DE102021129331A1

DE102021129331A1 - Verfahren zur Verfestigung einer Oberflächenbeschichtung

Info

Publication number: DE102021129331A1
Application number: DE102021129331.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hundt
Original assignee: Hundt Metallbau Oberflaechentechnik GmbH
Current assignee: Hundt Metallbau Oberflaechentechnik GmbH
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-05-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung einer Oberflächenbeschichtung (100") auf der Oberfläche (10) eines Bauteils (1), bei dem die beschichtete Oberfläche (10) mittels mindestens einem zylindrischen und auf der Oberfläche (10) verfahrbaren sowie drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeug (20) mit einem kreisförmigen Querschnitt gewalzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (20) während des Walzvorgangs in eine winklig (W) auf die Bearbeitungsebene (E) des Werkzeugs (20) gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung versetzt wird, die zur Verfestigung der Oberfläche (10) des Bauteils (1) auf die Oberfläche (10) einwirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung einer Oberflächenbeschichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren bekannt, bei denen zur Erzeugung von hochwertigen, glatten Oberflächen von Oberflächen mit einer definierten Oberflächenbeschichtung bzw. -struktur die Oberfläche mittels einem zylindrischen und auf der Oberfläche verfahrbaren sowie drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeug mit einem kreisförmigen Querschnitt glattgewalzt werden (sog. Glattwalzen). Ein solches Verfahren wird vornehmlich dann angewendet, wenn bei einem metallischen Bauteil eine hohe Oberflächengüte gefordert oder die gewünschte Oberflächengüte durch Zerspanung nicht prozesssicher erreichbar ist (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Glattwalzen).
Sintermetallähnliche Oberflächen von flammgespritzten Oberflächen weisen bei starker Vergrößerung Poren und unter Umständen sogar Risse auf, wodurch die Oberflächen sehr stark verschmutzen. Bisher kamen für die Versiegelung derartiger Oberflächen lediglich organische Überzüge zum Einsatz, um die gewünschten Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Reinigungsfreundlichkeit usw. zu erreichen.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, welches es erlaubt, eine Verfestigung beschichteter Oberfläche mittels Verdichtung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass die Verwendung von zylindrischen und auf der Oberfläche verfahrbaren sowie drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeugen, die während des Walzvorgangs in eine winklig auf die Bearbeitungsebene des Werkzeugs gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung versetzt werden, zu einer Verfestigung der Oberfläche des Bauteils auf die Oberfläche führt.
Der Winkel beträgt vorteilhafterweise etwa 90° in Bezug auf die Bearbeitungsebene, so dass die durch die vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung hervorgerufene Kraft orthogonal auf die Oberfläche einwirkt, wobei auch kleinere Winkel in Betracht kommen, in dem beispielsweise der die vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung hervorrufende Antrieb in einem Winkel <90° in Bezug auf die Bearbeitungsebene des Werkzeugs bzw. die Oberfläche ausgerichtet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vorzugsweise vor, dass ein Werkzeug aus Materialien für die gewünschte Anwendung hergestellt ist, die die Anprallenergie besonders gut ableiten und in die umliegenden Schichten in der (flammgespritzten) Oberflächenbeschichtung verteilen/vertreiben, wobei ein solches Werkzeug je nach Größe der zu verdichtenden Fläche vorteilhafterweise kleinere oder größere in alle Richtungen geschliffenen Radien umfasst. Je nach Wunsch des Endergebnisses kommen zur Ausbildung des Walzkörpers des Werkzeuges vorzugsweise folgende Materialien zum Einsatz: Kupfer, Zink, Aluminium, Messing oder Werkzeugstahl, wobei es nicht ausgeschlossen ist, je nach Einsatzzweck einen Walzkörper bzw. ein Werkzeug aus anderen Materialien zu verwenden.
Das vorliegende Walz-/Hämmerverfahren kann die altbewährten Flammspritzschichten wesentlich widerstandsfähiger, langlebiger und von Erscheinungsbild ansprechender gestalten. Es sorgt hierzu für ein Übereinanderschieben einzelner, mikroskopisch kleiner Metallplättchen in einer flammgespritzten Schicht, wodurch sich die Oberfläche verschließt. Somit ist keine weitere Versiegelung erforderlich. Nebeneffekte dieses Verfahrens betreffen unter anderem eine vorzügliche Reinigung der Oberfläche im Vergleich zu einer Nicht-Verfestigten Oberfläche sowie eine gleichmäßige Färbung. Darüber hinaus wird die Haftfestigkeit zum Grundmaterial um 30-50 %, je nach Schichtstärke, erhöht. Überdies nimmt die Gesamtschichtstärke durch die Verdichtung nur etwas 5% ab, wodurch alle gewünschten Eigenschaften der Flammspritzschicht erhalten bleiben.
Die Flammspritzschicht hat nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ähnlich homogen geschlossene Eigenschaften wie ein galvanischer Überzug. Um ein qualitativ hochwertiges Verschließen der Oberfläche zu erreichen, wird ausreichend Verdichtungsmaterial mit einer bevorzugten Mindest-Schichtstärke von 100 µm benötigt.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer diesbezüglichen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen

1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein Werkzeug in einer vorteilhaften Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.

Ausführung der Erfindung
Wie aus 2 ersichtlich, verwendet das erfindungsgemäße Verfahren und eine diesbezügliche Vorrichtung 2 zur Verfestigung einer Oberflächenbeschichtung 100" auf der Oberfläche eines Bauteils ein zylindrisches und auf der Oberfläche 10 verfahrbares sowie drehbar gelagertes, antreibbares Werkzeug 20 mit einem kreisförmigen Querschnitt.
Parallel zum Walzvorgang, der durch einen (Vorschub- V) Antrieb hervorgerufen wird, wird hierbei das Werkzeug 20 während des Walzvorgangs in eine winklig auf die Bearbeitungsebene E des Werkzeugs 20 gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung B versetzt, die zur Verfestigung der Oberfläche 10 des Bauteils 1 auf die Oberfläche 10 einwirkt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 umfasst vorzugsweise mindestens einen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Antrieb 21, mittels dem das Werkzeug 2 in eine auf die Bearbeitungsebene E des Werkzeugs 20 gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung B versetzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Vorrichtung
10: Oberfläche des Bauteils
20: Werkzeug der Vorrichtung
21: Antrieb zur Bildung einer hochfrequenten, vibrierenden, schwingenden und/oder hämmernden Bewegung
22: Vorschubantrieb
100': behandelte Oberflächenbeschichtung
100": unbehandelte Oberflächenbeschichtung
200: Walzkörper
B: Bewegung
E: Bearbeitungsebene
V: Vorschub

Claims

Verfahren zur Verfestigung einer Oberflächenbeschichtung (100") auf der Oberfläche (10) eines Bauteils (1), bei dem die beschichtete Oberfläche (10) mittels mindestens einem zylindrischen und auf der Oberfläche (10) verfahrbaren sowie drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeug (20) mit einem kreisförmigen Querschnitt gewalzt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeug (20) während des Walzvorgangs in eine winklig auf die Bearbeitungsebene (E) des Werkzeugs (20) gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung (B) versetzt wird, die zur Verfestigung der Oberfläche (10) des Bauteils (1) auf die Oberfläche (10) einwirkt.
Verwendung des Verfahrens (1) nach Anspruch 1 zur Verfestigung einer flammgespritzten Oberflächenbeschichtung (100").
Oberflächenbeschichtung (100"), welche nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 verfestigt wird, wobei das Verdichtungsmaterial eine Mindest-Schichtstärke von 100 µm aufweist.
Vorrichtung (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ist, dass es mindestens ein Werkzeug (20) umfasst, das an der Vorrichtung (2) derart geführt ist, dass es (20) während des Walzvorgangs in eine winklig auf die Bearbeitungsebene (E) des Werkzeugs (20) gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung (B) versetzt wird, die zur Verfestigung der Oberfläche (10) des Bauteils (1) auf die Oberfläche (10) einwirkt.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens einen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Antrieb (21) umfasst, mittels dem das Werkzeug (2) in eine auf die Bearbeitungsebene (E) des Werkzeugs (20) gerichtete, hochfrequent vibrierende, schwingende und/oder hämmernde Bewegung (B) versetzt wird.
Werkzeug (20) für ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Walzkörper (200) des Werkzeugs (20) aus Kupfer, Zink, Aluminium, Messing oder Werkzeugstahl gefertigt ist.