DE102007057906A1 - Beschichtungsanordnung - Google Patents
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Abstract
Eine Beschichtungsanordnung umfasst folgende Merkmale: - Partikel mit einer Mooshärte größer gleich 9 und einer vorgebbaren mittleren Korngröße, - eine Beschichtung mit einer Dicke in etwa entsprechend der halben mittleren Korngröße, - ein Beschichtungsträger mit einer Vertiefungen umfassenden Oberfläche, wobei ein Anteil größer ca. 85% der Vertiefungen gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner ca. 10% und/oder einer Öffnungsweite kleiner gleich ca. 15% der Beschichtungsdicke ausgebildet ist, und - die Beschichtung ist auf der Oberfläche des Beschichtungsträgers aufgebracht und umschließt die Partikel wenigstens in einem unteren, zum Beschichtungsträger hin orientierten Bereich.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanordnung.
- Aus dem Stand der Technik sind eine ganze Reihe von reibungserhöhenden Beschichtungen bekannt, wobei aber für manche Anwendungen die damit erzielbaren Haftbeiwerte nach wie vor steigerungsbedürftig sind.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Beschichtungsanordnung zu schaffen, mit der insbesondere hohe Haftbeiwerte erzielbar sind.
- Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Gemäß Anspruch 1 umfasst eine Beschichtungsanordnung folgende Merkmale:
- – Partikel mit einer Mooshärte größer gleich 9 und einer vorgebbaren mittleren Korngröße,
- – eine Beschichtung mit einer Dicke in etwa entsprechend der halben mittleren Korngröße,
- – ein Beschichtungsträger mit einer Vertiefungen umfassenden Oberfläche, wobei ein Anteil größer ca. 85% der Vertiefungen gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner ca. 10% und/oder einer Öffnungsweite kleiner gleich ca. 15% der Beschichtungsdicke ausgebildet ist, und
- – die Beschichtung ist auf der Oberfläche des Beschichtungsträgers aufgebracht und umschließt die Partikel wenigstens in einem unteren, zum Beschichtungsträger hin orientierten Bereich.
- Insbesondere dadurch, dass die Oberfläche des Beschichtungsträgers derart beispielsweise durch ein Schleifen ausgebildet ist, dass die furchenartigen Vertiefungen gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner ca. 10% und/oder einer Öffnungsweite kleiner ca. 15% der Beschichtungsdicke ausgebildet sind, wird eine optimale Haftung für die Beschichtung sichergestellt und gleichzeitig verhindert, dass Partikel derart sozusagen in Vertiefungen verschwinden, dass sie nicht zur Reibungserhöhung der Beschichtungsanordnung beitragen.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung aus galvanisch aufgebrachtem Nickel ausgebildet, so dass für den Beschichtungsträger gleichzeitig eine exzellente Schutzschicht gegen Korrosion verursachende und andere Umwelteinflüsse erzeugt ist.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Beschichtungsträger mit einer größeren Mooshärte und/oder einer größeren Zugfestigkeit als ein Gegenelement, gegen das die Beschichtungsanordnung zum Gegenpressen vorgesehen ist, ausgebildet, so dass sich wunschgemäß die über die Beschichtung hinausragenden Bereiche der Partikel in das Gegenelement eindrücken und die Beschichtung unterhalb der Partikel sowie die Bereich des Beschichtungsträ gers unterhalb der Partikel gegenüber dem Eindrücken in das Gegenelement nur geringfügig verformt werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
-
1 ein lochscheibenartiges Bauelement auf dem eine Beschichtung aufgebracht ist und -
2 ein prinzipiellen Aufbau der Beschichtung aus1 . - Die
1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein lochscheibenartiges, mit einer Beschichtung versehenes Bauelement. Das lochscheibenartige Bauelement ist dabei in eine Mehrzahl sektorartiger Teilelemente50 unterteilt, wobei jedes der Teilelemente50 drei Löcher52 umfasst. Dabei ist das lochscheibenartige Bauelement zur Verwendung im Bereich einer Wellenkupplung vorgesehen, wobei das lochscheibenartige Bauelement zwischen beispielsweise flanschartig erweiterten Wellenenden zweier miteinander zu verbindender Wellenelemente, beispielsweise einer Hauptwelle einer Hochseewindkraftanlage angeordnet ist. Entsprechend den Löchern52 des