DE10313957A1 - Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils sowie Gleisbauteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils mit einer Aluminium enthaltenden Schicht mittels Lichtbogenspritzens, um auf herstellungstechnisch einfachem Weg eine Schicht auszubilden, die einen hohen Widerstand gegen Gleit- und Abrasionsverschleiß aufweist, wird vorgeschlagen, dass auf die Fläche Aluminium und Silizium in einem Verhältnis 3 : 2 Al : Si 4 : 1 durch Lichtbogenspritzen aufgebracht wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils mit einer Aluminium enthaltenden Schicht mittels Lichtbogenspritzens. Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein Gleisbauteil wie Weichenbauteil mit einer durch Lichtbogenspritzen aufgetragenen Aluminium enthaltenden Schicht.
  • Aus der DE 38 05 963 A1 ist ein Gleitstuhl bekannt, bei der durch Plasma- oder Flammspritzverfahren ein Gleitmittel aufgebracht ist, das Molybdän oder ternäre oder quaternäre Legierungen auf Co- oder Ni-Basis gegebenenfalls mit Zusätzen wie Mo, Cr und/oder Si beinhaltet.
  • Eine Profilschiene für eine Einschienenbahn mit im Querschnitt horizontaler Lauffläche, auf die durch Flammspritzen oder Lichtbogenspritzen ein Metallbelag aufgebracht ist, ist der DE 38 41 044 C2 zu entnehmen. Dabei besteht der Metallbelag aus einer Haftschicht und einer Verschleißschicht, die l0% bis 25% Chrom enthält. Die Haftschicht selbst setzt sich vorzugsweise aus 60% bis 90% Nickel und 10% bis 40% Aluminium zusammen. Die Dicke des Metallbelages kann zwischen 0,3 mm und 5 mm liegen.
  • Nachteilig eines entsprechenden durch Lichtbogenspritzen aufgebrachten Metallbelags ist es, dass dieser zweischichtig ausgebildet ist, wobei der Gleit- und Abrasionsverschleiß im Vergleich zu solchen Schichten aus Molybdän. die durch Flammspritzen aufgebracht sind, jedoch einschichtig sind, nicht wesentlich erhöht ist.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils sowie ein solches selbst derart weiterzubilden, dass auf herstellungstechnisch einfachem Weg eine Schicht ausgebildet werden kann, die einen hohen Widerstand gegen Gleit- und Abrasionsverschleiß aufweist und insbesondere eine hohe Korrosionsfähigkeit gegenüber atmosphärischen Elektrolyten wie z. B. Salzwasser oder Enteisungsmittel zeigt. Auch soll eine gute Haftfestigkeit gegeben sein.
  • Erfindungsgemäß wird das Problem durch ein Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass auf die Fläche Aluminium und Silizium in einem Verhältnis 3 : 2 ≤ Al : Si ≤ 4 : l durch Lichtbogenspritzen aufgebracht ist. Insbesondere wird Aluminium zu Silizium im Verhältnis von 3 : 1 aufgetragen.
  • Die Dicke der aus Aluminium und Silizium bestehenden bzw. enthaltenden Schicht sollte zwischen 0,2 mm und 2 mm, insbesondere im Bereich zwischen 0,8 mm und 1,5 mm liegen. Eine gute Haftfestigkeit hat sich gezeigt, wenn die Schicht auf einem hochfesten Stahl wie St 52 aufgebracht wird.
  • Erfindungsgemäß wird durch Lichtbogenspritzen Aluminium und Silizium auf insbesondere Weichenteile wie Gleitstühle oder Weichenverschlüsse, wie diese z. B. der EP 0739804 zu entnehmen sind, aufgebracht, wobei die gewünschten höheren Widerstände gegen Gleit- und Abrasionsverschleiß sowie hohe Korrosionsfähigkeit bereits bei überaus geringen Dicken erzielbar sind. Somit ergeben sich insbesondere gegenüber dem bisher bekannten Beschichtungswerkstoff wie Molybdän und Bronze erhebliche Vorteile. Aber auch gegenüber dem Mehrschichtaufbau nach der DE 38 41 044 C2 zeigen sich Vorteile insoweit, als dass nur eine Schicht benötigt wird, die auch dann sämtlichen Anforderungen genügt, wenn sich die Schichtdicken sich nur zwischen 0,8 mm und 1,5 mm belaufen.
