DE102007011728A1 - Method for determining hardness difference of layer applied by coating process before and after process change, involves determining hardness difference, which is determined by determination of density before and after process change - Google Patents

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Abstract

The method involves determining the hardness difference is determined by determination of the density before and after a process change by using before the process change. The coating process is a thermal plasma spraying method. A powder agglomerate bonding agent hexagonal boron nitride core is enclosed by cobalt-nickel-chromium-aluminum-yttrium coating and polyester is used as coating material. An independent claim is also included for a device for manufacturing a defined geometry in form of a mold.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zeit- und Material sparenden Überprüfen der Beschichtungsqualität insbesondere plasmagespritzter Schichten.The The invention relates to a method of time and material saving checking the coating quality in particular plasma-sprayed layers.

In der DIN 8580 wird das Plasmaspritzen sowohl zu der Gruppe der Urform- als auch der Beschichtungsverfahren gezählt. Es umfasst nach EN 657 alle Verfahren, bei denen Spritzzusätze innerhalb oder außerhalb von Spitzgeräten an-, auf- oder abgeschmolzen werden. Diese Spritzzusätze sind zumeist Spitz- oder Sprühpulver, die sich beim Behandeln auf Werkstückoberflächen niederschlagen. Die Oberflächen selber werden dabei nicht aufgeschmolzen. Aus diesem Grunde lassen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien beschichten.In According to DIN 8580, plasma spraying will become part of the group of prototype as well as the coating process counted. It includes according to EN 657, all processes in which spray additives within or outside of pointed devices, melted or melted down become. These spray additives are usually spiked or sprayed powder, when treating on workpiece surfaces knock down. The surfaces themselves are not melted. For this reason, a variety of different Coat materials.

Die so erzeugten Plasmabeschichtungen werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Diese reichen von rein dekorativen Anwendungen bis hin zu hoch beanspruchten Bauelementen; so werden Plasmabeschichtungen unter Anderem auch im Bereich der Gasturbinen eingesetzt. Hier dienen sie beispielsweise der Erhöhung der mechanischen und/oder thermischen Widerstandsfähigkeit besonders beanspruchter Teile wie z. B. Turbinenschaufeln und -gehäusen. Eine weitere Anwendung in diesem Bereich ist die Schaffung äußerst eng tolerierter Spalte, wie sie zur Erhöhung des Wirkungsgrades unverzichtbar sind. Hierzu werden die Schichten so aufgetragen, dass sie zunächst ein geringes Übermaß aufweisen, welches sich dann im Betrieb abschleift, so dass die sich bewegenden und die stehenden Teile nur noch geringstes Spiel besitzen. Bevorzugt werden hier als Sprühpulver Agglomerate aus mehreren Komponenten eingesetzt, besonders bevorzugt solche, die sich aus einer matrixbildenden Komponente, einem Trockenschmiermittel und einem Kunststoff zusammensetzen. Ein derartiges Sprühpulver ist z. B. aus der EP 0487 273 B1 bekannt.The plasma coatings thus produced are used in a variety of fields. These range from purely decorative applications to highly stressed components; For example, plasma coatings are also used in the field of gas turbines. Here they serve, for example, to increase the mechanical and / or thermal resistance of particularly stressed parts such. B. turbine blades and housings. Another application in this area is the creation of extremely narrow gaps, which are indispensable for increasing the efficiency. For this purpose, the layers are applied so that they initially have a slight oversize, which then abrades during operation, so that the moving and the stationary parts have only minimal play. Preferably, agglomerates of a plurality of components are used here as spray powder, particularly preferably those which are composed of a matrix-forming component, a dry lubricant and a plastic. Such a spray powder is z. B. from the EP 0487 273 B1 known.

Um die Qualität der Behandlung wie beispielsweise die Eigenschaft der Härte der Beschichtung zu ermitteln, werden bekannte, dem Stand der Technik entsprechende Verfahren angewandt. Insbesondere bei der Bestimmung von Beschichtungshärten an hochbeanspruchten Teilen ist es erforderlich, diese vor der endgültigen Parameterbestimmung auch Wärmebehandlungsschritten auszusetzen, sofern diese auf die Beschichtung folgen, da sich die Schichthärte während dieser nachfolgenden Behandlungsschritte verändert.Around the quality of treatment such as the property the hardness of the coating are known, the prior art applied method. Especially in the determination of coating hardnesses on highly stressed It is necessary to share these before the final parameter determination Heat treatment steps suspend, if this on Follow the coating, as the layer hardness during changed this subsequent treatment steps.

