DE102004002268A1 - Process for the surface treatment of a workpiece by a powdery filler material by means of a welding beam - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks durch einen pulverförmigen Zusatzwerkstoff mittels eines Schweißstrahls, wobei der pulverförmige Zusatzwerkstoff in einem Bearbeitungsbereich auf der Werkstückoberfläche in den Schweißstrahl eingebracht wird. Um das gattungsgemäße Verfahren in Bezug auf Pulververbrauch zu optimieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff vor dem Kontakt mit dem Schweißstrahl mittels einer Folie im Bearbeitungsbereich fixiert wird.The invention relates to a method for surface treatment of a workpiece by a powdered filler material by means of a welding beam, wherein the powdery filler material is introduced into the welding beam in a processing area on the workpiece surface. In order to optimize the generic method in terms of powder consumption, the invention proposes that the powdery filler material is fixed prior to contact with the welding beam by means of a film in the processing area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks durch einen pulverförmigen Zusatzwerkstoff mittels eines Schweißstrahls, wobei der pulverförmige Zusatzwerkstoff in einem Bearbeitungsbereich auf der Werkstückoberfläche in den Schweißstrahl eingebracht wird.The The invention relates to a method for surface treatment of a workpiece a powdery one Additional material by means of a welding beam, wherein the powdery filler material in a processing area on the workpiece surface in the welding beam is introduced.

Da Werkstückoberflächen im Betrieb immer höheren Beanspruchungen ausgesetzt sind, kommt der Verbesserung von Werkstoffeigenschaften an Oberflächen eine wachsende Bedeutung zu. Insbesondere die thermische Beschichtung stellt ein interessantes Verfahren zur Steigerung der Oberflächenqualität dar. Eine relativ neue Variante der thermischen Beschichtung ist das Laserstrahl-Pulver-Auftragsschweißen.There Workpiece surfaces in Operation ever higher Stress is exposed comes to the improvement of material properties on surfaces a growing importance too. In particular, the thermal coating represents an interesting process for increasing the surface quality Relatively new variant of the thermal coating is the laser-beam powder build-up welding.

Aus der gattungsbildenden US 5,111,021 ist ein Verfahren zur Pulverbeschichtung einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Laserstrahles bekannt. Dem Laserstrahl wird in einer Düse koaxial zu seiner optischen Achse ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff zugeführt. Durch Veränderung des Abstandes zwischen Werkstückoberfläche und Düse werden die Oberfläche des Werkstücks und der Pulverwerkstoff unterschiedlich stark aufgeschmolzen. Auf diese Weise können verschiedene Arten der Oberflächenbehandlung realisiert werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist der Overspray, d. h. nicht aufgeschmolzenes Pulver, das dadurch entsteht, dass Pulverpartikel von der Oberfläche abprallen oder neben dem Fokus des Laserstrahls auftreffen. Dieser Overspray lässt sich bei dem gattungsgemäßen Verfahren nicht vermeiden.From the generic US 5,111,021 is a method for powder coating a workpiece surface by means of a laser beam known. The laser beam is supplied in a nozzle coaxial with its optical axis, a powdery filler material. By changing the distance between the workpiece surface and the nozzle, the surface of the workpiece and the powder material are melted to different degrees. In this way, various types of surface treatment can be realized. A disadvantage of this method is the overspray, ie not melted powder, which is created by the fact that powder particles bounce off the surface or impinge on the focus of the laser beam. This overspray can not be avoided in the generic method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem das Beschichten von Bauteilen mittels eines thermischen Verfahrens mit einem pulverförmigen Zusatzwerkstoff insofern verbessert wird, als der Overspray reduziert wird.Of the Invention has for its object to propose a method in which the coating of components by means of a thermal Process with a powdery Supplementary material is improved insofar as the overspray is reduced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Danach wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der pulverförmige Zusatzwerkstoff vor dem Kontakt mit dem Schweißstrahl mittels einer Folie in einem Bearbeitungsbereich auf der Werkstückoberfläche fixiert wird. Dadurch, dass das Pulver nicht mit einem Gasstrom zugeführt wird, sondern in eine Folie eingefüllt wird, kann es direkt in den Bearbeitungsbereich auf dem Werkstück eingebracht werden. Auf diese Weise wird die Menge des zugeführten pulverförmigen Zusatzwerkstoffes auf das notwendige Maß reduziert.The The object is achieved by the Features of the main claim solved. Thereafter, a method is proposed in which the powdery filler material before contact with the welding beam is fixed by means of a film in a processing area on the workpiece surface. Characterized in that the powder is not supplied with a gas stream, but is poured into a foil, It can be inserted directly into the machining area on the workpiece become. In this way, the amount of the supplied powdery filler material reduced to the necessary level.

