DE102014108200B4

DE102014108200B4 - Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie

Info

Publication number: DE102014108200B4
Application number: DE102014108200.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: DE102014108200A1

Abstract

Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie, die an mindestens einer der Oberflächen der Schweißvorrichtung angebracht ist, wobei die Schweißspritzerschutzfolie aufweist: einen flexiblen Grundkörper (1) aus einem Werkstoff, welcher durch ein Gewebe gebildet ist, eine Haftschicht (A), die mittels thermischen Spritzens ein- oder beidseitig auf den Grundkörper (1) aufgebracht ist, eine Keramikbeschichtung (B) aus Aluminiumoxid oder Aluminium-Titanoxid oder Titanoxid als einer porösen Keramik, die mittels thermischen Spritzens auf mindestens einer der mit der Haftschicht (A) versehenen Seiten des Grundkörpers (1) auf der Haftschicht (A) aufgetragen ist, wobei die Keramikbeschichtung (B) eine Lamellenstruktur aufweist, und eine Versiegelungsbeschichtung (C) aus einem Fluorpolymer-Lack, die auf der Keramikbeschichtung (B) aufgetragen ist, wobei die Versiegelungsbeschichtung (C) in die Keramikbeschichtung (B) zumindest teilweise eingelagert ist, wobei der flexible Grundkörper (1) ein Stahl- oder Edelstahldrahtgewebe oder ein Glasfaser-, Kohlefaser- oder Basaltgewebe ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißspritzerschutz für eine Schweißvorrichtung.
Aus der DE 20 2012 103 416 U1 ist eine Beschichtung für ein Sensor- oder RFID-Gehäuse bekannt, wobei der Gehäusedeckel eine Basis bildet, auf der eine erste Beschichtung aus einer porösen Keramik und auf derselben eine zweite Beschichtung vorgesehen ist. Hierbei ist die Basis durch ein sandgestrahltes Metall, die erste Beschichtung durch eine Oxidkeramik mit einer Lamellenstruktur und die zweite Beschichtung durch einen Fluorpolymer-Lack gebildet, wobei die zweite Beschichtung in die erste Beschichtung zumindest teilweise eingelagert ist, und wobei die äußere Struktur der gesamten Beschichtung über den überwiegenden Teil der Oberfläche durch die Struktur der zweiten Beschichtung und unabhängig von der Struktur der ersten Beschichtung gebildet ist.
Aus der DE 197 41 498 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Keramik-Edelstahlgewebe-Verbundes bekannt, wobei zur Herstellung des Verbundes Edelstahlgewebe mit Maschenweiten bis zu 500 µm, günstigerweise zwischen 80 µm bis 120 µm verwendet werden und zur Herstellung des Verbundes eine Suspension verwendet wird, die hergestellt wurde aus einer Titanalkoholatverbindung, welche mit mindestens etwa dem halben Gewichtsverhältnis Wasser hydrolysiert, der entstehende Niederschlag mit etwa dem 1,5 fachen Gewichtsverhältnis Salpetersäure (25%) peptisiert und der die etwa 3 bis 6 fache Menge supergemahlenes alpha-Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 0,1 µm bis 10 µm wird und diese Suspension auf eine Edelstahldrahtgewebe durch Aufstreichen, Tauchen oder Spritzen aufgebracht wird und anschließend durch Erhitzen, vorzugsweise mit einem Heißluftfön innerhalb weniger Sekunden auf etwa 450°C rißfrei verfestigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neue, verbesserte Möglichkeit eines Schweißspritzerschutzes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Unterschied zu bekannten Systemen, welche direkt auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht werden, ist eine getrennt hergestellte Schweißspritzerschutzfolie vorgesehen, aufweisend einen flexiblen Grundkörper, bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere bevorzugt aus Stahl oder Edelstahl, oder auf einem Glasfaser-, Kohlefaser- oder Basaltgewebe, welcher durch ein Gewebe gebildet ist, eine Haftschicht, die ein- oder beidseitig auf den Grundkörper aufgebracht ist, eine Keramikbeschichtung aus einer porösen Keramik, die mittels thermischen Spritzens auf mindestens einer der mit der Haftschicht versehenen Seite des Grundkörper auf der Haftschicht aufgetragen ist, wobei die Keramikbeschichtung eine Lamellenstruktur aufweist, und eine Versiegelungsbeschichtung aus einem Fluorpolymer-Lack auf der Keramikbeschichtung aufgetragen ist, wobei die Versiegelungsbeschichtung in die Keramikbeschichtung zumindest teilweise eingelagert ist. Eine derartige Schweißspritzerschutzfolie lässt sich auf bekannte Weise zuschneiden und an einer zu schützenden Oberfläche anbringen, beispielsweise mittels eines doppelseitigen Klebebandes, eines Klebers, mittels Nieten oder Schrauben oder auf sonstige Weise.
Erfindungsgemäß wird der Grundkörper durch ein Stahl- oder Edelstahldrahtgewebe oder ein Glasfaser-, Kohlefaser- oder Basaltgewebe gebildet, welches ein- oder beidseitig mit den entsprechenden Beschichtungen versehen wird.
Das Gewebe wird insbesondere bevorzugt durch Drähte oder Fasern mit einem Durchmesser von 25–2000 µm, bevorzugt 40–500 µm, insbesondere 50–200 µm, gebildet.
Insbesondere unterscheiden sich die Drahtdurchmesser in Schuss- und Kettrichtung.
Für Verwendungszwecke, bei denen ein Biegen erforderlich ist, oder bei der möglichst wenig Gewicht vorhanden sein soll, ist die Keramikbeschichtung bevorzugt einseitig auf den mit der Haftschicht beschichteten Grundkörper aufgebracht.