Die große Anzahl möglicher, auf das Endergebnis Einfluss nehmende Parameter erschwert die Qualitätskontrolle sowohl des Fertigungsprozesses selber, als auch die Kontrolle seines Ergebnisses, der Beschichtung.The large number of possible, on the final result influence taking parameters makes quality control both difficult the manufacturing process itself, as well as the control of its result, the coating.

Zur Qualitätskontrolle des Beschichtungsergebnisses werden nach dem Stand der Technik die bekannten Verfahren wie Härtemessung und Schichtdickenbestimmung eingesetzt. Insbesondere ist hier die Prüfung der Härte nach Rockwell HRC zu nennen. Zur Messung derselben wird für harte Materialien die Differenz der Eindringtiefe tb eines Diamantkegels bestimmt, die sich zwischen dem Aufgeben einer Vor- und einer Hauptlast ergibt. Das C steht hierbei für engl. „cone". Anschließend wird eine Umrechnung entsprechend der Formel

Figure 00020001
vorgenommen. Eine geringere Eindringtiefe entspricht demnach einem härteren Material, woraus sich ein größerer Wert für HRC ergibt.For the quality control of the coating result, the known methods such as hardness measurement and layer thickness determination are used according to the prior art. In particular, the test of hardness according to Rockwell HRC should be mentioned here. To measure them, the difference of the penetration depth t b of a diamond cone is determined for hard materials, which results between the abandonment of a pre-load and a main load. The C stands for English. "Cone" Then a conversion according to the formula
Figure 00020001
performed. A lower penetration corresponds to a harder material, resulting in a higher value for HRC.

Insbesondere für dünne Bleche, Beschichtungen und dergleichen wird das leicht modifizierte Messverfahren nach HR15Y angewendet. Anstelle des Kegels benutzt man hier eine Kugel mit dem Durchmesser 12,7 mm sowie zur Belastung eine Masse von 15 kg. Die Härte bestimmt sich dann entsprechend der Formel

Figure 00030001
In particular for thin sheets, coatings and the like, the slightly modified measuring method according to HR15Y is used. Instead of the cone one uses here a ball with the diameter 12.7 mm as well as for the load a mass of 15 kg. The hardness is then determined according to the formula
Figure 00030001

Bei der Ergebniskontrolle des Beschichtungsprozesses und hier insbesondere der Schichthärtemessung ergeben sich dann Nachteile, wenn das beschichtete Bauteil im Anschluss an den Beschichtungsprozess noch weiteren, insbesondere Wärmebehandlungsschritten unterzogen werden muss. Da derartige Wärmebehandlungen im Allgemeinen mindestens einige Stunden, in bestimmten Fällen auch einige Tage dauern können, liegt erst am Ende dieses Zeitraum eine Aussage über die Qualität des Beschichtungsprozesses bzw. dem Beschichtungsergebnis vor. Sollte dieses nicht den spezifischen Erfordernissen genügen, ist eine oder sind mehrere Wiederholungen des gesamten Prozesses einschließlich der Wärmebehandlung notwendig, um zu den gewünschten Ergebnissen zu gelangen. Neben den erheblichen Zeitverlust resultieren hieraus auch hohe finanzielle Verluste, da für jede Iteration entsprechende Dummyteile vorgehalten, behandelt und geprüft werden müssen.at the result control of the coating process and here in particular the coating hardness measurement then disadvantages when the coated component after the coating process yet subjected to further, in particular heat treatment steps must become. Because such heat treatments in general at least a few hours, in some cases a few Days can last only at the end of this period a statement about the quality of the coating process or the coating result. Should not this be the specific one Meet requirements is one or more repetitions of the whole process including the heat treatment necessary to get to the desired results. In addition to the considerable loss of time, this also results in high levels financial losses, as appropriate for each iteration Dummy parts must be kept, treated and checked.