Gleichzeitig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anlage, die Schweißoptik und das Bauteil weniger verschmutzt. Pulverzuführeinrichtung und Pulverabsaugeinrichtung können entfallen, wodurch die Kosten für das Verfahren verringert werden.simultaneously is in the inventive method the plant, the welding optics and the component less dirty. Powder feeder and Pulverabsaugeinrichtung can eliminated, which reduces the cost of the procedure can be reduced.

Dadurch, dass auf eine Düse zur Zufuhr des pulverförmigen Werkstoffes verzichtet werden kann, wird ferner die Zugänglichkeit des Bauteils verbessert.Thereby, that on a nozzle for supplying the powdery Material can be dispensed with, further, the accessibility of the component improved.

Vorteilhafterweise wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff während des Verfahrens durch den Schweißstrahl aufgeschmolzen. So kann der pulverförmige Zusatzwerkstoff eine schmelzmetallurgische Verbindung mit dem Werkstoff der Werkstückoberfläche eingehen, was für gute Eigenschaften der behandelten Oberfläche sorgt (Anspruch 2).advantageously, becomes the powdery Additional material during of the process by the welding beam melted. Thus, the powdery filler material a melt metallurgical connection with the material of the workpiece surface, what kind of good properties of the treated surface provides (claim 2).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Schweißstrahl ein Laserstrahl verwendet. Dieser bietet den Vorteil hoher Energiedichte und Präzision (Anspruch 3).In A further advantageous embodiment is as a welding beam a laser beam is used. This offers the advantage of high energy density and precision (Claim 3).

Alternativ kann als Schweißstrahl ein Elektronenstrahl verwendet werden, welcher eine kostengünstige Beschichtung der Werkstückoberfläche ermöglicht (Anspruch 4).alternative can as a welding beam an electron beam can be used, which is a low cost coating the workpiece surface allows (claim 4).

Zweckmäßigerweise wird als Folie eine Metallfolie verwendet. Diese kann während des Aufbringens des Schweißstrahls auf die Werkstückoberfläche schmelzen. Dies bietet den Vorteil, dass das Material der Folie mit in die Verbindung aus Pulverwerkstoff und Oberflächenwerkstoff einlegiert werden kann. So können verschiedene metallurgische Eigenschaften der behandelten Oberfläche erzielt werden (Ansprüche 5 und 6).Conveniently, is used as a foil, a metal foil. This can be done during the Applying the welding beam melt on the workpiece surface. This offers the advantage that the material of the film with in the Compound of powder material and surface material can be alloyed. So can achieved different metallurgical properties of the treated surface become (claims 5 and 6).

In einer alternativen Ausführungsform wird als Folie eine Kunststofffolie verwendet. Diese Kunststofffolie kann während des Aufbringens des Schweißstrahls auf die Werkstückoberfläche verdampfen. So spielt der Werkstoff der Folie selber keine Rolle, und es findet lediglich eine Verbindung von pulverförmigem Zusatzwerkstoff und Oberflächenwerkstoff statt (Ansprüche 7 und 8).In an alternative embodiment is used as a film, a plastic film. This plastic film can while the application of the welding beam evaporate on the workpiece surface. So the material of the film itself does not matter, and it finds only a compound of powdered filler material and Surface material instead (claims 7 and 8).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Folie ein dünnwandiges Formteil aus Kunststoff oder Blech verwendet, dessen Form der Form des Bearbeitungsbereichs auf der Werkstückoberfläche angepasst ist. Diese Verfahrensvariante bietet den Vorteil, dass bei Wahl eines Folien-Materials, welches bei Erwärmung exotherm reagiert, unter Umständen die einzubringende Streckenenergie zum Aufschmelzen des Pulvers verringert werden kann (Anspruch 9).In a further advantageous embodiment, the film used is a thin-walled molded part made of plastic or sheet metal, the shape of which is adapted to the shape of the machining area on the workpiece surface. This variant of the method offers the advantage that when selecting a film material which reacts exothermically when heated, under certain circumstances, the path energy to be introduced can be reduced to melt the powder can (claim 9).

