlsohensichten ungeeignet sind· Duroh den Druok des heißen Spritzstrahles wird die auf den Haftgrund aufgetragene Klebe-* schicht verdrängt und somit funktionell nioht mehr wirksam« Für festlgkeitamäßig nioht beanspruchte, dekorative Spritz— sohiohten wird in der Auslegesohrift DE 2 142 474 B2 eine Lösung beschrieben· Thermoplastische Kleber besitzen ferner den Naohtell, daß sie nur bei sehr niedrigen Betriebetempera·' türen einsetzbar sind·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den hohen Aufwand der bisher not-. wendigen Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen wesentlich zu senken, daduroh Arbeltskräfte und Masohinenk_a— pazität freizusetzen und damit die Arbeitsproduktivität zu erhöhen, ferner teure Werkstoffe wie Mo und Ni-Al-Verbundwerkstoffe zu substituieren und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Sprltzsohiohten zu erhöhen sowie die Dauerfestigkeit der gespritzten Bauteile zu erhalten«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung 1st es, die Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen weltgehend zu vereinfachen und auf Formkorrekturen verschlissener Bauteile und deren Reinigung zu beschränken· Die vorbereiteten Teile sollen lagerfähig gemacht werden, indem der Zwang zum Auftragen der Spritz-

'./ν./:'. '·. '. ' ' ' ' '' ' ' ' ' ' - ⁴

schicht Innerhalb einer Stunde nach der Haftgrundvorbereitung entfällt· Trotzdem sollen die Sprltzsohiohten eine gesicherte Mindesthaftfestigkeit auf dem Grundwerkstoff aufweisen und auch im Betrieb eine erhöhte Zuverlässigkeit besitzen.« Erfindungsgemäß wird «diese Aufgabe daduroh gelöst) daß auf die mit Metall zu spritzende Fläohe vor dem Spritzprozeß auf geeignete Weise eine dünne Schloht eines aushärtbaren Plastklebstoffes aufgetragen wird, dessen Viskosität unter der · Temperatureinwirkung des Spritzstrahles sehr schnell ansteigt: und in kurzer Zelt erstarrt· Damit wird sowohl das Verdrängen der Plastklebesohloht durch den Sprit&strahldruok als auch das Integrieren derselben in die sich bildende Spritzsohicht Vermieden und es entsteht eine warmausgehärtete Metallklebeverbindung zwischen dem festen kompakten Haftgrund und der Im Entstehen begriffenen Spritzsohioht· Dieses Verfahren ermöglicht erstmalig eine mechanisch und thermisch belastbare Festigkeltsklebeverbindung zwischen dem Haftgrund und der Spritzsohioht* Damit eröffnet die Erfindung vor allem kleineren und mittleren Betriebeni die vorteilhafte Anwendung des thermischen Spritzens ohne die Gefahr fehlerhafter Spritz·* schichten durch mangelnde Haftgrundvorbereitung. Die bisher oft unvermeidbare Kerbwirkungbestimmter Methoden der Haft- . grundvorbereltung kann weitgehend vermieden werden· Auf bestimmten Grundwerkstoffen wird eine gesicherte Haftung überhaupt erst möglich·

AusfUhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend duroh zwei Beispiele erläutert werden

1· Beispiel

Eine Welle aus Stahl aoll durch Aufspritzen einer Stahlsprltzsohicht regeneriert werden· Nach der Formkorrektur (Drehen, Schleifen usw·) und evtl. zeitlich nicht begrenzter Zwlsohenlagerung wird die zu spritzende Fläche ledlglioh ent— fettet und eine glelohmäßige Sohioht Plastklebstoff »Epasol EP 2" (Harz-Härter-Gemisch) aufgetragen. Die erste Stahlschioht von ca· 0,2 mm Dicke wird beim Draht-Flammensprltzen (Spritzleistung 2,5 kg Stahl/Stunde) mit Stahl-

. . ' ' ' . · - _; ,. '. '?

draht 50 Mu CX ΦΙ 4 mit einem Spritzabstand von 200 mm mit üblichen Vorsohubgeschwlndigkelten ausgeführt· Dadurch wird ein Veroraken (thermische Dissoziation) des verwendeten) Epoxidharzes beim Spritz/- und Aushärteprozeß verhindert· Die nachfolgend aufzutragenden Stahlsohiehten werden mit dem ι Spritzabstand von 100 bis 150 mm hergestellt, der zu den gewünschten Sohlohtelgensohaften führt· Vor der Weiterbearbeitung müssen die gespritzten Teile wie üblich völlig abgekühlt ββin· Die Haftfestigkeit der nach dieser Technologie hergestellten Spritzsohlohten beträgt ^₁J έ 60 N/mm , was bei bisher angewandten Haftgrundvorbereitungen mit Nl-Al-Verbundpulvern auch nur erreioht wird·

2, Beispiel

Ein Formkörper aus Keramik soll zur dekorativen Zwecken mit Aluminium gespritzt werden· Der trockene Formkörper wird auf geeignete Weise mit einer dünnen |ohioht des Plastkleb— stoffes "Epasol EP 2^tt oder ⁿEP 11" versehen und anschließend gespritzt* Die Al-Sohloht wird mit einer Draht-Flammspritzpistole (Spritzleistung 9 kg Al/Stunde) mit einem Spritzabstand von & 150 mm hergestellt· Auf diese Welse wird ein Veroraken (therm· Dissoziation)' des verwendeten Epoxidharzes beim Spritz- und Aushärteprozeß verhindert· An Stelle von Al kann jedes andere als Draht oder Pulver spritzbare Metall verwendet werden, _auoh in beliebiger Reihenfolge verschiedene Metalle aufeinander· Eine Ubliohe Nachbehandlung der gespritzten Seile durch Bürsten, Polieren usw_# ist sehr gut möglich·

Claims (3)

Erfindungsanspruoh ·. ,..·. '- · '. ' \

1* Verfahren zur Zuverlässigkeitsverbesserung und Reduzierung der Haftgrundvorbereitung bei thermischen Spritzschichten aur Bildung einer Verbindung zwischen dem festen kompakten Haftgrund und der sloh bildenden Spritzschioht, gekenn, zeichnet dadurch) daß auf die zu spritzenden Flächen vor dem Spritzprozeß in geeigneter Welse ein aushärtbarex, eine hohe Aushärtegeschwindigkeit und damit sohneile Viskosltätaerhöhung aufweisender Plastklebstoff aufgetragen wird·

2· Verfahren naoh Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein warmaushäxtender Plastklebstoff mit Aushärteteraperaturen = 2Op⁰C jind hoher Aushärtegesohwindlgkeit verwendet wird.

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch) daß ein für Kaltaüshärtung vorgesehener Plastklebstoff mit einer Vercrakungstemperatur $ 200⁰C benutzbar ist.