DE1571019B2 - Verfahren und vorrichtung zum partiellen beschichten von gegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum partiellen Beschichten von Gegenständen nach dem Wirbelsinterverfahren.

Beim Wirbelsinterverfahren ist es grundsätzlich erforderlich, Mittel vorzusehen zum Festhalten des zu überziehenden Gegenstandes, während er mit dem Überzugsmaterial in Kontakt gebracht wird. Außerdem ist es oft erwünscht, einen bestimmten Teil des zu überziehenden Gegenstandes frei von Überzugsmaterial zu halten. Zur Erfüllung beider Bedingungen ist es bekannt, eine Einrichtung zu verwenden, die den zu überziehenden Gegenstand festhält und gleichzeitig bestimmte Flächen, auf denen ein Überzug nicht erwünscht ist, von Uberzugspulver freihält. Derartige Einrichtungen werden als Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen bezeichnet.

Die bekannten Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen werden im allgemeinen während des Aufbringes des Überzuges durch Wärmeübertragung von dem erwärmten, zu überziehenden Gegenstand miterwärmt. Dadurch übersteigt die Temperatur der Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen oft die Schmelztemperatur des Überzugsmaterials, so daß sich eine Schicht von Überzugsmaterial auch auf den Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen bildet. Für eine erfolgreiche Anwendung von Befestigungsund Maskierungseinrichtungen ist es aber erforderlich, daß die Bildung eines Überzuges auf diesen Einrichtungen vermieden wird.

Es ist bekannt, das Ansintern einer Pulverschicht auf den Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen zu verhindern, z. B. durch Kühlen der Einrichtungen mittels eines Kühlwasserkreislaufes, durch Verwenden von Materialien für die Einrichtungen, auf denen das Überzugsmaterial nur schlecht haftet, wie z. B. Polytetrafluoräthylen oder durch Verwendung von Einrichtungen, die entweder eine sehr hohe oder sehr niedrige Wärmekapazität aufweisen, ίο Die bekannten Befestigungs- und Maskierungseinrichtungen haben den Nachteil, daß sich Pulver an der Verbindungsstelle zwischen der Einrichtung und dem zu überziehenden Gegenstand ansammelt. An diesen Stellen entstehen dicke oder sehr ungleichmäßige Überzüge. Vorgenannter Nachteil wird durch das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung überwunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum partiellen Beschichten von Gegenständen mit einer Uberzugsschicht nach dem Wirbelsinterverfahren besteht darin, daß über die während des Beschichtungsprozesses von Uberzugsmaterial freizuhaltenden Flächenteile des Gegenstandes zur Fernhaltung des Überzugspulvers ein inerter Gasstrom geleitet wird. Vorzugsweise wird das Gas mit einer unter Raumtemperatur liegenden Temperatur zugeführt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche aus einer auch gegebenenfalls zur Halterung des zu beschichtenden Gegenstandes geeigneten koppelwandigen Gaskammer besteht, die die von Uberzugspulver freizuhaltenden Flächenteile des Gegenstandes umschließt, wobei die dem Gegenstand zugewandte Innenwand der Gaskammer gasdurchlässig ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß die gasdurchlässige Innenwand der doppelwandigen Gaskammer zur Anpassung an verschieden große zu maskierende Flächen mittels gasundurchlässiger Platten abdeckbar ist. Schließlich kann die Durchführung des Verfahrens der Erfindung mit einer Vorrichtung erfolgen, die in Form einer Zange ausgebildet ist, wobei die kurzen Hebelarme der Zange eine zweiteilige Gaskammer bilden, während die langen Betätigungshebel der Zange zur Zufuhr des Maskierungsgases in die Gaskammer dienen.

Die verschiedenen Ausführungen vorliegender Erfindung ermöglichen es, Gegenstände sehr schnell und mit gutem Erfolg partiell zu beschichten, wobei es nicht erforderlich ist, den für das Freihalten bestimmter Oberflächenteile des Gegenstandes bestimmten Vorrichtungsteil nach wenigen Minuten des Gebrauchs auszutauschen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie aus der Zeichnung hervor.

F i g. 1 stellt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Wirbelsintervorrichtung dar, wobei der zu überziehende Gegenstand einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und in der Stellung vor dem Eintauchen in die Wirbelschicht gezeigt ist; Fig.2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt in einem vertikalen Schnitt eine Vorrichtung zum partiellen Beschichten der Innenfläche eines Hohlkörpers;

Fig. 4.zeigt eine von Hand zu betätigende Vorrichtung in Form einer Zange für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf kleine Gegenstände;

F i g. 5 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F ig. 4.