Zweckmäßigerweise wird bei dem Verfahren die Folie vor dem Befüllen mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff auf das Werkstück aufgelegt. Dies ist die einfachste Verfahrensvariante. Dabei wird der Pulverwerkstoff durch die Schwerkraft in seiner Position in der Folie gehalten (Anspruch 10).Conveniently, is in the process the film before filling with powdered filler on the workpiece hung up. This is the simplest process variant. It will the powder material by gravity in its position in held the film (claim 10).

Weiterhin kann die Folie auf das Werkstück geklebt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn sich das Werkstück nicht gerade im Raum befindet, sondern schräg angeordnet ist. So wird die Folie durch eine einfache und kostengünstige Maßnahme zuverlässig auf dem Werkstück fixiert (Anspruch 11).Farther The film can be glued to the workpiece become. This is advantageous if the workpiece is not is just in the room, but is arranged at an angle. So will the Film by a simple and inexpensive measure reliable the workpiece fixed (claim 11).

In einer dritten vorteilhaften Ausführungsform wird die Folie in eine im Werkstück vorgesehene Vertiefung eingelegt. Auf diese Weise ist die Folie optimal an das zu beschichtende Werkstück angepasst (Anspruch 12).In a third advantageous embodiment The film is in a workpiece recess provided. That way is the foil optimally adapted to the workpiece to be coated (claim 12).

Weiterhin ist vorteilhafterweise die Folie mit einer Deckfolie versehen, wobei der pulverförmige Zusatzwerkstoff zwischen der Folie und der Deckfolie eingeschlossen wird. So wird erreicht, dass der pulverförmige Werkstoff auch bei komplexen Geometrien der zu beschichteten Oberfläche oder bei bewegten Werkstücken sicher auf dem Werkstück gehalten wird (Anspruch 13).Farther Advantageously, the film is provided with a cover sheet, wherein the powdery filler is sandwiched between the film and the cover sheet. So will achieved that the powdery Material even with complex geometries of the surface to be coated or with moving workpieces safe on the workpiece is held (claim 13).

Alternativ wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff mittels eines Bindemittels auf der Folie fixiert. So kann neben der reinen Fixierung des pulverförmigen Zusatzwerkstücks auch Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der beschichteten Oberfläche genommen werden (Anspruch 14).alternative becomes the powdery Fixing material fixed by means of a binder on the film. Thus, in addition to the pure fixation of the powdery additional workpiece also influence taken on the chemical composition of the coated surface be (claim 14).

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the description out.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:In The drawings, the invention with reference to several embodiments explained in more detail. Show it:

1 das Aufbringen der Folie auf die Werkstückoberfläche, 1 the application of the film to the workpiece surface,

2 das Einbringen des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes auf die Folie, 2 the introduction of the powdery filler material onto the film,

3 das Aufbringen des Schweißstrahls auf den Bearbeitungsbereich auf der Werkstückoberfläche, 3 the application of the welding beam to the processing area on the workpiece surface,

4 eine Ausführungsform der Befestigung des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes auf der Folie, 4 an embodiment of the attachment of the powdery filler material on the film,

5 eine alternative Ausführungsform der Befestigung des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes auf der Folie, 5 an alternative embodiment of the attachment of the powdery filler material on the film,

6 einen möglichen Endzustand des Werkstücks nach der Durchführung des Verfahrens und 6 a possible final state of the workpiece after performing the method and

7 eine weitere Ausführungsform der Folie. 7 another embodiment of the film.

In den Zeichnungen ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks 1 mit Hilfe eines Schweißstrahls 5 und eines darin eingebrachten, pulverförmigen Zusatzwerkstoffs 3 dargestellt. Erklärt wird das Verfahren der Einfachheit halber anhand der Beschichtung einer zylindrischen Bohrung 2. Diese kann z. B. ein Ventilsitz im Motor eines Kraftfahrzeugs sein. Dort kann eine Beschichtung den an dieser Stelle konventionell eingepressten Sitzring ersetzen. Das Verfahren ist aber nicht beschränkt auf kreisförmige Geometrien.In the drawings is a method of surface treatment of a workpiece 1 with the help of a welding beam 5 and a powdery filler introduced therein 3 shown. The process is explained for the sake of simplicity by the coating of a cylindrical bore 2 , This can, for. B. be a valve seat in the engine of a motor vehicle. There, a coating can replace the conventionally pressed seat ring at this point. The method is not limited to circular geometries.