Auch Prozessänderungen, die z. B. durch einen Pulverloswechsel oder eine Brennerwartung verursacht werden, können zu Qualitätsänderungen und dementsprechend der Notwendigkeit zu deren Überprüfung führen, wobei sich wiederum die genannten Nachteile ergeben. Zudem herrscht außerdem oftmals Produktionsstillstand, bis eine Freigabe des geänderten Prozesses erfolgen kann.Also process changes that z. B. caused by a powder change or a burner maintenance, can lead to quality changes and, accordingly, the need for their review, which in turn result in the disadvantages mentioned. In addition, there is also often production downtime until a release of the geä changed process can take place.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Bestimmung prozessänderungsbedingter Änderungen von Werkstoffkennwerten und insbesondere von Härtekennwerten nach beispielsweise einer Plasmaspritzbehandlung, unter Umgehung der im Stand der Technik genannten Nachteile, wozu insbesondere die Notwendigkeit eines Vorhaltens von Dummyteilen sowie die Notwendigkeit der Durchführung von eventuell an die Plasmaspritzbehandlung anschließenden Behandlungsschritten zählt.Therefore the object of the present invention is to provide a method and a device for determining process change-related changes of material characteristics and in particular of hardness parameters after, for example, a plasma spray treatment, bypassing the disadvantages mentioned in the prior art, including in particular the need to stock dummy parts and the need the performance of possibly to the plasma spray treatment subsequent treatment steps counts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device with the features of claim 10 solved. Advantageous developments of Invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Härtedifferenz HR2–HR1 von einer mittels einem Beschichtungsverfahren aufgebrachten Schicht vor und nach einer Prozessänderung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Härtedifferenz über eine Bestimmung der Dichte ρ1 vor und ρ2 nach der Prozessänderung unter Zuhilfenahme der bekannten Härte HR1 vor den Prozessänderung mittels der Formel HR2 – HR1 = (ρ2 – ρ1) × Zermittelt wird, wobei Z eine vom Material der aufgebrachten Schicht abhängige Konstante ist.The invention describes a method for determining the hardness difference HR 2 -HR 1 from a layer applied by a coating method before and after a process change, characterized in that the determination of the hardness difference on a determination of the density ρ 1 before and ρ 2 after the process change under Using the known hardness HR 1 before the process change by means of the formula MR 2 - MR 1 = (ρ 2 - ρ 1 ) × Z where Z is a constant dependent on the material of the deposited layer.

Der Index „1" steht dabei für Werte, die vor der Prozessänderung aufgenommen werden, der Index „2" hingegen steht für Werte, welche nach der Prozessänderung aufgenommen werden. Die Konstante Z wird dabei im Vorfeld einmal für jedes aufzubringende Material durch Härtemessungen bestimmt und bleibt aber über verschiedene Prozessänderungen gleich.Of the Index "1" stands for values that precede the process change the index "2" stands for Values that are recorded after the process change. The constant Z is thereby once in advance for each applied material determined by hardness measurements and but remains about various process changes equal.

Das Verfahren basiert demnach auf der Erkenntnis, dass sich die Dichtedifferenz zweier Schichten, welche mit einem im wesentlichen gleichen Verfahren, jedoch bei gewisser Variation der Prozessparameter hergestellt wurden, proportional zur Härtedifferenz dieser Schichten verhält, wobei ein zu ermittelnder Proportionalitätsfaktor zu berücksichtigen ist.The The method is therefore based on the knowledge that the density difference two layers, which are treated with a substantially similar process, but were made with some variation of the process parameters, proportional to the hardness difference of these layers, taking into account a proportionality factor to be determined is.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht folgende Schritte vor:

  • (a) Bereitstellung einer Probe Zur Durchführung des Verfahrens werden bevorzugt so genannte Knopfproben verwendet. Diese bestehen aus dem Zielmaterial, besitzen jedoch nicht die Zielform, sondern haben besonders bevorzugt eine einfache geometrische Form, die zu günstigen Kosten herstellbar ist.
  • (b) Bestimmung des Gewichtes und der Maße der Probe Mittels geeigneter Messverfahren werden das Gewicht und die genauen Maße der Probe bestimmt. Diese Daten dienen der späteren Bestimmung des Volumens und der Masse der Beschichtung.
  • (c) Beschichten der Probe durch einen Beschichtungsprozess Das Beschichten der Knopfprobe erfolgt mit dem gewählten Beschichtungsverfahren. Dies geschieht erfindungsgemäß bei einer ersten Probe bevor eine Änderung der Prozessparameter erfolgt, und bei einer zweiten Probe, nachdem eine Änderung der Prozessparameter erfolgt ist.
  • (d) Herstellen einer definierten Geometrie auf der Probe Mittels einer geeigneten Vorrichtung und besonders bevorzugt mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine definierte Geometrie auf der Probe erzeugt. Als Verfahren zur Herstellung der definierte Geometrie kommen vor bevorzugt spanabhebende Verfahren, und besonders bevorzugt das Drehen in Frage.
  • (e) erneute Bestimmung des Gewichtes und der Maße der Probe.
  • Im Anschluss an einen bevorzugterweise vorangehenden Reinigungsschritt, bei welchem beispielsweise Spritzer an der Mantelfläche der Probe entfernt werden, werden anschließend wiederum das genaue Gewicht und die Maße der nun beschichteten Probe bestimmt.
An advantageous development of the method according to the invention provides the following steps:
  • (a) Provision of a Sample For carrying out the method, so-called button samples are preferably used. These consist of the target material, but do not have the target shape, but more preferably have a simple geometric shape that can be produced at low cost.
  • (b) Determination of the weight and dimensions of the sample By means of suitable measuring methods, the weight and the exact dimensions of the sample are determined. These data are used to determine the volume and mass of the coating later.
  • (c) coating the sample by a coating process The coating of the button sample is carried out with the chosen coating method. This is done according to the invention in a first sample before a change in the process parameters, and in a second sample after a change in the process parameters has occurred.
  • (d) Producing a Defined Geometry on the Sample By means of a suitable device and particularly preferably with the aid of the device according to the invention, a defined geometry is generated on the sample. As a method for the production of the defined geometry come before preferably cutting processes, and particularly preferably turning into question.
  • (e) re-determining the weight and dimensions of the sample.
  • Subsequent to a preferably preceding cleaning step, in which, for example, splashes are removed on the lateral surface of the sample, the exact weight and the dimensions of the now coated sample are then determined again.

