DD216963C2 - Verfahren zur zuverlaessigkeitsverbesserung und reduzierung der haftgrundvorbereitung bei thermischen spritzschichten - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Zuverlässigkeitsverbesserung und Reduzierung der Haftgrundvorbereitung bei thermischen Spritzschiohten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zwischenschichten 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 Instandhaltungstechnik, erzeugt werden· Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich vorzugsweise auf Versohleißschutzschichten für die Regenerierung und Neufertigung von Bauteilen, auf leitende Schichten für elektrotechnische Zwecke und alle anderen bereits bekannten Anwendungsgebiete· Die mittels Zwischenschicht aufgebrachten thermischen Spritzschichten können außer für technische Zwecke auch für dekorative und künstlerische Beschichtungen verwendet werden» In die Anwendung der Erfindung sind außer metallischen Grundwerkstoffen auch beliebige andere wie Holz, Plast, Keramik usw, einbezogen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Ез ist bekannt, daß eine Haftgrundvorbehandlung vor dem Aufbringen von thermischen Spritzschichten erfolgen muß. Sie muß gewährleisten, daß durch Adhäsion und mechanische Verklammerung dia Spritsschichten mit dam Haftgrund (Bauteil) verbunden werden, so daß sie sowohl dia mechanische Beanspruchung der meist nachfolgenden Bearbeitung als auch die Betriebsbelastungen ertragen können, ohne sich abzulösen· Deshalb ist diese von entscheidenden Einfluß auf die Qualität und Zuverlässigkeit einer thermischen Spritzsohicht· Der Haftgrundvorbehandlung wird demzufolge ein hoher technologischer Aufwand gewidmet, der hinsichtlich der notwendigen Maschinenkapazität und Arbeitszeit meist den Herstellungsaufwand der Spritzschicht beträchtlich übersteigt·

Hauptsächlich werden folgende Verfahren angewandt: Strahlen, Drehen, Fräsen, Stoßen, Rändeln, elektrisches Aufrauhen, Spritzen von metallischen Zwischenschichten, Herstellen von Schwalbenschwanznuten u· a« Die so vorbereiteten Flächen, dürfen anschließend nicht verschmutzen oder längere Zeit lagern; Handschweiß und Flugstaub stellen die Qualität der Spritzung bereits in Frage·

Ез werden also durch die notwendige Haftgrundvorbereitung beträchtliche kapazitäten an Arbeitskräften und -mitteln gebunden bzw· werden für metallische Zwischenschichten teure Metalle (Mo, Ni-Al-Verbundpulver) verbraucht· Die Arbeitskräfte sind an eine hohe technologische Disziplin, gebunden, um die Sauberkeit und die Lagerfristen der vorbereiteten Teile au gewährleisten· Die Aufrauhung der zu spritzenden Flächen zum. Zwecke der mechanischen. Verklammerung der Spritzteilchen ist durch die Kerbwirkung mit einer Verringerung der Dauerfestigkeit verbunden· Bei dynamisch belasteten Bauteilen ist da3 gleichbedeutend mit einer verringerten Betriebsbelastung bzw, einer verminderten Lebensdauer·

Als Haftgrundvorbereitung ein Strahlen bei Flächen einzusetzen ist üblich, wenn dünne Schichten = 0,3 mm Dicke aufgespritzt werden sollen· 3ei Drehteilen. sind Schichten bis 0,7 nun Dicks durch Strahlen au verankern· Das Strahlen ist

aber ein umweltbelastendes, investintensives und arbeitsaufwendiges Verfahren, was bei Instandsetzungsbetrieben nach Möglichkeit vermieden wird.

Es ist farner bekannt, daI3 man Metalle durch Kleben verbinden kann· In der bisher bekannten Praxis besieht sich da3 auf Werkstoffe im festen und kompakten Zustand · Die erwünschte Festigkeit der Verbindung stellt sich bei Verwendung von thermoplastischen Klebern nach deren Erkaltung bzw. bei duro— plastischen Klebern nach 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 Zwischensichten ungeeignet sind. Duroh den Druck des heißen Spritzstrahles wird die auf den Haftgrund aufgetragene Klebeschicht verdrängt und somit funktionell nicht mehr wirksam. Für festigkeitsmäßig nicht beanspruchte, dekorative Spritz— schichten wird in der Auslegeschrift DE 2 142 474 B2 eine Lösung beschrieben. Thermoplastische Kleber besitzen ferner den Nachteil, daß sie nur bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen einsetzbar sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der E₃, fin dung ist es, den hohen Aufwand der bisher notwendigen Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen wesentlich zu senken, dadurch Arbeitskräfte 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 Spritzschichten zu erhöhen sowie die Dauerfestigkeit der gespritzten Bauteile zu erhalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen weitgehend 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-