1 zeigt das Werkstück 1 mit der darin vorgesehenen zylindrischen Bohrung 2. Das Werkstück 1 soll mittels Pulverauftragschweißens mit einem Elektronenstrahl oder Laserstrahl mit einer Beschichtung versehen werden, deren Eigenschaften verschieden sind von denen des Grundwerkstoffs. 1 shows the workpiece 1 with the cylindrical bore provided therein 2 , The workpiece 1 is to be provided by powder build-up welding with an electron beam or laser beam with a coating whose properties are different from those of the base material.

Weiterhin ist eine Folie 11 dargestellt, die auf das Werkstück 1 aufgelegt wird. Die verwendete Folie 11 kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich beschaffen sein: Zum Einsatz kommen entweder aus Kunststofffolien 19 oder Metallfolien 17. Deren Vor- und Nachteile werden im Folgenden näher erläutert. Als Folienmaterial können dünne Metallfolien eingesetzt werden, die z. B. auf Kupfer-, Aluminium-, Zink- oder Stahlbasis beruhen. Diese beeinflussen dann die Schmelze 10 und die Verbindung zur Werkstückoberfläche 7 auch metallurgisch. Die Folie 11 kann ihrerseits aus einem einzigen Material bestehen oder auch aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Die Folie 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Maske 22 ausgeführt. Die Geometrie dieser Maske 22 ist so gewählt, dass sie randseitige Überstände 33 aufweist, welche über einen Bearbeitungsbereich 9, welcher dem Bereich der Werkstückoberfläche 7 entspricht, dessen Oberfläche behandelt werden soll, herausragen. Dadurch wird das Werkstück 1 vor Spritzern geschützt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Folie 11 bzw. die Maske 22 einfach von oben auf das Werkstück 1 aufgelegt. Sie kann aber auch zusätzlich mechanisch und/oder durch Kleben befestigt werden.Furthermore, a foil 11 shown on the workpiece 1 is hung up. The used foil 11 Depending on the application, it can be designed differently: either plastic films are used 19 or metal foils 17 , Their advantages and disadvantages are explained in more detail below. As a film material thin metal foils can be used, the z. B. based on copper, aluminum, zinc or steel. These then influence the melt 10 and the connection to the workpiece surface 7 also metallurgical. The foil 11 may in turn consist of a single material or be composed of several layers. The foil 11 is in this embodiment as a mask 22 executed. The geometry of this mask 22 is chosen so that they have edge projections 33 which has a processing area 9 , which is the area of the workpiece surface 7 corresponds, whose surface is to be treated, sticking out. This will make the workpiece 1 protected against splashes. In this embodiment, the film 11 or the mask 22 just from the top of the workpiece 1 hung up. But it can also be attached additionally mechanically and / or by gluing.

2 stellt den nächsten Verfahrensschritt dar. In diesem Schritt wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 auf die Folie 11 aufgebracht. Dies geschieht hier, indem der pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 in eine in der Folie vorgesehene ringförmige Vertiefung 35 eingefüllt wird. Diese Vertiefung 35 liegt zweckmäßigerweise genau über dem Bearbeitungsbereich 9. 2 represents the next process step. In this step, the powdery additive material 3 on the slide 11 applied. This is done here by the powdery filler 3 in an opening provided in the film annular recess 35 is filled. This depression 35 is conveniently located just above the processing area 9 ,

Diese Lage der Folie 11 relativ zum Werkstück 1 bezeichnet man als Wannenlage, d. h. die Wärmequelle in Form des Schweißstrahls 5 kommt von oben, und der pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 wird allein durch die Schwerkraft in der Folie 11 gehalten.This position of the film 11 relative to the workpiece 1 is referred to as tub position, ie the heat source in the form of the welding beam 5 comes from above, and the powdery filler 3 gets alone by gravity in the slide 11 held.