Wie in (c) bereits erwähnt, werden die Schritte (a) bis (e) zunächst mit dem ursprünglichen Prozess mit einer ersten Probe und anschließend mit dem veränderten Prozess mit einer zweiten Probe durchgeführt. Derartige Prozessänderungen können beispielsweise durch Wartungsarbeiten an der den Beschichtungsprozess durchführenden Anlage, durch Chargen- oder Pulverloswechsel, oder durch versuchsweise Prozessparameteränderungen herbeigeführt werden. Erfindungsgemäß kann das Herbeiführen der Prozessänderung zu jedem beliebigen Zeitpunkt nach der Beschichtung der ersten Probe, jedoch spätestens direkt vor dem Beschichten der zweiten Probe erfolgen.As already mentioned in (c), steps (a) to (e) become first with the original process with a first sample and then with the modified Process performed with a second sample. such Process changes can be made, for example, by Maintenance work on the coating process Plant, by batch or powder change, or by trial and error Process parameter changes are brought about. In accordance with the invention, this can be accomplished the process change at any time after the coating of the first sample, but at the latest directly before coating the second sample.

Am Ende beider Beschichtungsversuche liegen erfindungsgemäß zwei Proben sowie deren Geometrien und Gewichte vor, die sowohl vor als auch nach der Durchführung der jeweiligen Beschichtung aufgenommen wurden.At the The end of both coating experiments are according to the invention two Samples as well as their geometries and weights, both before and also recorded after the implementation of the respective coating were.

Es schließen sich nun vorteilhafterweise folgende Schritte an:

  • (f) Bestimmung der mittleren Dichte der Beschichtungen beider Proben Anhand des einfachen, bekannten Zusammenhangs von Volumen, Masse und Dichte eines Körpers
    Figure 00070001
    kann die Dichte der Beschichtung einer Probe bestimmt werden. Hierzu ist es notwendig, das Volumen und das Gewicht der Probe ohne die Beschichtung zu kennen, und dieses vom Gesamtvolumen und dem Gesamtgewicht der Probe nach der Beschichtung abzuziehen. Die hierzu notwendigen Werte wurden jeweils unter (b) und (e) erfasst. Es stehen dann zwei Dichtewerte ρ1 und ρ2 zur Verfügung, welche die Beschichtungsdichte vor bzw. nach der Prozessänderung angeben.
  • (g) Bestimmung der zu erwartenden Härtedifferenz entsprechend Anspruch 1
The following steps now advantageously follow:
  • (f) Determination of the mean density of the coating Both samples are based on the simple, known relationship of volume, mass and density of a body
    Figure 00070001
    the density of the coating of a sample can be determined. For this purpose, it is necessary to know the volume and weight of the sample without the coating, and deduct this of the total volume and the total weight of the sample after the coating. The necessary values were recorded under (b) and (e). There are then two density values ρ 1 and ρ 2 available which indicate the coating density before or after the process change.
  • (g) determination of the expected hardness difference according to claim 1

In einem letzten Schritt kann nun gemäß der erfindungsgemäßen Formel die Härtedifferenz der Schichten vor und nach der Prozessänderung abgeschätzt werden. Ist diese Differenz Null, so kann davon ausgegangen werden, dass die Prozessänderung keinen Einfluss auf die Härte der Beschichtung gehabt hat. Andernfalls kann je nach Vorzeichen der Dichteänderung auf das Vorzeichen der Härteänderung geschlossen werden.In a last step can now according to the invention Formula the hardness difference of the layers before and after the Process change can be estimated. Is this Difference zero, it can be assumed that the process change did not affect the hardness of the coating. Otherwise, depending on the sign of the density change closed on the sign of the hardness change become.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführung wird auch die Härte einer der Beschichtungen mittels entsprechender Messverfahren bestimmt. Durch Umstellen der erfindungsgemäßen Formel kann dann der jeweils fehlender Härtewert errechnet werden.To a particularly preferred embodiment is also the hardness one of the coatings determined by means of appropriate measurement methods. By Switching the formula of the invention can then the missing hardness value is calculated.