Die Keramikbeschichtung wird insbesondere bevorzugt durch Aluminium-Titanoxid oder Aluminiumoxid gebildet. Insbesondere die an späterer Stelle näher beschriebene Lamellenstruktur der Keramikbeschichtung, insbesondere bevorzugt mit großen und kleinen Lamellen, welche sehr hart sind, verleiht der Keramikbeschichtung eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit, insbesondere auch im Bereich der "Spitzen" der Oberfläche, die bevorzugt nur relativ dünn mit der Versiegelungsbeschichtung aus dem Fluorpolymer-Lack bedeckt sind. Gerade diese Spitzen der Keramikbeschichtung tragen wesentlich zur Beständigkeit der gesamten Beschichtung bei, haben aber auch einen positiven Einfluss auf die Antihaftwirkung der gesamten Beschichtung. Insgesamt ist jedoch die äußere Struktur der gesamten Beschichtung über den überwiegenden Teil der Oberfläche durch die Struktur der Versiegelungsbeschichtung und unabhängig von der Struktur der Keramikbeschichtung gebildet, d.h. das Aufbringen der Versiegelungsbeschichtung verändert die Oberflächenstruktur, wobei beim Aufbringen selbst die ursprüngliche Oberflächenstruktur der Keramikbeschichtung erhalten bleibt und sich durch das Aufbringen der Versiegelungsbeschichtung eine sich deutlich hiervon unterscheidende Oberflächenstruktur hierauf ausbildet.
Die Haftschicht wird mittels thermischen Spritzens auf der Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht, bevorzugt mittels Lichtbogenverfahren (Draht), alternativ auch mittels Plasmaverfahren, Hochgeschwindigkeitsverfahren, Pulver- oder Drahtflammspritzverfahren.
Die Oxidkeramik wird hierbei mittels thermischen Spritzens auf der Oberfläche, d.h. der Haftschicht, aufgebracht, beispielsweise mittels Plasmaverfahren, Hochgeschwindigkeitsverfahren, Pulver- oder Drahtflammspritzverfahren. Die Aufbringung erfolgt insbesondere bevorzugt mittels Flammspritzverfahren unter Verwendung eines gröberen Pulvers.
Durch den Fluorpolymer-Lack der Versiegelungsbeschichtung ergeben sich sehr gute Antihafteigenschaften, wobei diese Versiegelungsbeschichtung zudem sehr temperaturbeständig ist. Dies führt dazu, dass beispielsweise glühende Schweißperlen nicht an der Oberfläche der Beschichtung anhaften.
Die ausgezeichnete Elastizität des Fluorpolymer-Lacks der Versiegelungsbeschichtung in Verbindung mit der Elastizität der Keramikbeschichtung aufgrund der Lamellenstruktur und dünnen Schichtdicke und in Verbindung mit der sehr guten Haftung der Keramikbeschichtung auf der Haftschicht und der Versiegelungsbeschichtung auf der Keramikbeschichtung ergeben zudem eine Verformbarkeit ohne dass die Beschichtungen abplatzen. Biegeradien von 10mm bei doppelseitiger und 5mm bei einseitiger Beschichtung (Beschichtung außen) lassen sich, insbesondere in einer durch den Grundkörper bestimmten Vorzugsbiegerichtung, realisieren. In einer Richtung senkrecht zur Vorzugsrichtung lassen sich Biegeradien von 30 mm bei doppelseitiger und 20 mm bei einseitiger Beschichtung (Beschichtung außen) realisieren.
Die Versiegelungsbeschichtung verändert die Gestalt der Oberfläche der ersten Beschichtung wesentlich, wobei insbesondere Poren im Oberflächenbereich der Keramikbeschichtung ganz oder teilweise aufgefüllt, Unebenheiten der Oberfläche ausgeglichen sind, d.h. Täler aufgefüllt sind, und zumindest die Bereiche zwischen Spitzen der Keramikbeschichtung gefüllt, insbesondere aber die gesamte Oberfläche der Keramikbeschichtung mit der Versiegelungsbeschichtung bedeckt sind. Bei Benutzung kann es jedoch zu einem partiellen Abtrag der Versiegelungsbeschichtung insbesondere im Bereich der Spitzen kommen, wobei dies die Funktionsfähigkeit der gesamten Beschichtung nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Unabhängig hiervon bleibt die Struktur des Grundkörpers grob erhalten, d.h. Im Falle eines Gewebes ergeben sich entsprechende Unebenheiten, im Falle einer Folie ist die Oberfläche relativ eben.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, teilweise unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1a einen Schnitt durch eine einseitig mit einer Keramikbeschichtung und Versiegelungsbeschichtung versehene Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel annähernd parallel zu einem Schussdraht,
1b einen Schnitt durch die Schweißspritzerfolie von 1a mit Schnittverlauf annähernd parallel zu einem Kettdraht,
2a–3b Detailansichten eines Schnitts durch die Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei 2a und 2b Messungen zur Bestimmung der Gesamtschichtdicke und 3a und 3b Messungen zur Bestimmung der einzelnen Schichtdicken zeigt,
4a einen Schnitt durch eine Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel leicht schräg zu den Schussdrähten,
4b einen Schnitt durch die Schweißspritzerfolie von 4a mit Schnittverlauf entlang eines Schussdrahts,
5a–7b Detailansichten eines Schnitts durch die Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Bemaßungen der einzelnen Schichten, wobei 5a und 5b Messungen zur Bestimmung der Gesamtschichtdicke und 6a bis 7b Messungen zur Bestimmung der einzelnen Schichtdicken zeigt, und
8 eine schematische Darstellung der Schichten.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Ausgangsmaterial ein folienartiger Grundkörper 1 in Gestalt eines Edelstahldrahtgewebes vorgesehen, bei welchem es sich um ein einfaches Gewebe in Leinenbindung mit Schussdrähten 2 und Kettdrähten 3 handelt. Vorliegend haben die Schussdrähte 2 einen Durchmesser von ca. 140 µm und die Kettdrähte 3 einen Durchmesser von ca. 66 µm, wobei es mehr Kettdrähte als Schussdrähte hat. Die Gewebefeinheit oder Meshzahl (Anzahl der Maschen pro engl. Zoll) beträgt vorliegend 400 × 100. Derartige Gewebe werden beispielsweise als Anschwemmfilter, Filterkerzen, Vakuumfilter, Brunnenfilter verwendet. Sie sind beispielsweise unter dem Namen Robusta^® bei der Firma Spörl erhältlich.
Ebenfalls gut geeignet ist beispielsweise das Material 400 × 125 mit Kettdrahtdurchmessern von ca. 66 µm und Schussdrahtdurchmessern von ca. 120 µm.
Das Edelstahldrahtgewebe wird vor Aufbringen von Beschichtungen gemäß dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel auf eine Dicke von ca. 0,25 mm kalandert, wobei das Kalandern nicht zwingend erforderlich ist, aber zu deutlich besseren Folien führt.
Eine Sandstrahlbehandlung des Edelstahldrahtgewebe ist möglich, jedoch im Falle eines Gewebes nicht zwingend erforderlich.