lochscheibenartigen Bauelements sind auch die beiden Flansche der beiden Wellenelemente mit entsprechenden Durchdringungen bzw. Sacklöchern ausgebildet, so dass durch die Löcher52 hindurch die beiden flanschartigen Wellenenden mit dem dazwischen angeordneten lochscheibenartigen Bauelement miteinander verschraubbar sind. In einer Ausführungsform kann dabei am Umfang des lochscheibenartigen Bauteils eine Kodierung, beispielsweise eine Zahnung, ausgebildet sein, so dass hierüber ein Erfassen einer Wellendrehzahl möglich ist. - Damit die beiden flanschartigen Wellenenden möglichst fest miteinander verbunden sind, ist das lochscheibenartige Bauelement wenigstens an seinen beiden Stirnseiten im Rahmen einer Beschichtungsanordnung mit einer Beschichtung ausgebildet. Eine Prinzipskizze der Beschichtungsanordnung ist dabei in der
2 dargestellt. Das lochscheibenartige Bauelement umfasst dabei einen Beschichtungsträger10 , der aus einem Stahl mit einer Zugfestigkeit in etwa zwischen 600 und 800 MPa ausgebildet ist und eine Mooshärte von 6 aufweist, wobei beispielsweise die Stahlsorte Domex 500 MC verwendet werden kann. Die stirnseitigen Oberflächen des Beschichtungsträgers10 sind dann derart geschliffen ausgebildet, dass die Oberfläche eine Rauhigkeit von Ra ≤ 0,2 μm aufweist und die durch das Schleifen verursachten furchenartigen Vertiefungen12 gegenüber einer, die jeweilige Vertiefung12 umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner gleich 4 μm und einer Öffnungsweite kleiner gleich 6 μm ausgebildet sind. - Auf den derart geschliffenen Beschichtungsträger
10 wird daraufhin galvanisch eine Unterbeschichtung22 aus Nickel mit einer Dicke von ca. 5 μm aufgebracht. Auf diese Unterbeschichtung22 werden dann Partikel30 mit einer Mooshärte von 10 und einer mittleren Korngröße von ca. 120 μm, insbesondere rundes oder blockiges Korn eines monokristallinen Diamanten, beispielsweise eines Naturdiamanten aufgelegt. Daran anschließend wird ebenfalls galvanisch eine Oberbeschichtung24 aus Nickel aufgebracht, so dass die auf der Unterbeschichtung22 aufgelegten Partikel30 wenigstens in einem unteren, zum Beschichtungsträger10 hin orientierten Bereich von der Oberbeschichtung24 umschlossen sind. Die Oberbeschichtung24 wird dabei bis zu einer Dicke von etwa 55 μm aufgetragen, so dass die gesamte Dicke der Beschichtung in etwa der halben mittleren Korngröße entspricht. - Gemäß dem vorausgehend Beschriebenen sind beide Stirnseiten des Beschichtungsträgers
10 entsprechend beschichtet ausgebildet. Die beiden flanschartigen Wellenenden der beiden Wellenelemente sind dabei aus einem Material ausgebildet, das sowohl hinsichtlich Mooshärte als auch Zugfestigkeit kleinere Werte aufweist als der Beschichtungsträger10 , wobei die Wellenenden insbesondere aus einem Grauguss, beispielsweise GG 40.3 mit einer Zugfestigkeit im Bereich zwischen 400 und 500 MPa und einer Mooshärte von 5 ausgebildet sind. Die zum Anliegen am lochscheibenartigen Bauelement vorgesehenen Flanschflächen sind dabei mit einer Rauhigkeit Ra im Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 μm ausgebildet. - Werden nunmehr die beiden Wellenenden mit dem dazwischen angeordneten lochscheibenartigen Bauelement miteinander fest verschraubt, so drücken sich beim Verschrauben die Diamantpartikel
30 derart in den Grauguss ein, dass das lochscheibenartige Bauelement mit den Wellenenden ineinandereingreifend verbunden ist. In Richtung des lochscheibenartigen Bauelements findet beim Verschrauben lediglich ein leichtes Zusammendrücken der unter dem jeweiligen Diamantkorn30 angeordneten Unterbeschichtung22 und dem darunter angeordneten Beschichtungsträgerbereich statt. Mit besonderem Vorteil sind beim vorausgehend Beschriebenen Reibwerte größer 0,8 realisierbar. Weiterhin stellt die Nickelbeschichtung gleichzeitig einen exzellenten Korrosionsschutz für den Beschichtungsträger10 aus Stahl dar, so dass das lochscheibenartige Bauelement auch gegen widrigste Witterungsbedingungen sicher geschützt ist. - Mit weiterem Vorteil lässt sich bei Einsatz der vorausgehend beschriebenen Beschichtung gegenüber konventionellen Verbindungen bei gleicher Festigkeit der Verbindung beispielsweise eine Schraubenanzahl reduzieren.