3 zeigt den nächsten Verfahrensschritt. In diesem Schritt wird der Schweißstrahl 5 auf die Werkstückoberfläche 11 aufgebracht, genauer in deren Bearbeitungsbereich 9. Bei dem Schweißstrahl 5 kann es sich sowohl um einen Laserstrahl 13 als auch um einen Elektronenstrahl 15 handeln. Ferner ist das Anwenden des WIG-Schweißens für dieses Verfahren denkbar. Der Laserstrahl 13 oder Elektronenstrahl 15 schmilzt den pulverförmigen Zusatzwerkstoff 3 auf und bewegt sich über die Oberfläche 7 des zu beschichtenden Werkstücks 1. Er ist dabei so ausgerichtet, dass sein Fokus genau mit dem Bearbeitungsbereich 9 übereinstimmt. In dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel einer zylindrischen Bohrung 2 bewegt sich der Schweißstrahl 5 in einer rotatorischen Bewegung mit einer Drehrichtung 6 über das Werkstück 1. Durch die durch den Schweißstrahl 5 zugeführte Energie wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 geschmolzen. 3 shows the next process step. In this step, the welding beam 5 on the workpiece surface 11 applied, more precisely in the processing area 9 , At the welding beam 5 It can be both a laser beam 13 as well as an electron beam 15 act. Furthermore, the application of TIG welding is conceivable for this method. The laser beam 13 or electron beam 15 melts the powdery filler 3 and moves over the surface 7 of the workpiece to be coated 1 , He is aligned so that its focus exactly with the editing area 9 matches. In the embodiment of a cylindrical bore presented here 2 the welding beam moves 5 in a rotational movement with one direction of rotation 6 over the workpiece 1 , Through the through the welding beam 5 Energy supplied is the powdery filler 3 melted.

Je nach gewähltem Material für die Folie 11 wird diese entweder, im Falle einer Metallfolie 17, geschmolzen, oder, im Falle einer Kunststofffolie 19, verdampft. Im Falle einer verdampfenden Kunststofffolie 19 verbindet sich die Schmelze 10 direkt mit dem Werkstoff der Werkstückoberfläche 7. Wurde eine Metallfolie 17 gewählt, so verbindet sich der geschmolzene pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 fest mit dem mit der Metallfolie 17, die sich ihrerseits mit dem Grundwerkstoff des Bearbeitungsbereichs 9 verbindet.Depending on the selected material for the film 11 this will either be, in the case of a metal foil 17 , melted, or, in the case of a plastic film 19 , evaporated. In the case of a vaporizing plastic film 19 the melt combines 10 directly with the material of the workpiece surface 7 , Was a metal foil 17 chosen, then the molten powdery filler material connects 3 stuck with the metal foil 17 , in turn, with the base material of the processing area 9 combines.

Je nach Prozessführung und Material der Folie 11 wird also das Folienmaterial miteinlegiert, das Pulver 3 in dem Folienwerkstoff dispergiert, die Folie 11 im Prozess verdampft, oder die Folie 11 bildet eine Zwischenschicht aus.Depending on the process control and the material of the film 11 Thus, the film material is alloyed in, the powder 3 dispersed in the film material, the film 11 evaporated in the process, or the film 11 forms an intermediate layer.

Die Ergebnisse des Oberflächenbehandlungsverfahrens sind je nach aufgewendeter Streckenenergie, d. h. Strahlungsenergie des Schweißstrahls 5, verwendetem pulverförmigem Zusatzwerkstoff 3 und Material der verwendeten Folie 11 unterschiedlich.The results of the surface treatment process are dependent on the energy used, ie radiant energy of the welding beam 5 , used powdered filler material 3 and material of the film used 11 differently.

Kann die Folie 11 auf dem Werkstück 1 nicht in Wannenlage, wie in den obigen Figuren gezeigt, angeordnet werden, so kann eine der beiden im folgenden dargestellten Varianten zur Fixierung des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs 3 gegenüber dem Werkstück 1 gewählt werden:Can the film 11 on the workpiece 1 can not be arranged in the well position, as shown in the above figures, so one of the two variants shown below for fixing the powdery filler material 3 opposite the workpiece 1 to get voted:

4 zeigt das Werkstück 1 in Schräglage, mit der darauf befestigten Folie 11. Die Folie 11 kann dabei z. B. mit einem Klebstoff 23 auf der Werkstückoberfläche 7 befestigt werden, denkbar sind auch andere, z.B. mechanische Befestigungsformen. In diesem Fall sind die Partikel des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes 3 mittels eines Bindemittels 29 in der Folie 11 fixiert. 4 shows the workpiece 1 in an inclined position, with the film attached to it 11 , The foil 11 can be z. B. with an adhesive 23 on the workpiece surface 7 are fixed, conceivable are other, for example, mechanical fastening forms. In this case, the particles of the powdery filler material 3 by means of a binder 29 in the slide 11 fixed.