Anschließend erfolgt in einem ersten Beschichtungsschritt das Aufbringen einer Haftschicht A auf dem Grundkörper 1, d.h. gleichermaßen auf die Schussdrähte 2 und Kettdrähte 3. Die Haftschicht A wird mittels thermischen Spritzens auf der Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht, voliegend mittels Lichtbogenverfahren (Draht).
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um eine Haftschicht A aus einer 17% Cr-Stahl-Legierung. Alternativ ist auch NiCr 80/20, eine 13% Cr-Stahl-Legierung, eine Nickel-Aluminium-Legierung oder eine Nickel-Titan-Legierung als Haftschicht A möglich. Die Dicke der Haftschicht A beträgt vorliegend meist nur wenige µm, d.h. 6–10 µm, und vorliegend an wenigen Stellen bis zu max. 26 µm. Sie ist vorliegend beidseitig aufgebracht, kann jedoch auch nur einseitig aufgebracht sein.
Nach dem Aufbringen der Haftschicht A erfolgt, vorliegend nur auf einer Seite, das Aufbringen einer Keramikbeschichtung B. Die Dicke der Keramikbeschichtung B beträgt vorliegend 47–88 µm. Diese Keramikbeschichtung B wird durch Aluminium-Titanoxid mit im Wesentlichen vernachlässigbaren, weiteren Legierungsbestandteilen gebildet. Das Mischungsverhältnis von Al₂O₃:TiO₂ beträgt vorliegend und besonders bevorzugt ca. 6:4, wobei das Mischungsverhältnis von Al₂O₃:TiO₂ bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 87:13 liegt. Hierbei ist diese Keramikbeschichtung B auf die Oberfläche der Haftschicht A mittels thermischen Spritzens, vorliegend mittels Pulverflammspritzens, aufgebracht.
Alternativ ist auch die Verwendung von weißem Aluminiumoxid (99% Al₂O₃) als Keramikbeschichtung möglich. Ebenso kann auch TiO₂ als Keramikbeschichtung verwendet werden.
Aufgrund der Temperaturen beim Aufbringen schmelzen größere, sehr heiß auftreffende Partikel der Keramikbeschichtung B, insbesondere in kleinere, vorstehende Bereiche der rauhen, bereits erstarrten Haftschicht A ein, worauf auch als spontane partielle Anschmelzung Bezug genommen wird. Hauptmechanismus des Haltens der Karamikbeschichtung B auf der Haftschicht A und dem Grundkörper 1 ist jedoch eine mechanische Verkrallung im Mikro-(Rahuigkeit) und Makrobereich (Geometrie des Grundkörpers 1), sowie Schrumpfkräfte und Zug-Druck-Spannungen.
Entsprechende Vorgänge finden auch beim Aufbringen der Haftschicht A auf der Oberfläche des Grundkörpers 1 statt.
Hierbei ist die Keramikbeschichtung B unter Bildung einer ersten sehr kleinen Mischzone oder Mischschicht AB in die Haftschicht A eingedrungen. Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Mischschicht sich auf einen Bereich bezieht, in dem sich – bei einer gedachten Trennungslinie entlang der jeweiligen Spitzen der entsprechenden Schicht – beide Materialsorten befinden, die sich aber nicht oder nur unwesentlich miteinander vermischen, d.h. es handelt sich hierbei um eine Art "Verkrallungsbereich" (s.o.). Die Mischschicht AB wird insbesondere durch die Rauhigkeit der Oberfläche der Haftschicht A bestimmt, aber auch durch die Fähigkeit des aufgetragenen Materials in Vertiefungen einzudringen. Dieser Effekt ist im Prinzip vom Aufbringen einer entsprechenden Schicht auf Stahl bekannt (beschrieben in der DE 20 2012 103 416 U1 ).
Die Keramikbeschichtung B hat vorliegend eine Dichte von ca. 4,1 g/cm³, wobei sie durch das Aufbringen mittels thermischen Spritzens porös mit besagter Lamellenstruktur ausgebildet ist, vorliegend mit einer Porosität von ca. 5 Vol-%. Sie hat einen Schmelzpunkt von ca. 1840°C. Hierbei unterstützt die Porosität, d.h. die Mikrohohlräume innerhalb der Schicht, die Elastizität der Keramikbeschichtung B und damit der gesamten Schweißspritzerschutzfolie wesentlich.
Im Falle einer Keramikbeschichtung B aus Aluminiumoxid anstelle von Aluminium-Titanoxid, beträgt die Dichte ca. 3,6 g/cm³, wobei die Beschichtung ebenfalls porös ist, und sie hat zudem einen höheren Schmelzpunkt von ca. 2038°C. Ferner wirkt sie elektrisch isolierend, was bei bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft ist.
Wird 99%-iges Titanoxid (TiO₂) als Keramikbeschichtung B verwendet, so liegt der Schmelzpunkt bei ca. 1920°C.
Durch die Verwendung unterschiedlich großer Partikel des Ausgangsmaterials der Keramikbeschichtung B beim Flammspritzen ergeben sich unterschiedlich große Lamellen, d.h. es ergibt sich eine Lamellenstruktur mit einer Mischung aus großen und kleinen Lamellen. Hierbei wirken die kleinen Lamellen wie Scharniere zwischen den großen Lamellen, so dass sich eine große Elastizität dieser Schicht, d.h. der Keramikbeschichtung B, ergibt.
Die Haftschicht A weist aufgrund des Aufbringungsverfahrens eine entsprechende Lamellenstruktur mit unterschiedlich großen Partikeln auf, so dass die Haftschicht A ähnliche Eigenschaften wie die Keramikbeschichtung B aufweist.
Die Elastizität wird auch durch das Gewebe unterstützt, welches ebenfalls eine Art Scharnierwirkung zwischen den Kett- und Schussdrähten zeigt, wobei im Falle des Gewebes sich die Elastizität in unterschiedlichen Biegerichtungen unterscheidet.
Die Keramikbeschichtung B wird in einem weiteren Bearbeitungsschritt mit einer Versiegelung in Gestalt einer Versiegelungsbeschichtung C, gebildet durch einen Fluorpolymer-Lack, vorliegend um einen PTFE-Lack mit einem wärmehärtenden organischen Harz als Bindemittel und einem Lösungsmittel, versehen, wobei die Versiegelungs vorliegend ebenfalls nur auf einer Seite, nämlich der, auf welcher die Keramikbeschichtung B angeordnet ist, aufgetragen wird. Der flüssige Lack ist vorliegend mittels Spritzens auf die Keramikbeschichtung B aufgebracht, wobei die Aufbringung alternativ beispielsweise auch mittels Sprühen, elektrostatischen Spritzens, mittels Tauchlackierens oder mittels Auftragens mit einem Pinsel oder einer Walze erfolgen kann. Es erfolgt keine spezielle Vorbereitung der Keramikbeschichtung B.