In-Fig. 1 ist mit 1 ein Wirbelsinterbehälter bezeichnet, in welchem "das pulverförmige Überzugsmaterial R enthalten ist, das in der beim Wirbelsinter-Verfahren bekannten Weise aufgewirbelt wird. Der Behälter 1 besitzt eine zylindrische Form und besteht ays einer oberen Kammer 2 und einer unteren Kammer 3,. wobei der obere und der untere Teil voneinander durch eine horizontal angeordnete Platte 4 getrennt sind. Die Platte ist durchlässig für das Gas zur Aufwirbelung des pulverförmigen Überzugsmaterials, aber undurchlässig für die einzelnen Partikel des Überzugsmaterials R. Die Platte 4 ist vorzugsweise als eine poröse keramische Platte ausgebildet; sie kann aber auch aus einem Sintermetall bestehen.

Der untere Teil3.des Behälters 1 bildet eine Gasverteilungskammer S, in die" Luft oder ein anderes geeignetes. Gas durch eine Rohrleitung 6 mit Regelventil? eingeführt wird, wobei der Druck des Gases entsprechend reguliert werden kann.

Die Rohrleitung 6 weist zwischen dem Ventil 7 und der Wand der unteren Kammer 3: eine T-Kupplung 8 mit einem seitlichen Abgang auf, an dem eine Gaszuführungsleitung? angeschlossen ist, deren anderes Ende über den Anschluß 10 mit einer Maskierungsgaskammer 11 verbunden ist. Ein nicht dargestelltes Regelventil kann vorteilhafterweise in der Gaszuführungsleitung 9 angeordnet sein. ^v

Die Maskierungsgaskammer 11 ist als hohler Ringzylinder ausgebildet Die zylindrische Form der Kammer ist für die Anwendung der Erfindung nicht unbedingtnotwendig. Die Kammer kann von jeder gewünschten Form oder gebräuchlichem Querschnitt sein. .Die Maskierungsgaskammer 11 weist eine äußere Wand 12, eine innere Wand 13 und die Decken- und Bodenwände 14 bzw. 15 auf, die die inneren und äußeren Wände 12...bzw. 13 miteinander verbinden und so einen Hohlraum Ii bilden. Entsprechend der Ausbildung als Ringzylinder weist die Maskierungsgaskanimer 11 eine obere Öffnung 17 und eme untere öffnung 18 auf.^ - ,

Die innere Vifabd 13 der Gaskammer besteht aus einen* porösen, ^gasdurchlässigen Material, gegebenenfalls aus dem gleichen wie das der Platte 4 im Behälter 1.

Die Maskierungsgaskammer Il ist vorzugsweise im Behälter! oberhalb der porösen Platte4 angeordnet derart, daß sich die Deckenöffnung 17 oberhalb des höchsten Spiegels, der Wirbelschicht von Überzugsmaterial/? befindet. Die Befestigung der Mäskierungsgaskammer lA erfolgt über möhrere Streben 19, die an der Kammer befestigt sind und sich direkt auf der Platte 4 oder auf einer Lagerplatte 20 abstützen.

Oberhalb der Platte 4 ist eine Aufnahmevorrichtung angeordnet, welche insgesamt mit 21 bezeichnet ist und die dazu dient, den Gegenstand, der teilweise überzogen werden soll, in die Wirbelschicht von Uberzugsmaterial einzutauchen. Die Aufnahmevorrichtung besteht aus einer in der Mitte der Lagerplatte 20 befestigten Stange 22, auf der gleitbar ein Rohr 23 angeordnet ist. Das untere Ende des Rohres 23 ist versehen mit einem Federteller 24, welcher verschiebbar mit dem Rohr 23 verbunden ist. Zwischen dem Federteller 24 und der Lagerplatte 20 ist konzentrisch zur Stange 22 eine Druckfeder 25 angeordnet. Die Druckfeder 25 stützt sich mit ihrem oberfen Ende gegen den Federteller 24 und mit ihrem unteren Ende gegen die Lagerplatte 20 ab. Die Schraube 26 dient zur Feststellung des Federtellers 24 in jeder gewünschten Höhe zur Erzielung der jeweils erforder-

lq liehen Federkraft.

Der Maskierungsgaskammer Il ist an ihrer Innenseite eine Abdeckplatte 27 zugeordnet, die an einem bestimmten Teil der Kammer einen Gasdurchtritt durch die poröse Wand 13 verhindert. Die Äbdeckplatte 27 ist so ausgebildet, daß sie vertikal verstellbar und in jeder beliebigen Abdichtungsstellung feststellbar ist, z. B. mittels einer Schraube 28, die sich durch die Abdeckplatte 27 hindurch in die Wand 13 der Maskierungsgaskammer 11 erstreckt. Die Ab-

ao deckplatte 27 ist als Kreisring ausgebildet, so daß das aufgewirbelte Überzugsmaterial durch die ringförmige Platte nach oben steigen kann. .