Claims (25)
- Beschichtungsanordnung, umfassend folgende Merkmale: – Partikel mit einer Mooshärte größer gleich 9 und einer vorgebbaren mittleren Korngröße, – eine Beschichtung mit einer Dicke in etwa entsprechend der halben mittleren Korngröße, – ein Beschichtungsträger mit einer Vertiefungen umfassenden Oberfläche, wobei ein Anteil größer ca. 85% der Vertiefungen gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner ca. 10% und/oder einer Öffnungsweite kleiner gleich ca. 15% der Beschichtungsdicke ausgebildet ist, und – die Beschichtung ist auf der Oberfläche des Beschichtungsträgers aufgebracht und umschließt die Partikel wenigstens in einem unteren, zum Beschichtungsträger hin orientierten Bereich.
- Beschichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei ein Anteil größer 99% der Vertiefungen entsprechend ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vertiefungen mit einer Tiefe kleiner gleich 6 μm, insbesondere kleiner gleich 4 μm ausgebildet sind.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vertiefungen mit einer Öffnungsweite in etwa kleiner 8 μm, insbesondere kleiner gleich 6 μm ausgebildet sind.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberfläche des Beschichtungsträgers mit einer Rauhigkeit Ra ≤ 0,2 μm ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Beschichtungsträger mit einer Mooshärte größer gleich 5, insbesondere 6 ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Beschichtungsträger aus einem Stahl mit einer Zugfestigkeit in etwa zwischen 600 und 800 MPa ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Oberfläche des Beschichtungsträgers geschliffen ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dicke der Beschichtung in etwa zwischen 45 und 75 μm ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Beschichtung bei noch nicht gegen ein Gegenelement gepresster Beschichtungsanordnung eine auf die Oberfläche des Beschichtungsträgers aufgebrachte unter Beschichtung mit einer Dicke kleiner ca. 10% der Dicke der Beschichtung umfasst, auf die Unterbeschichtung die Partikel aufgelegt sind, und zum Komplettieren der Beschichtung auf die Unterbeschichtung eine Oberbeschichtung aufgebracht ist.
- Beschichtungsanordnung nach Anspruch 10, wobei die Unterbeschichtung in etwa mit einer Dicke um die 5 μm herum ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Unter- und/oder die Oberbeschichtung Nickel umfassen.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Unter- und/oder die Oberbeschichtung galvanisch aufgebracht sind.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Unter- und die Oberbeschichtung materialeinheitlich ausgebildet sind.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Partikel mit einer Mooshärte von 10 ausgebildet sind.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Partikel rundes oder blockiges Korn eines monokristallinen Diamanten umfassen.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ein Gegenelement, gegen das die Beschichtungsanordnung zum Gegenpressen vorgesehen ist, mit einer Mooshärte von in etwa 5 ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein Gegenelement, gegen das die Beschichtungsanordnung zum Gegenpressen vorgesehen ist, Grauguss mit einer Zugfestigkeit in etwa zwischen 400 bis 500 MPa umfasst.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein Gegenelement, gegen das die Beschichtungsanordnung zum Gegenpressen vorgesehen ist, mit einer Härte und/oder Zugfestigkeit kleiner der des Beschichtungsträgers ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Beschichtungsanordnung auf wenigstens einer Stirnseite eines lochscheibenartigen Bauelements aufgebracht ist.
- Beschichtungsanordnung nach Anspruch 20, wobei das Bauelement in eine Mehrzahl sektorartiger Teilelemente unterteilt ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei das Bauelement mit einer Mehrzahl axialer Durchdringungen für ein Durchführen von Befestigungsmitteln ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei das Bauelement zum Einsatz in einer starren Wellenkupplung ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei das Bauteil am Umfang mit einer Kodierung für ein Erfassen einer Wellendrehzahl ausgebildet ist.
- Beschichtungsanordnung nach Anspruch 24, wobei die Kodierung eine Zahnung umfasst.
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