Die Dicke dC der Versiegelungsbeschichtung C beträgt ca. 10 µm, vorliegend im Bereich von 6 bis 25 µm. Hierbei ist die Versiegelungsbeschichtung C unter Bildung einer dritten Mischzone oder Mischschicht BC in die Keramikbeschichtung B eingedrungen, wobei sich eine Dicke dBC der Mischschicht BC von ca. 10–15 µm ergibt. In Bezug auf die Mischschicht BC gilt im Übrigen das Gleiche wie für die Mischschicht AB. Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass – aufgrund der Definition der Außenfläche – es sein kann, dass sich eine "nicht vorhandene" Dicke dC der Versiegelungsbeschichtung C ergibt. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn das gesamte Material der Versiegelungsbeschichtung C in der rauhen und porösen Oberfläche der Keramikbeschichtung B aufgenommen ist, wobei sich bevorzugt eine relativ große Dicke dBC der Mischschicht BC ergibt.

	problemlos möglich	bevorzugt	besonders bevorzugt
Drahtdurchm. [µm]	25–2000	40–500	50–200
dA [µm]	4–100	5–40	6–26
dB [µm]	25,0–250,0	30,0–150,0	40,0–120,0
dC [µm]	0,0–50,0	0,0–35,0	0,0–25,0
Gesamtdicke dABC (äußerste Stelle Draht-Oberfläche) [µm]	50–300	60–250	70–200
d1A (Eindringtiefe A in den Grundkörper) [µm]	2,0–45,0	2,5–40,0	5,0–36,0
dAB (Eindringtiefe B in A) [µm]	2,0–50,0	4,0–40,0	35,0–100,0
dBC (Eindringtiefe C in B) [µm]	2,0–50,0	4,0–40,0	5,0–30,0
Porosität C [Vol.-%]	0,9–20	0,95–17	1,0–15

Tabelle 1:

Mögliche, bevorzugte und besonders bevorzugte Bereiche einzelner Parameter im Falle eines einseitig beschichteten Drahtgewebes
Die Messung der Rautiefe in zwei Richtungen (Schußrichtung) und (Kettrichtung) zeigt beim vorliegenden, einseitig mit der Keramik- und Versiegelungsbeschichtung versehenen Grundkörper 1 unterschiedliche Ergebnisse.
Messung in Schußrichtung (parallel zur Vorzugsrichtung)

Max. Ra = 0,346 µm
Min. Ra = 0,275 µm
Max. Rz = 1,62 µm
Min. Rz = 1,37 µm Wertepaare Ra und Rz gehören nicht zusammen

Messung senkrecht zur Schußrichtung (parallel zur Kettrichtung)

Max. Ra = 0,566 µm
Min. Ra = 0,456 µm
Max. Rz = 3,64 µm
Min. Rz = 2,85 µm Wertepaare Ra und Rz gehören nicht zusammen