An dem auf der Stange 22 in vertikaler Richtung verschiebbaren Rohr 23 der Aufnahmevorrichtung ist ein Ring 29 angeordnet, der mittels Schrauben 30 in jeder gewünschten Stellung am Rohr 23 festgeklemmt werden kann. . ■

Wie durch Pfeile, an dem oberen und unteren Ende der Maskierungsgaskammer angedeutet, strömt die

Luft aus der Kammer 16 durch den Teil der Wand 13, der von der Abdeckplatte 27 nicht bedeckt wird.

Die Größe der nicht abgedeckten Fläche dei durchlässigen Wand 13 entspricht der Fläche, die an dem zu überziehenden Gegenstand von Überzugspulver

freigehalten werden soll. ,

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 dient zum Beschichten der Oberfläche eines Gegenstandes B, der eine zentrale öffnung aufweist, so daß der Gegenstand auf den als Röhr 23 ausgebildeten Äufnahmedorn der Aufnahmevorrichtung aufgesetzt werden kann. Der dargestellte Gegenstands besitzt einen kreisförmigen Querschnitt und stellt den Rotor eines Elektromotors dar, dessen Oberfläche mit Ausnähme der mit 31 bezeichneten Peripheraloberfläche über-

zögen werden soll. ■ . ■■:-■-

Der Außendurchmesser des Gegenstandes B ist gegenüber dem Innendurchmesser der inneren Wand

13 etwas kleiner, so daß ein kleiner Zwischenraum entsteht, durch welchen : das Maskierungsgäs hjndurchströmen karnij um eine Luftmaske an der Oberfläche 31 des Gegenstandes B zu bilden.

Wenn die Oberfläche 31 des Gegenstandes B nicht besonders glatt ist j dann ist der kleine Zwischenraum nicht unbedingt erforderlich, da die Rauheit der Fläche 31 einen genügenden Durchlaß für das Maskierungsgas ermöglicht.

Wie bereits erwähnt, befindet sich die peckenwänd

14 der Maskierungsgaskammer 11 stets oberhalb der Wirbelschicht des Überzügsmaterialä, so daß die

Peripheraloberfläche 31 des Gegenstandes B beim Einführen in die Maskierungsgaskammer nicht mit dem Uberzugsmaterial in Berührung kommt.

Der auf dem Ring 29 ruhende, zuvor auf die erförderliche Temperatur erwärmte Gegenstand B wird in die Maskierungsgaskammer 11 durch Absenken des Rohres 23 entgegen der Kraft der Feder 25 eingeführt: Nach Beendigung der Beschichtung bewirkt die Druckfeder die Rückführung des überzogenen Ge-

genstandes in die Ausgangsstellung, welche in F i g. 1 dargestellt ist. Während des Beschichtungsvorganges wird die der porösen inneren Wand 13 gegenüberliegende Oberfläche 31 des Gegenstandes B nicht beschichtet.

Die F i g. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung zum Überziehen der Außenfläche eines Hohlkörpers, wobei die Innenfläche nicht beschichtet wird. Der dargestellte Hohlkörper B-2 weist einen rechteckigen Grundriß und eine kalottenförmige Oberfläche auf.

In F i g. 3 ist der Wirbelsinterbehälter mit 40 bezeichnet und besteht aus der oberen Kammer 41 und der unteren Kammer 42 sowie der gasdurchlässigen Platte 43. In die untere Kammer 42 wird Gas unter Druck durch die Leitung 44 zur Aufwirbelung des Uberzugsmaterials eingeleitet.

Die Aufnahmeeinrichtung für den Hohlkörper B-Z ist in ähnlicher Weise wie die Aufnahmevorrichtung in F i g. 1 ausgebildet Sie besteht aus einem rohrförmigen Aufnahmedorn 45, der durch den Boden der unteren Kammer 42 und durch die poröse Platte 43 in die obere Kammer 41 eingeführt ist. Die Durchtrittsöffnungen für den Auf nahmedorn 45 sind mittels gasdichten Packungen gegen Druckgasaustritt abgedichtet. Am unteren Ende ist der Auf nahmedorn 45 mit einem Motor M, der dem Aufnahmedorn einen vertikalen Schub erteilt, verbunden. Als Motor M kann z. B. ein von Preßluft beaufschlagter Kolben, der mit dem Aufnahmedorn 45 'verbunden ist, verwendet werden.