  • Auch ergeben sich kostenmässige Vorteile gegenüber z. B. Nickel und Aluminium bzw. Molybdänwerkstoffen, die nach dein Stand der Technik zum Einsatz gelangen.
  • Ein Gleisbauteil wie Weichenbauteil oder Weichenverschlußteile mit einer durch Lichtbogenspritzen aufgetragenen Aluminium enthaltenden Schicht zeichnet sich dadurch aus. dass die Schicht aus Aluminium und Siliziium mit einem Verhältnis 3 : 2 ≤ Al : Si ≤ 4 : 1 besteht oder dieses enthält, wobei insbesondere Aluminium zu Silizium sich verhält wie 3 : 1.
  • Dabei wird vorzugsweise ein Manteldraht mit einer Hülle aus Aluminium und von dieser aufgenommenem pulverisiertem Silizium als Spritzdraht für das Lichtbogenspritzen verwendet. Das aufgeschmolzene Aluminium und Silizium sollten des Weiteren mit einem Förderdruck von 2 bis 4 bar über Atmosphärendruck auf die Fläche aufgebracht werden, um die gewünschte Haftung zu erzielen. Dabei sollte die Schicht auf die Fläche mit einer Dicke d mit 0,2 mm d ≤ 2 mm, vorzugsweise 0,8 mm ≤ d ≤ 1,5 mm aufgetragen.
  • Der Manteldraht als der Spritzdraht wird mit einem Drahtvorschub V mit 1 m/sec. ≤ V ≤ 15 m/sec., vorzugsweise 6 m/sec. ≤ V ≤ 8 m/sec., zum Lichtbogen hin gefördert, wobei zwischen den Spritzdrähten eine Spannungsdifferenz U mit 30 V ≤ U ≤ 50 V, insbesondere U ≈ 40 V eingestellt werden sollte. Zum Aufschmelzen des Aluminiums und Silizium sollte zwischen den Spritzdrähten ein Strom I mit 200 A ≤ I ≤ 600 A, insbesondere 250 A ≤ I ≤ 500 A fließen.
    •
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • In der einzigen Figur ist eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Auftragen einer Spritzschicht auf ein Gleisteil in Form eines Gleitstuhls 10 dargestellt. Auf den Gleitstuhl 10 ist eine Vorrichtung 12 ausgerichtet, in der über Drahtvorschubvorrichtungen 14, 16 Spritzdrähte 18, 20 gegenüber dem Gleitstuhl 10 zusammengeführt werden. Da zwischen den Spritzdrähten 18, 20 eine Spannung V zwischen 30 V und 50 V, insbesondere in etwa 40 V herrscht, kann sich zwischen den Spritzdrähten 18 und 20 ein Lichtbogen 22 ausbilden, um das Lichtbogenmaterial zu schmelzen. Dies erfolgt dann, wenn sich zwischen den Spritzdrähten 18, 20, die im Spitzenbereich 22 aufgrund ihrer unterschiedlichen Potentiale die Funktion einer Anode und Kathode aufweisen, aufgrund der herrschenden Spannungsdifferenz ein Lichtbogen ausbildet. Dabei fließen Strom I zwischen 200 A und 600 A mit der Folge, dass eine Temperatur von ca. 4000°C entsteht. die zu dem gewünschten Schmelzen der Spritzdrähte führt. Gleichzeitig wird zwischen den Spritzdrähten 18, 20 über einen Kanal 24 Gas zum Lichtbogen 22 mit einem Druck von vorzugsweise 3 bis 4 bar zugeführt, so dass sich ein Spritzstrahl 26 ausbildet, der sich als Schicht 28 auf dem Gleitstuhl 10 niederschlägt.