schicht innerhalb einer Stunde nach der Haftgrundvorbereitung entfällt· Trotzdem sollen die Spritzschichten eine gesicherte Mindesthaftfestigkeit auf dem Grundwerkstoff aufweisen und auch im Betrieb eine erhöhte Zuverlässigkeit besitzen.· Srfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die mit Metall zu spritzende Fläche vor dem Spritzprozeß auf geeignete Weise eine dünne Schicht eines aushärtbaren Plastklebstoffes aufgetragen v/ird, dessen Viskosität unter der Temperatureinwirkung des Spritzstrahles sehr schnell ansteigt und in kurzer Zeit erstarrt· Damit wird sowohl das Verdrängen der Plastklebeschicht durch den Spritzstrahldruck als auch das Integrieren derselben in die sich bildende Spritzschicht vermieden und es entsteht eine warmausgehärtete Metallklebeverbindung zwischen dem festen kompakten Haftgrund und der im. Entstehen begriffenen Spritzschicht· Dieses Yerfahren ermöglicht erstmalig eine mechanisch und thermisch belastbare Festigkeitsklebeverbindung zwischen dem Haftgrund und der Spritzschicht· Damit eröffnet die Erfindung vor allem kleineren und mittleren Betrieben, die vorteilhafte Anwendung des thermischen Spritzens ohne die Gefahr fehlerhafter Spritz— schichten durch mangelnde Haftgrundvorbereitung· Die bisher oft unvermeidbare Kerbwirkung bestimmter Methoden der Haftgrundvorbereitung kann weitgehend vermieden werden· Auf bestimmten Grundwerkstoffen wird eine gesicherte Haftung überhaupt erst möglich·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend durch zwei Beispiele erläutert werden· 1· Beispiel

Bine Welle aus Stahl soll durch Aufspritzen einer Stahlaprltzschicht regeneriert werden· Nach der Formkorrektur (Drehen, Schleifen usw·) und evtl· zeitlich nicht begrenzter Zwischenlagerung wird die zu spritzende Fläche lediglich entfettet und eine gleichmäßige Schicht Plastklebstoff "Зразоі 3P 2" (Harz-Härter-Gemisch) aufgetragen· Die erste Stahlschicht von ca· 0,2 mm Dicke wird beim Draht-Flammenspritaen (Spritzleistung 2,5 kg Stahl/Stunde) mit Stahl-

draht 50 Mu Cx Ti 4 mit einem Spritzabstand von 200 mm mit üblichen Vorschubgeschwindigkeiten ausgeführt. Dadurch wird ein Yercraken (thermische Dissoziation) des verwendeten Epoxidharzes beim Spritze und Aushärteprozeß verhindert, Біз nachfolgend aufzutragenden Stahlschichten werden mit dem Spritzabstand von 100 bis 150 mm hergestellt, der zu den gewünschten Schichteigenschaften führt· Vor der Weiterbearbeitung müssen die gespritzten Teile wie üblich völlig abgekühlt sein· Die Haftfestigkeit der nach dieser Technologie hergestellten Spritzschichten beträgt

(Γ^έ 60 N/mm , was bei bisher angewandten Haftgrundvorbereitungen mit Ni-Al-Yerbundpulvern auch nur erreicht '.vird·

2. Beispiel

Bin Formkörper aus Keramik soll zur dekorativen Zwecken mit Aluminium gespritzt werden· Der trockene Formkörper wird auf geeignete Weise mit einer dünnen |chicht des Plastkleb— stoffes "Epasol EP 2" oder ¹¹SP 11" versehen und anschließend gespritzt· Die Al-Schicht wird mit einer Draht-Flammspritzpistole (Spritzleistung 9 kg Al/Stunde) mit einem Spritzabstand von = 150 mm hergestellt· Auf diese Weise wird ein Yeroraken (therm· Dissoziation) des verwendeten Epoxidharzes beim Spritz- und Aushärteprozeß verhindert· An Stelle von Al kann jedes andere аіз Draht oder Pulver spritzbare Metall verwendet werden, _auch in beliebiger Reihenfolge verschiedene Metalle aufeinander· Eine übliche Nachbehandlung der gespritzten Teile durch Bürsten, Polieren usw· ist sehr gut möglich·

Claims (3)

Srfindungsanspruch

1. Verfahren zur Zuverlässigkeits-verbesserung und Reduzierung dar Haftgrundvorbereitung bei thermischen Spritsschichten zur Bildung einer Verbindung zwischen dem festen kompakten Haftgrund und der sich bildenden Spritzschicht, gekenn_ zeichnet dadurch, daß auf die zu spritzenden Flächen vor dem Spritzprozeß in geeigneter Weise ein aushärtbarer, eine hohe Aushärtegeschwindigkeit und damit schnelle Viskositätserhöhung aufw eis endler Plastklebstoff aufgetragen wird.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein warmaushärtender Plastklebstoff mit Aushärtetemperaturen = 200⁰C und hoher Aushärtegeschwindigkeit verwendet wird·

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein für Kaltaushärtung vorgesehener Plastklebstoff mit einer Vercrakungstemperatur ^ 200⁰C benutzbar ist·