5 zeigt eine weitere mögliche Einbringung des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes 3 in die Folie 11. Hier besteht die Folie aus einem unteren Teil und einer Deckfolie 27. Der pulverförmige Zusatzwerkstoff 3 ist zwischen Folie 11 und Deckfolie 27 eingeschlossen und kann daher nicht von der Folie 11 herabfallen. 5 shows a further possible introduction of the powdery filler material 3 in the foil 11 , Here, the film consists of a lower part and a cover sheet 27 , The powdered filler material 3 is between foil 11 and cover sheet 27 enclosed and therefore can not from the slide 11 fall.

6 stellt einen der möglichen Endzustände des beschichteten Werkstücks 1 nach der Durchführung des Verfahrens dar. 6 represents one of the possible final states of the coated workpiece 1 after the implementation of the method.

In diesem Fall wurde als Folie 11 eine Metallfolie 17 gewählt. Die Folie 11 bzw. die Metallfolie 17 bildet den Haftgrund, die Partikel des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs 3 sind nur angeschmolzen und es entsteht eine poröse Schicht 37, in der die Pulverpartikel in dem Werkstoff der Metallfolie 17 eingelagert sind.In this case was called a slide 11 a metal foil 17 selected. The foil 11 or the metal foil 17 forms the primer, the particles of powdery filler 3 are only melted and it creates a porous layer 37 in which the powder particles in the material of the metal foil 17 are stored.

Neben der oben vorgestellten Ausführung der Folie 11 als Maske 22 mit randseitigen Überständen 33, die über den eigentlichen Bearbeitungsbereich 9 hinausragen, ist es möglich, eine andere Geometrie der Folie 11 vorzusehen. Eine mögliche Geometrie ist in 7 dargestellt. Hier ist die Folie 11 als Ring 31 ausgeführt, welcher mit einer eingepressten Vertiefung 35 in Form einer Nut zum Einfüllen des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs 3 versehen ist. Dies besitzt den Vorteil, dass nur ein geringer Materialbedarf vonnöten ist. Weiterhin kann die Folie 11 als Formkörper 21 aus einem dünnen Material vorgesehen werden. Bei Bedarf kann an diesem Formkörper 21 ein angegossener Stift oder eine Nase vorgesehen werden, mit deren Hilfe der Formkörper 21 automatisiert auf das Werkstück aufgelegt werden kann.In addition to the above presented embodiment of the film 11 as a mask 22 with marginal projections 33 that go beyond the actual editing area 9 protrude, it is possible a different geometry of the film 11 provided. One possible geometry is in 7 shown. Here is the slide 11 as a ring 31 executed, which with a pressed recess 35 in the form of a groove for filling the powdery filler material 3 is provided. This has the advantage that only a small amount of material is needed. Furthermore, the film 11 as a shaped body 21 be provided from a thin material. If necessary can be attached to this molding 21 a molded pin or a nose are provided, with the help of the molding 21 can be automatically placed on the workpiece.

Die Durchmischung der Schmelze 10 ist abhängig von der eingebrachten Streckenenergie, d. h. der Leistung des Schweißstrahls 5 sowie dessen Vorschubgeschwindigkeit. Je höher die eingebrachte Streckenenergie, umso stärker wird der Folienwerkstoff in die Schmelze 10 einlegiert und um so stärker ist auch die Vermischung der Schmelze 10. Ist keine vollständige Vermischung der Schmelze 10 gewünscht, sollte die Streckenergie nur so hoch sein, dass sich die Folie 11 mit dem Werkstoff der Oberfläche 7 und dem pulverförmigen Zusatzwerkstoff 3 verbindet, also möglichst nur anschmilzt.The mixing of the melt 10 is dependent on the introduced path energy, ie the power of the welding beam 5 as well as its feed rate. The higher the path energy introduced, the stronger the film material becomes in the melt 10 alloyed and the stronger the mixing of the melt 10 , Is not complete mixing of the melt 10 ge wishes, the track energy should only be so high that the film 11 with the material of the surface 7 and the powdery filler 3 connects, so as possible only melts.