Die gemessene Rautiefe setzt sich aus der Rauigkeit der Schicht in Verbindung mit der Rauigkeit des Gewebes zusammen, wodurch sich die unterschiedlichen Größen in Schuss- und Kettrichtung ergeben.
Unter anderem zeigt die Beschichtung des Grundkörpers 1 folgende Vorteile:
Die poröse Lamellenstruktur der Keramikbeschichtung B ist in Hinblick auf eine mögliche Rißbildung und Rißausbreitung innerhalb der Schicht vorteilhaft, da das Rißwachstum durch diese poröse Lamellenstruktur, d.h. eine Struktur mit Unterbrechungen, behindert wird, so dass lediglich lokal begrenzt, d.h innerhalb einiger weniger Lamellen, Mikrorisse entstehen, welche sich nicht weiter ausbreiten. Dies verhindert ein Abplatzen der Keramikbeschichtung und ergibt somit eine relativ robuste, biegbare Schweißspritzerschutzfolie.
Die Verschleißfestigkeit der Oberfläche der gesamten Beschichtung wird durch die Porosität der Keramikbeschichtung B, welche ein Eindringen des Antihaftbeschichtungsmatrials der Versiegelungsbeschichtung C in die Poren zwischen den Lamellen ermöglicht, verbessert, insbesondere ist die Beständigkeit der Verschleißfestigkeit gegenüber herkömmlichen Beschichtungen, die nicht in Poren eingedrungen sind, verbessert.
Die (gesamte) Beschichtung ist vorliegend bis 600°C kurzzeitig und bis 300°C dauerhaft beständig. Insbesondere hält sie Schweißspritzer aus und weist dieselben ab, insbesondere wenn sie glühend auf der Oberfläche auftreffen. Sie hält ferner gemäß einem Salzsprühtest nach ASTM B 117-64 216h in einem 5%-igen Salznebel aus.
Aufgrund des Grundkörpers 1 in Gestalt eines Gewebes mit unterschiedlichen Biegeeigenschaften in unterschiedlichen Biegerichtungen hat auch die beschichtete Schweißspritzerschutzfolie entsprechend unterschiedliche Biegeeigenschaften in unterschiedlichen Biegerichtungen. Insgesamt ist die Schweißspritzerschutzfolie flexibel, biegsam und insbesondere in Vorzugsbiegerichtung bruchsicher.
Aufgrund der einseitigen Beschichtung ist die Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel flexibler als die des zweiten Ausführungsbeispiels. Vorliegend lassen sich mit der einseitig beschichteten Folie Biegeradien von 5 mm realisieren, zumindest in der flexibelsten Richtung, ohne dass die Beschichtung abplatzt oder beschädigt wird.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Keramikbeschichtung und Versiegelungsbeschichtung auf beiden Seiten des Edelstahldrahtgewebes. Vorliegend erfolgt die Beschichtung im Wesentlichen spiegelbildlich, d.h. die Beschichtungen auf den beiden Seiten entsprechen sich etwa. Allerdings ist – bei gleichem Flammspritz-Beschichtungsvorgang auf beiden Seiten – die als zweites aufgebrachte Keramikbeschichtung etwas dicker als die als erstes aufgebrachte Keramikbeschichtung.
Im Falle der beidseitigen Beschichtung lassen sich vorliegend Biegeradien von 10mm in Vorzugsrichtung realisieren, ohne dass die Beschichtung abplatzt.
Es ist jedoch auch möglich, gezielt unterschiedliche Beschichtungsdicken auf den beiden Seiten zu verwenden.
Ferner kann auch nur eine Seite einer beidseitigen Keramikbeschichtung mit einer Versiegelungsbeschichtung versehen sein. Ebenfalls ist möglich, dass nur eine Seite mit einer Keramikbeschichtung, jedoch beide Seiten mit einer Versiegelungsbeschichtung versehen sind. Entsprechendes ist sowohl im Falle eines Gewebes als auch einer Folie als Grundkörper möglich. Ebenso können auch unterschiedliche Materialien als Beschichtungen (Haftschicht, Keramikbeschichtung, Versiegelungsbeschichtung) auf den unterschiedlichen Seiten vorgesehen sein, oder zumindest die Versiegelungsbeschichtung oder die Keramikbeschichtung auf einer Seite entfallen.
Gemäß einem dritten Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, ist als Grundkörper 1 eine Metallfolie im Wesentlichen konstanter Dicke vorgesehen, vorliegend Edelstahl 1.4404. Alternativ kann beispielsweise auch Edelstahl 1.4401 oder Stahl bzw. Edelstahl mit bis zu 5% Aluminiumanteil verwendet werden. Der Grundkörper 1 hat vorliegend eine Dicke von ca. 0,07 mm. Bevorzugt sind Dicken im Bereich von 40 µm bis 100 µm, jedoch sind auch Materialstärken von 2 mm und mehr möglich.
Die Folie wird vor der Beschichtung entfettet und anschließend sandgestrahlt. In einem ersten Beschichtungsschritt erfolgt das Aufbringen einer Haftschicht A auf dem Grundkörper 1. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um eine Haftschicht A aus einer 17% Cr-Stahl-Legierung. Alternativ ist auch NiCr 80/20 als Haftschicht B, ebenso wie die anderen im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels genannten Materialien möglich. Die Dicke der Haftschicht A beträgt vorliegend ca. 30 µm. Sie ist vorliegend beidseitig aufgebracht, kann jedoch auch nur einseitig aufgebracht sein.