Am oberen Ende des rohrförmigen Aufnahmedorns45 ist eine Maskierungsgaskammer 46 angeordnet. Diese Gaskammer weist eine gasundurchlässige Wand 47 und eine gasdurchlässige Wand 48, welche fest mit der Wand 47 verbunden ist, auf. Die durchlässige Wand 48 ist in der Formgebung der Innenfläche des zu beschichtenden Gegenstandes angepaßt. Die nicht durchlässige Wand 47 ist mit dem oberen Ende des rohrförmigen Aufnahmedorns 45 fest verbunden, so daß Luft in den durch die Wände 47 und 48 gebildeten Hohlraum eintreten kann. Das Gas wird in den Aufnahmedorn45 durch eine flexible Leitung 49 eingeleitet, deren eines Ende mit der Gaszuführungsleitung 44 verbunden ist, während das andere Ende an den unteren Teil des Aufnahmedorns 45 angeschlossen ist.

Zur Beschichtung wird der Hohlkörper mit Hilfe des Motors M in die Wirbelschicht des Überzugspulvers eingetaucht, wobei die Innenfläche des Hohl körpers durch das Maskierungsgas von Überzugspulver freigehalten wird.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine Befestigungs- und Maskierungseinrichtung in Form einer Zange, die mit einer auswechselbaren Maskierungsgaskammer versehen ist, wobei letztere einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann. Die Zange besteht aus einem Paar langgestreckter, gebogener, rohrförmiger Arme 50 und 51, welche überkreuzt angeordnet und beweg-Hch durch einen Drehzapfen 52 verbunden sind. Wie aus Fig.4 zu ersehen ist, besitzt die Zange zwei kürzere Hebelarme a und zwei längere Betätigungshebel b. Die Hebelarme α sind so angeordnet, daß ihre konkaven Seiten gegeneinanderstehen, so daß die Betätigungshebel b in üblicher Weise zum Schließen der Zange gegeneinandergedrückt werden können. Die Hebelarme α sind mit einem Gewinde 53 versehen, die einen Austausch der Maskierungsgaskammern ermöglichen. Die Betätigungshebel b sind

ao an ihren Enden mit einer flexiblen Gaszuführungsleitung 54 verbunden.

Durch die Anordnung einer Büchse um den Dreh- / zapfen 52 zur Erzielung einer besseren Lagerung der \ Hebel, ist die Gasmenge, die durch die Hebel hindurchströmt, sehr gering, wenn diese gegeneinandergedrückt werden.

An die Hebelarme α sind auswechselbare Gaskammern zum Maskieren einer bestimmten Fläche eines zylindrischen Gegenstandes angeschlossen. Diese beiden Gaskammern bilden zusammen ein ringförmiges Gehäuse, welches an seiner Innenseite eine poröse Wand aufweist, durch welche das Makierungsgas hindurchtritt.

Die ringförmigen Hälften der Gaskammer sind mit 55 und 56 bezeichnet und weisen einen inneren gasdurchlässigen Wandteil sowie einen nicht gasdurchlässigen äußeren Wandteil auf. Die Gaskammerhälf- ; ten 55 sind mit den Hebelarmen α derart verbunden, ; daß bei geschlossenen Hebelarmen die Gaskammer- j

hälften eine komplette ringförmige Maskierungsgas- i kammer bilden. Der Innendurchmesser der ringförmigen Maskierungsgaskammer ist etwas größer als | der Außendurchmesser des zu maskierenden Gegenstandes, so daß zwischen Oberfläche des Gegenstan-

des und der porösen Wand ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist. Dieser Zwischenraum dient zur Erzielung eines ungehinderten Austritts des Maskierungsgases. Die Maskierungsgaskammern können entsprechend der Form und dem Querschnitt des zu überziehenden Gegenstandes ausgebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum partiellen Beschichten von Gegenständen mit einer Überzugsschicht nach dem Wirbelsinterverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß über die während des Beschichtungsprozesses von Überzugsmaterial freizuhaltenden Flächenteile des Gegenstandes zur Fernhaltung des Überzugspulvers ein inerter Gasstrom geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einer unter Raumtemperatur liegenden Temperatur zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer auch gegebenenfalls zur Halterung des zu beschichtenden Gegenstandes geeigneten doppelwandigen Gaskammer (11, 46, 55), welche die von Überzugspulver freizuhaltenden Flächenteile des Gegenstandes umschließt, wobei die dem Gegenstand zugewandte Innenwand der Gaskammer gasdurchlässig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Innenwand der doppelwandigen Gaskammer zur Anpassung an verschieden große zu maskierende Flächen mittels gasundurchlässiger Platten abdeckbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Form einer Zange ausgebildet ist, wobei die kurzen Hebelarme der Zange eine zweiteilige Gaskammer bilden, während die langen Betätigungshebel der Zange zur Zufuhr des Maskierungsgases in die Gaskammer dienen.