Denkbar ist weiterhin, den pulverförmigen Zusatzwerkstoff 3 aus einem hochschmelzenden Material und die Folie 11 aus einem niederschmelzenden Material zu fertigen. Damit können z. B. Hartstoffe eingelagert werden, wenn die Folie 11 nur bis in einen teigigen Zustand erwärmt wird. Bei geringer Streckenenergie sind poröse Schichten, ähnlich Sinterwerkstoffen, wie bereits in 6 dargestellt, denkbar.It is also conceivable, the powdery filler 3 made of a refractory material and the foil 11 to produce from a low-melting material. This can z. B. hard materials are stored when the film 11 only heated to a doughy state. At low energy levels are porous layers, similar to sintered materials, as already in 6 shown, conceivable.

Mit Hilfe des vorgestellten Verfahrens ist es weiterhin möglich, in einem Arbeitsgang eine Beschichtung mit einstellbarer Zusammensetzung und einstellbarem Schichtaufbau zu erzeugen: im einfachsten Fall wird die Folie 11 mit einer Legierung in Pulverform gefüllt. Die Dicke der Folie 11 und die Streckenenergie entscheidet, wie oben dargestellt, über die Vermischung. Daneben kann die Folie 11 mit einer Mischung verschiedener pulverförmiger Werkstoffe 3 befüllt sein. Weiterhin ist es möglich, in die Folie 11 verschiedene Lagen an Pulver einzufüllen, die nötigenfalls mittels Bindemittel 29 oder Verpressen an der Vermischung untereinander behindert werden.With the aid of the method presented, it is furthermore possible to produce a coating with an adjustable composition and an adjustable layer structure in one operation: in the simplest case, the film becomes 11 filled with an alloy in powder form. The thickness of the film 11 and the path energy decides, as shown above, about the mixing. In addition, the film can 11 with a mixture of different powdered materials 3 be filled. Furthermore, it is possible in the film 11 To fill different layers of powder, if necessary by means of a binder 29 or pressing at the mixing with each other are hindered.

Das Verfahren ist nicht beschränkt auf die vorgestellten Ausführungsbeispiele.The Procedure is not limited to the presented embodiments.

Zunächst ist das Verfahren nicht auf die dargestellten kreisförmigen Geometrien beschränkt. Es eignet sich allgemein zur Erzeugung bestimmter Oberflächeneigenschaften an genau definierten Stellen eines Werkstücks 1. Denkbar sind da z. B.First, the method is not limited to the illustrated circular geometries. It is generally suitable for producing certain surface properties at precisely defined locations of a workpiece 1 , Are conceivable as z. B.

Korrosions- oder Hitzebeständigkeit sowie optische, elektrische oder mechanische Eigenschaften, wobei die Folie 11 den Haftgrund für die Schicht 37 auf dem Werkstück 1 darstellt. Dabei muss die Folie natürlich kompatibel zum Pulverwerkstoff und zum Grundmaterial des Werkstücks 1 sein. Die Form der Folie 11 und die Vertiefung 25 im Werkstück 1 ist dabei der ge wünschten Beschichtungsbahn und der Geometrie der zu erzeugenden Schicht 37 anzupassen.Corrosion or heat resistance as well as optical, electrical or mechanical properties, wherein the film 11 the primer for the layer 37 on the workpiece 1 represents. Of course, the film must be compatible with the powder material and the base material of the workpiece 1 be. The shape of the foil 11 and the depression 25 in the workpiece 1 is the ge desired coating web and the geometry of the layer to be produced 37 adapt.

Mögliche Anwendungen des Verfahrens liegen neben dem Einsatz am Ventilsitz, der beispielhaft in den Figuren erläutert ist, z. B. in der Substitution von Lagerschalen, an der Erzeugung verschleißfester Schichten für Lagersitze oder Gleitflächen, sowie bei Laufflächen für Dichtungen.Possible applications of the method are in addition to the use of the valve seat, the exemplary in explained the figures is, for. B. in the substitution of bearings, in the generation wear resistant Layers for Bearing seats or sliding surfaces, as well as with running surfaces for seals.