Anschließend erfolgt entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel eine einseitige Beschichtung mit einer Keramikbeschichtung C. Die Dicke der Keramikbeschichtung B beträgt vorliegend 60–70 µm.
Diese Keramikbeschichtung B wird mit einer Versiegelungsbeschichtung C, gebildet durch einen Fluorpolymer-Lack entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, versehen.
Auch der durch eine Folie anstelle eines Gewebes gebildete Grundkörper unterstützt die Elastizität der Schweißspritzerschutzfolie, insbesondere bei Verwendung einer dünnen Folie.
Eine derartige, erfindungsgemäße Schweißspritzerschutzfolie, egal ob entsprechend dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut, kann einfach auf an sich bekannte Weise zugeschnitten, z.B. mechanisch oder mittels eines Lasers, und an einem Körper, wie beispielsweise einem Gehäuse oder einer Welle, angebracht werden, um denselben vor Schweißspritzern zu schützen.
Die Anbringung der Schweißspritzerschutzfolie am Körper kann beispielsweise mittels Kleben (z.B. doppelseitiges Klebeband, wiederablösbare doppelseitig klebende Schicht, ggf. auch wiederverwendbar, Zweikomponentenklebstoff), Nieten oder Klemmen erfolgen. Beliebige andere Befestigungsmöglichkeiten sind ebenfalls möglich.
Derartige Schweißspritzerschutzfolien können beispielsweise auch mittels eines Werkzeugs für einen Industrieroboter zum automatisierten Anbringen einer Schutzfolie, wie in der DE 10 2006 060 523 A1 beschrieben, an einem Werkstück angebracht werden.
Schweißperlen, die sich gegebenenfalls auf einer derartigen Schweißspritzerschutzfolie ablagern, lassen sich einfach und ohne Hilfsmittel von der Oberfläche abstreifen, wobei die Oberfläche nicht in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
Die Schweißspritzerschutzfolie lässt sich entsprechend auch im Bereich Löten oder Schneiden einsetzen, da hier ähnliche Problemstellungen auftreten können.
Ein weiterer Vorteil der Schweißspritzerschutzfolie ist, dass sie eine elektrisch isolierende Beschichtung (Keramikschicht B und Versiegelungsschicht C) auf einem elektrisch leitenden Kern (Gewebe/Körper 1 und Haftschicht A) hat.
Die Schweißspritzerschutzfolie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird vorliegend im Karosserie-Rohbau verwendet. Hierbei werden Haltevorrichtungen, sowie Prismen, Schweißbacken oder Greifer der Schweißroboter zur Positionierung der zu schweißenden Bleche benötigt, an denen Schweißspritzer anhaften können und deren Funktion beeinträchtigen, wenn sich zu viele Schweißspritzer angesammelt haben. Sammeln sich zu viele Schweißspritzer an, verhindern diese eine exakte Positionierung der zu schweißenden Bauteile. Zum Verhindern eines Anbackens von Schweißspritzern in gefährdeten Bereichen wird vorliegend die Folie zugeschnitten und mit einem doppelseitigen Klebeband an den geraden oder gekrümmten Flächen angebracht. Ein Radius von 5 mm ist hierbei problemlos realisierbar, wobei die Keramikbeschichtung und Versiegelungsbeschichtung auf der Biegeaußenseite liegt. Wie bereits weiter oben ausgeführt, erhöht die unter der Versiegelungbeschichtung liegende Keramikbeschichtung die Beständigkeit der Folie, wenn festgebrannte Schweißspritzer mit Hilfe eines scharfen Gegenstands, wie z.B. Schraubendreher, entfernt werden.
Ein weiterer Anwendungsfall ist, dass auch die Karosserieteile selbst durch die mit doppelseitigem Klebeband angebrachte Schweißspritzerschutzfolie geschützt werden können. Vor der weiteren Lackierbearbeitung oder nach einem anderen Fertigungsschritt kann die Schweißspritzerschutzfolie rückstandsfrei entfernt werden.
Ferner kann eine Blechabdeckung einer Schweißvorrichtung mit einem Spalt mit einer derartigen Schweißspritzerschutzfolie versehen sein. Insbesondere ist die Schweißspritzerschutzfolie wiederum mit einem doppelseitigen Klebeband an der Blechabdeckung angebracht. Eine derartige Schweißvorrichtung kann insbesondere zum Anschweißen eines Tellers an einem Stoßdämpfer verwendet werden, um festhaftende Schweißspritzer am Stoßdämpfer und Teller zu vermeiden, welche zu Problemen beim Lackieren führen können. Hierbei werden durch den Spalt in der Blechabdeckung hindurch der Stoßdämpfer und der Teller verschweißt. Die Schweißspritzerschutzfolie auf der Blechvorrichtung kann nach Bedarf beliebig oft erneuert werden, indem sie vom Blech samt Klebeband entfernt wird, und das Blech wird wieder mit frischer Schweißspritzerschutzfolie und doppelseitigen Klebeband überzogen werden.
Mögliche weitere Anwendungsgebiete eines derartig beschichteten Stahlgewebes oder einer entsprechend beschichteten Folie sind beispielsweise:

– Schutz der Versorgungskabel (Strom, Kühlung, Hydraulik etc.) bzw. Leitungen der Handlingsysteme, wie Roboter, Greifersysteme, Sensoren, Steuerungen etc. die aus Kunststoff oder anderem temperaturempfindlichem Material bestehen und sich beispielsweise in Schweißstraßen befinden.
– Schutz vor kurzzeitiger Temperaturerhöhung, wie z.B. Blitzeinschlag oder Mikroexplosionen (Funkenflug, z.B. von einer Piezzokeramik) oder pyrotechnisch erzeugte Mikroexplosionen.
– Als Dichtelement in Pumpen, die hochtemperaturige Medien fördern. Insbesondere Pumpen, die Medien mit Temperaturen oberhalb 120 °C und unterhalb 220 °C fördern. Das Material ist flexibel und hochtemperaturbeständig genug, um als Dichtung zu fungieren. Die PTFE Schicht sorgt für glatte Oberfläche damit die Dichtfunktion erfolgen kann. Die PTFE kann mit ihrer Antihafteigenschaft das Eindringen (ablagern) der abzudichtenden Medium verhindern. Die Schweißspritzerschutzfolie lässt sich auch im Bereich Löten oder Schneiden einsetzen, da hier ähnliche Problemstellungen auftreten können.
– In Alleinstellung, z.B. als Vorhang oder Wand einer Schweißkabine.