Aufgrund der Kenntnis der Schichthärte nach Durchführen der Prozessänderung kann nun, falls gewünscht, eine iterative Anpassung der Prozessparameter erfolgen, die beispielsweise das Ziel haben kann, die Schichthärte vor der Prozessänderung oder eine höhere Härte zu erzielen.by virtue of the knowledge of the layer hardness after performing the process change can now, if desired, an iterative adaptation of the process parameters carried out, for example the goal may be the layer hardness before the process change or to achieve a higher hardness.

Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Abschätzung von prozessbedingten Härteänderungen unter Verwendung des Plasmaspritzens als Beschichtungsverfahren.The described method is particularly suitable for estimation of process-related hardness changes using of plasma spraying as a coating method.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzen die zur Durchführung des erfindungsgemäß Verfahrens benutzten Proben eine flache, zylindrische Form, die beispielsweise mittels Drehen und unter Zuhilfenahme einer geeigneten Vorrichtung erzeugt und/oder nachbearbeitet werden kann.In a particularly preferred embodiment of the invention that for carrying out the method according to the invention used samples a flat, cylindrical shape, for example by turning and with the aid of a suitable device can be generated and / or post-processed.

Besonders bevorzugt ist auch die Erzeugung solcher Schichten, die dicker sind, als die Schichten auf den später zu beschichtenden Teilen, da so Messfehler, insbesondere während der Dickenmessung, minimiert werden.Especially it is also preferred to produce such layers which are thicker, as the layers on the parts to be coated later, since thus measuring errors, in particular during the thickness measurement, be minimized.

Besonders bevorzugt wird die Härtemessung der Schicht nach Rockwell und insbesondere nach HR15Y bestimmt. Diese Art der Messung wird besonders bevorzugt für dünne Schichten größerer Härte angewendet.Especially the hardness measurement of the layer according to Rockwell is preferred and in particular according to HR15Y. This type of measurement becomes special preferred for thin layers of greater hardness applied.

Insbesondere gilt dies für Schichten, welche durch Plasmaspritzen von einem pulverförmiges Agglomerat aus mit Bindemittel und CoNiCrAlY umgebenen hexagonalen Bornitidkernen und Polyester hergestellt werden. Ein derartiges pulverförmiges Agglomerat ist beispielsweise unter der Bezeichnung SM2042 bei der Firma Sulzer Metco erhältlich. Die für dieses Material durch zwei verschiedene Beschichtungsprozesse und danach durchgeführten Härte- und Dichtemessungen bestimmte Konstante Z beträgt bei der Angabe der Härte nach HR15Y 81.Especially this applies to layers, which by plasma spraying of a powdered agglomerate of with binder and CoNiCrAlY surrounded hexagonal boronitide cores and polyester produced become. Such a powdery agglomerate is, for example available under the name SM2042 from Sulzer Metco. The for this material through two different coating processes and then hardness and density measurements certain constant Z is when specifying the hardness according to HR15Y 81.

Zur Herstellung der definierten Geometrie wird bevorzugt eine Vorrichtung verwendet, welche zur Drehbearbeitung der erfindungsgemäßen Proben geeignet ist. Diese umfasst dementsprechend eine Schneide und eine Aufnahme für das Drehmaschinenspannfutter und ist besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass sie einen vorbestimmten Schneidwinkel enthält, welcher der vereinfachten Herstellung einer stumpfkegligen Geometrie der erfindungsgemäßen Probe und weiter besonders bevorzugt einem zusätzlichen Plandrehen der Stirnfläche der Probe dient.to Production of the defined geometry is preferably a device used, which for turning the inventive Samples is suitable. This accordingly includes a cutting edge and a receptacle for the lathe chuck and is particularly preferably designed such that it has a predetermined Cutting angle, which of the simplified production of a blunt-conical geometry of the invention Sample and more preferably an additional one Facing the end face of the sample is used.

In einer am meisten bevorzugten Ausführung der Erfindung beträgt der von der Vorrichtung bereitgestellte Winkel 30 Grad.In a most preferred embodiment of the invention the angle provided by the device is 30 degrees.

Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann sehr schnell eine Aussage über die Auswirkungen einer Prozessänderung getroffen werden, da zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Härtemessung notwendig ist, die ihrerseits deswegen eine lange Zeit in Anspruch nehmen würde, weil eine Härtemessung erst nach Abschluss eventueller, zeitraubender Wärmebehandlungen möglich ist, wie sie häufig nach dem Beschichten angewandt werden. Weiterhin werden keine Teile aus der Fertigung in Form von Dummyteilen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt, da bereits einfache Knopfproben ausreichen, die lediglich einem kurzen mechanischen Nachbearbeitungsschritt unterzogen werden. Somit erreicht das erfindungsgemäße Verfahren sowohl eine signifikante Zeitersparnis als auch eine Kostenreduktion bei der Qualitätsüberwachung nach Prozessänderungen.By Use of the method according to the invention can very quickly a statement about the effects of a process change be taken because of the application of the method according to the invention No hardness measurement is necessary, which in turn is why would take a long time because of a hardness measurement only after completion of any time-consuming heat treatments possible as they often after coating be applied. Furthermore, no parts from the production in the form of dummy parts for carrying out the invention Method is required because even simple button samples are sufficient the only one short mechanical post-processing step be subjected. Thus, the invention achieves Method both a significant time savings as well as a cost reduction in quality control after process changes.

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Verfahren und eine vorteilhafte Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Darin zeigen:following is an advantageous method and an advantageous device described with reference to an embodiment. Show:

1 ein schematisches Flussdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a schematic flow diagram for carrying out the method according to the invention;

2 eine erfindungsgemäße Knopfprobe vor und nach der Bearbeitung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a button sample according to the invention before and after processing by means of the device according to the invention;

3A–C besonders bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3A -C particularly preferred variants of the device according to the invention.

1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses besteht im Wesentlichen aus zwei sehr ähnlich aufgebauten Blöcken, von denen die Beschichtung im ersten Block mit dem ursprünglichen Prozess (als „Prozess 1" bezeichnet) und die im zweiten Block mit dem geänderten Prozess (als „Prozess 2" bezeichnet) durchgeführt wird. Als Ergebnis steht jeweils die Dichte der mittels des jeweiligen Prozesses auf der jeweiligen Probe 1 aufgebrachten Schicht 2, 3 in Form eines Zahlenwertes zur Verfügung. 1 shows a schematic flow diagram of the method according to the invention. This consists essentially of two very similar blocks, of which the coating in the first block is carried out with the original process (referred to as "process 1") and that in the second block with the modified process (referred to as "process 2"). As a result, the density of the respective process on the respective sample is in each case 1 applied layer 2 . 3 in the form of a numerical value.

Anschließend wird aus den Dichtewerten die Härtedifferenz gemäß Anspruch 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet.Subsequently From the density values, the hardness difference becomes according to claim 1 of the method according to the invention.

Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann am Ende eines Blockes, der bevorzugterweise der dem ursprünglichen Prozess zugeordnete Block ist, eine Härtemessung der aufgebrachten Schicht erfolgen. Dadurch ist es möglich, im Anschluss an die Berechnung der Härtedifferenz auch die Bestimmung der jeweils fehlenden (nicht zuvor bestimmten) Härte durchzuführen.To a variant of the method according to the invention may be at the end of a block, preferably that of the original one Process associated block is a hardness measurement of the applied Layer done. This makes it possible, in the connection to the calculation of the hardness difference also the determination to perform the respectively missing (not previously determined) hardness.

Es sei hinzugefügt, dass Variationen der im Schema dargestellten Reihenfolge insofern erlaubt sind, solange das Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden kann. Beispielsweise kann die Prozessänderung bereits direkt nach dem Beschichten der ersten Probe, oder erst nach Durchführung der Messungen an dieser Probe erfolgen, jedoch spätestens direkt vor dem Beschichten der zweiten Probe.It Let's add that variations of those shown in the scheme Order are allowed insofar as long as the goal of the invention Method can be achieved. For example, the process change already directly after coating the first sample, or first after carrying out the measurements on this sample, however, at least immediately before coating the second Sample.

2 zeigt einen Schnitt durch eine zylindrische Probe 1, eine so genannte Knopfprobe, wie sie bevorzugt für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird, zusammen mit einer Beschichtung, welche in der linken Bildhälfte als unbearbeitete Beschichtung 2, in der rechten Bildhälfte als bearbeitete Beschichtung 3 dargestellt ist. Während erstere seitlich über die Mantelfläche 5 der Probe 1 herausragt und eine unebene Oberfläche besitzt, ist letztere eben, schließt bündig mit der Mantelfläche 5 der Probe 1 ab und bildet am Übergang einen vorbestimmten Winkel 4. 2 shows a section through a cylindrical sample 1 , a so-called button sample, as it is preferably used for the inventive method, together with a coating, which in the left half of the picture as unprocessed coating 2 , in the right half of the picture as a processed coating 3 is shown. While the former laterally over the lateral surface 5 the sample 1 protrudes and has an uneven surface, the latter is flat, closes flush with the lateral surface 5 the sample 1 and forms a predetermined angle at the transition 4 ,

In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Maße der Probe 1 und der Schicht 3 nicht als maßstäblich anzusehen sind. Insbesondere sind jedoch solche Schichten bevorzugt, welche eine möglichst hohe Dicke aufweisen, da so der Messfehler bei ihrer Dickenbestimmung verringert werden kann.In this context, it should be noted that the dimensions of the sample 1 and the layer 3 not to be considered to scale. In particular, however, those layers are preferred which have the greatest possible thickness, since the measurement error in their thickness determination can thus be reduced.