Weiterhin können durch das vorgestellte Verfahren Mischungen aus verschiedenen pulverförmigen Zusatzwerkstoffen 3 in die Folie eingebracht werden. Denkbar wäre weiterhin eine relativ dicke Folie 11, die aufgeschmolzen wird und ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff 3 mit einem höheren Schmelzpunkt, z. B. einen keramischen Hartstoff, der dann in die Schmelze 10 einsinkt, dort aber weiterhin als Partikel erkennbar ist.Furthermore, by the presented method mixtures of different powdered filler materials 3 be introduced into the film. It would also be conceivable a relatively thick film 11 , which is melted and a powdery filler 3 with a higher melting point, e.g. B. a ceramic hard material, which then in the melt 10 sinks, but there is still recognizable as particles.

Claims (14)

Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks durch einen pulverförmigen Zusatzwerkstoff mittels eines Schweißstrahls, wobei der pulverförmige Zusatzwerkstoff in einem Bearbeitungsbereich auf der Werkstückoberfläche in den Schweißstrahl eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff (3) vor dem Kontakt mit dem Schweißstrahl (5) mittels einer Folie (11) im Bearbeitungsbereich (9) fixiert wird.A method for surface treatment of a workpiece by a powdery filler material by means of a welding beam, wherein the powdery filler material is introduced in a processing region on the workpiece surface in the welding beam, characterized in that the powdery filler material ( 3 ) before contact with the welding beam ( 5 ) by means of a foil ( 11 ) in the editing area ( 9 ) is fixed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff (3) durch den Schweißstrahl (5) aufgeschmolzen wird.A method according to claim 1, characterized in that the powdery filler material ( 3 ) through the welding beam ( 5 ) is melted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweißstrahl (5) ein Laserstrahl (13) verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that as welding beam ( 5 ) a laser beam ( 13 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweißstrahl (5) ein Elektronenstrahl (15) verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that as welding beam ( 5 ) an electron beam ( 15 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie (11) eine Metallfolie (17) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a foil ( 11 ) a metal foil ( 17 ) is used. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (17) während der Einwirkung des Schweißstrahls (5) auf die Werkstückoberfläche (7) schmilzt.Method according to claim 5, characterized in that the metal foil ( 17 ) during the action of the welding beam ( 5 ) on the workpiece surface ( 7 ) melts. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie (11) eine Kunststofffolie (19) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a foil ( 11 ) a plastic film ( 19 ) is used. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (19) während der Einwirkung des Schweißstrahls (5) auf die Werkstückoberfläche (7) verdampft.Method according to claim 7, characterized in that the plastic film ( 19 ) during the action of the welding beam ( 5 ) on the workpiece surface ( 7 ) evaporates. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie (11) ein dünnwandiges Formteil (21) aus Kunststoff oder Blech verwendet wird, dessen Form der Form des Bearbeitungsbereichs (9) auf der Werkstückoberfläche (7) angepasst ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a foil ( 11 ) a thin-walled molded part ( 21 ) is used in plastic or sheet metal, the shape of the shape of the processing area ( 9 ) on the workpiece surface ( 7 ) is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (11) auf das Werkstück (1) aufgelegt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the film ( 11 ) on the workpiece ( 1 ) is launched. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (11) auf das Werkstück (1) geklebt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the film ( 11 ) on the workpiece ( 1 ) is glued. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (11) in eine im Werkstück (1) vorgesehene Vertiefung (25) eingelegt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the film ( 11 ) in a workpiece ( 1 ) provided recess ( 25 ) is inserted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (11) mit einer Deckfolie (27) versehen ist, wobei der pulverförmige Zusatzwerkstoff (3) zwischen der Folie (11) und der Deckfolie (27) eingeschlossen wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the film ( 11 ) with a cover sheet ( 27 ), the pulverulent filler material ( 3 ) between the film ( 11 ) and the cover sheet ( 27 ) is included. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff (3) mittels eines Bindemittels (29) auf der Folie (11) fixiert wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the powdery filler material ( 3 ) by means of a binder ( 29 ) on the slide ( 11 ) is fixed.
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