  • Um die Schicht 28 im gewünschten Umfang und gleichmäßig auszubilden, werden die Vorrichtung 12 in Richtung des Pfeils 30 und/oder der Gleitstuhl 10 in Richtung des Pfeils 32 mit gewünschter Geschwindigkeit VG mit 600 mm/sec. ≤ VG ≤ 1300 mm/sec. relativ zueinander bewegt.
  • Bei den Spritzdrähten 18, 20 handelt es sich um Manteldrähte mit einer aus Aluminium bestehenden Hülle, die pulverisiertes Silizium aufnimmt. Dabei ist das Verhältnis von Aluminium und Silizium derart eingestellt, dass der Spritzstrahl 26 eine Zusammensetzung von Aluminium zu Silizium im Verhältnis zwischen 3 : 2 und 4 : 1, insbesondere 3 : 1 aufweist.
  • Hierdurch erhält die Schicht 28 einen hohen Widerstand gegen Gleit- und Abrasionsverschleiß sowie eine hohe Korrosionsfähigkeit auch gegenüber atmosphärischen Elektrolyten wie Salzwasser und Enteisungsmittel. Ferner ergibt sich eine hohe Haftfestigkeit auf der Gleitstuhloberfläche.
  • Die Manteldrähte bzw. Spritzdrähte 18, 20 werden über die Vorschubvorrichtung 14, 16 mit einer Geschwindigkeit von insbesondere 30 mm/sec. ≤ V < 100 mm/sec. zum Lichtbogen 22 hin befördert.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Gleisbauteils mit einer Aluminium enthaltenden Schicht mittels Lichtbogenspritzens, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Fläche Aluminium und Silizium in einem Verhältnis 3 : 2 ≤ Al : Si ≤ 4 : 1 durch Lichtbogenspritzen aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium und Silizium insbesondere im Verhältnis von Al : Si ≈ 3 : 1 aufgetragen wird
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Manteldraht mit einer Hülle als Aluminium und von dieser aufgenommenem pulverisiertem Silizium als Spritzdraht für das Lichtbogenspritzverfahren verwendet wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgeschmolzene Aluminium und Silizium mit einem Förderdruck von 2 bis 4 bar über Atmosphärendruck auf die Fläche aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht auf die Fläche mit einer Dicke d mit 0,2 mm ≤ d ≤ 2 mm. vorzugsweise 0,8 mm ≤ d ≤ 1,5 mm aufgetragen wird.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteldrähte als die Spritzdrähte mit einer Drahtvorschubgeschwindigkeit von 1 m/sec. ≤ V ≤ l5 m/sec., vorzugsweise 6 m/sec. ≤ V ≤ 8 m/sec., zum Lichtbogen hin gefördert wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Spritzdrähten eine Spannungsdifferenz U mit 30 V ≤ U ≤ 50 V, insbesondere U ≈ 40 V eingestellt wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschmelzen der Spritzdrähte zwischen diesen ein Strom I mit 200 A ≤ I ≤ 600 A. insbesondere 250 A ≤ I ≤ 500 A fließt.
  9. Gleisbauteil (10) wie Weichenbauteile mit einer durch Lichtbogenspritzen aufgetragenen Aluminium enthaltenden Schicht (28), dadurch gekennzeichnet. dass die Schicht (28) aus Aluminium und Silizium mit einem Verhältnis 3 : 2 ≤ Al : Si ≤ 4 : l besteht oder diese enthält.
  10. Gleisbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleisbauteil (10) ein Gleitstuhl oder Weichenverschluß ist.
  11. Gleisbauteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Aluminium und Silizium vorzugsweise im Verhältnis 3 : 1 auf das Gleisbauteil (10) aufgetragen ist.
  12. Gleisbauteil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (28) eine Dicke d mit 0,2 mm ≤ d ≤ 2 mm, vorzugsweise 0,8 mm ≤ d ≤ 1,5 mm aufweist.
  13. Gleisbauteil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (28) auf einem hochfesten Stahl St 52 aufgetragen ist.
  14. Gleisbauteil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (28) einschichtig ist.
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