Die Mantelfläche 5 der Probe 1 soll besonders bevorzugt nach Abschluss der Beschichtung, jedoch vor der Messung von unerwünschten Fremdkörpern wie zum Beispiel Spritzreste befreit werden, ohne jedoch die Oberfläche zu beschädigen. Hierzu können sowohl manuelle Verfahren wie beispielsweise Schmirgeln oder Schaben als auch automatisierte Verfahren wie beispielsweise Drehen Anwendung finden.The lateral surface 5 the sample 1 should particularly preferably after completion of the coating, but before the measurement of unwanted foreign bodies such as spray residues are removed, but without damaging the surface. For this purpose, both manual methods such as sanding or scraping as well as automated methods such as turning apply.

Die 3A–C zeigen Varianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zum Herstellen einer definierten Probengeometrie mittels Drehbearbeitung, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt notwendig ist. Allen Varianten gemeinsam ist das Vorhandensein mindestens einer Schneidkante 7 mit einem Winkel α, die bei der Drehbearbeitung im Eingriff mit der Probe 1 ist und ihre Form auf die Probe 1 überträgt. Ebenso gemeinsames Merkmal ist das Vorhandensein eines geeigneten Einspannbereiches 8 zur Aufnahme der Vorrichtung 1 in das Spannfutter der Drehmaschine.The 3A -C show variants of a device according to the invention 6 for producing a defined sample geometry by means of turning, which is preferably necessary for the method according to the invention. All variants have in common the presence of at least one cutting edge 7 with an angle α, which engages with the sample during turning 1 is and their form to the test 1 transfers. Another common feature is the presence of a suitable clamping area 8th for receiving the device 1 into the chuck of the lathe.

Die 3A zeigt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6, die dem Anbringen des Winkels 4 an die Probe 1 dient.The 3A shows a first variant of the device according to the invention 6 that attaching the angle 4 to the sample 1 serves.

3B zeigt eine erweiterte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6, welche zwei Schneidkanten 7 besitzt, von denen die eine zur Erzeugung des Winkels α, die andere zum Plandrehen der Oberseite der Probe 1 genutzt wird, so dass sich in einem Arbeitsgang der Winkel 4 und die bearbeitete Beschichtung 3 ergeben. 3B shows an expanded embodiment of the device according to the invention 6 , which two cutting edges 7 one of which is for generating the angle α, the other for facing the top of the sample 1 is used, so that in one operation the angle 4 and the processed coating 3 result.

3C zeigt eine stärker erweiterte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6, welche drei Schneidkanten 7 besitzt, von denen die erste zur Erzeugung des Winkels α, die zweite zum Plandrehen der Oberseite der Probe 1, und die dritte zum Säubern der Mantelfläche 5 genutzt wird, so dass sich in einem Arbeitsgang der Winkel 4, die bearbeitete Beschichtung 3, sowie eine saubere Mantelfläche 5 ergeben. 3C shows a more expanded embodiment of the device according to the invention 6 , which three cutting edges 7 of which the first for generating the angle α, the second for facing the top of the sample 1 , and the third to clean the lateral surface 5 is used, so that in one operation the angle 4 , the processed coating 3 , as well as a clean outer surface 5 result.

Die hier dargestellten Varianten stellen nur eine Auswahl an weiteren Möglichkeiten der Schneidkantengestaltung dar, die gleichwirkende Ergebnisse in Bezug auf das nach Möglichkeit simultane Bearbeiten mehr als einer Außenkante der Probe 1 erzielen.The variants presented here represent only a selection of further possibilities of the cutting edge design, the results of the same effect with respect to the possible simultaneous machining of more than one outer edge of the sample 1 achieve.