Bezugszeichenliste

1: Grundkörper
2: Schussdraht
3: Kettdraht
A: Haftschicht
B: Keramikbeschichtung
C: Versiegelungsbeschichtung
dA: Dicke Haftschicht
dAB: Dicke Mischschicht
dABC: Gesamtdicke
dB: Dicke Keramikbeschichtung
dBC: Dicke Mischschicht
dC: Dicke Versiegelungsbeschichtung

Claims

Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie, die an mindestens einer der Oberflächen der Schweißvorrichtung angebracht ist, wobei die Schweißspritzerschutzfolie aufweist: einen flexiblen Grundkörper (1) aus einem Werkstoff, welcher durch ein Gewebe gebildet ist, eine Haftschicht (A), die mittels thermischen Spritzens ein- oder beidseitig auf den Grundkörper (1) aufgebracht ist, eine Keramikbeschichtung (B) aus Aluminiumoxid oder Aluminium-Titanoxid oder Titanoxid als einer porösen Keramik, die mittels thermischen Spritzens auf mindestens einer der mit der Haftschicht (A) versehenen Seiten des Grundkörpers (1) auf der Haftschicht (A) aufgetragen ist, wobei die Keramikbeschichtung (B) eine Lamellenstruktur aufweist, und eine Versiegelungsbeschichtung (C) aus einem Fluorpolymer-Lack, die auf der Keramikbeschichtung (B) aufgetragen ist, wobei die Versiegelungsbeschichtung (C) in die Keramikbeschichtung (B) zumindest teilweise eingelagert ist, wobei der flexible Grundkörper (1) ein Stahl- oder Edelstahldrahtgewebe oder ein Glasfaser-, Kohlefaser- oder Basaltgewebe ist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe Drähte mit einem Durchmesser von 25–2000 µm aufweist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahl- oder Edelstahldrahtgewebe der Schweißspritzerschutzfolie Drähte mit einem Durchmesser von 40–500 µm aufweist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahl- oder Edelstahldrahtgewebe Drähte mit einem Durchmesser von 50–200 µm aufweist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drahtdurchmesser in Schuss- und Kettrichtung unterscheiden.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikbeschichtung (B) einseitig auf den mit der Haftschicht (A) beschichteten Grundkörper (1) aufgebracht ist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsbeschichtung (C) durch PTFE in Verbindung mit einem wärmehärtenden organischen Harz als Bindemittel gebildet ist.
Schweißvorrichtung mit einer Schweißspritzerschutzfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißspritzerschutzfolie in einer Weise verformbar ist, dass Biegeradien von 30 mm bei doppelseitiger und 20 mm bei einseitiger Beschichtung möglich sind, ohne dass die Beschichtung abplatzt.