11
Probesample
22
unbearbeitete Beschichtungunedited coating
33
bearbeitete Beschichtungedited coating
44
Winkelangle
55
Mantelflächelateral surface
66
Vorrichtungcontraption
77
Schneidkantecutting edge
88th
Einspannbereichclamping
αα
Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen der Härtedifferenz HR2–HR1 von einer mittels einem Beschichtungsverfahren aufgebrachten Schicht vor und nach einer Prozessänderung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Härtedifferenz über eine Bestimmung der Dichte ρ1 vor und ρ2 nach der Prozessänderung unter Zuhilfenahme der bekannten Härte HR1 vor den Prozessänderung mittels der Formel HR2– HR1 = (ρ2 – ρ1) × Zermittelt wird und Z eine vom Material der aufgebrachten Schicht abhängige Konstante ist.Method for determining the hardness difference HR 2 -HR 1 from a layer applied by a coating method before and after a process change, characterized in that the determination of the hardness difference via a determination of the density ρ 1 before and ρ 2 after the process change with the aid of the known hardness HR 1 before the process change using the formula MR 2 - MR 1 = (ρ 2 - ρ 1 ) × Z is determined and Z is a dependent of the material of the applied layer constant. Verfahren nach Anspruch 1, welches folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Probe; – Bestimmen des Gewichtes und der Maße der Probe; – Beschichten der Probe durch einen Beschichtungsprozess; – Herstellen einer definierten Geometrie auf der Probe; – Erneutes Bestimmen des Gewichtes und der Maße der Probe für zwei Proben, von denen die erste vor und die zweite nach einer Prozessänderung beschichtet wird; – Bestimmen der mittleren Dichte der Beschichtungen beider Proben; – Bestimmen der zu erwartenden Härtedifferenz entsprechend Anspruch 1.The method of claim 1, which comprises the following steps having: - Providing a sample; - Determine the weight and dimensions of the sample; - coating the sample through a coating process; - Produce a defined geometry on the sample; - again Determine the weight and dimensions of the sample for two samples, the first before and the second after a process change is coated; - Determine the mean density the coatings of both samples; - Determine the expected hardness difference according to claim 1. Verfahren nach Anspruch 1, welches folgende Schritte aufweist: – Bestimmen der Härte HR1 der Beschichtung der Probe vor Prozessänderung des Beschichtungsprozesses oder der Härte HR2 der Beschichtung der Probe nach Prozessänderung des Beschichtungsprozesses; – Bestimmen der jeweils unbekannten Härte der Beschichtung der jeweils anderen Probe HR2 bzw. HR1 nach Anspruch 1; – Justage der Stellgrößen des Beschichtungsprozesses zur Kompensierung der nach Anspruch 1 und 2 bestimmten Härtedifferenz.Method according to claim 1, which comprises the following steps: determining the hardness HR 1 of the coating of the sample before the process change of the coating process or the hardness HR 2 of the coating of the sample after process change of the coating process; Determining the respectively unknown hardness of the coating of the respective other sample HR 2 or HR 1 according to claim 1; - Adjustment of the manipulated variables of the coating process to compensate the determined according to claim 1 and 2 hardness difference. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsverfahren ein thermisches Plasmaspritzverfahren ist.Method according to Claims 1 to 3, characterized the coating process is a thermal plasma spraying process is. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben zylindrische Form aufweist.Method according to Claims 1 to 3, characterized that the samples have a cylindrical shape. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der definierten Geometrie mittels Plandrehen unter Zuhilfenahme einer geeigneten Vorrichtung erfolgt.Method according to Claims 1 to 3, characterized that the production of the defined geometry by means of facing with the aid of a suitable device. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimierung des Messfehlers durch eine Erhöhung der Schichtdicke über das für die gewünschte Bauteilfunktion notwendige Maß hinaus erfolgt.Method according to claim 2, characterized in that that a minimization of the measurement error by an increase the layer thickness above that for the desired Component function necessary dimension beyond. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bestimmende Härte nach Rockwell und insbesondere nach HR15Y bestimmt wird.Method according to Claims 1 to 7, characterized that the hardness to be determined according to Rockwell and in particular determined according to HR15Y. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmaterial ein pulverförmiges Agglomerat aus mit Bindemittel und CoNiCrAlY umgebenen hexagonalen Bornitidkernen und Polyester verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a coating material is a powdery Agglomerate of hexagonal bound with binder and CoNiCrAlY Boronitide cores and polyester is used. Vorrichtung zum Herstellen einer definierten Geometrie in Form einer Schablone, umfassend eine Schneide und eine Aufnahme für ein Drehmaschinenfutter, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide eine keglige Verjüngung der Mantelfläche des Drehgutes erzeugt und die Stirnfläche des Drehgutes plan dreht.Device for producing a defined geometry in the form of a template comprising a cutting edge and a receptacle for a lathe chuck, characterized in that the cutting edge is a conical rejuvenation of the lateral surface produced the rotating material and the end face of the rotating material plan rotates. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Schablone hergestellte Winkel 30° beträgt.Device according to claim 11, characterized in that that the angle made by the template is 30 °.
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