DE19819032A1 - Verfahren zur Herstellung von sich in Maschinen und Aggregaten drehenden Teilen oder in anderen diese Teile aufnehmenden Öffnungen oder Hohlräumen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft drehende Teile und andere Maschinenteile und ein Verfahren zur Herstellung von sich in Maschinen, Anlagen und Apparaten drehenden Teilen mit einer, der inneren Oberflächengeometrie eines zu einem solchen Innenteil funktional angepaßten Außenteils, angepaßten Oberfläche und angebauter Komponenten, die durch Rotation auf Reibung mit Maschinenteilen oder anderen Medien und daraus resultierenden Verschleiß funktional beansprucht werden oder wegen möglichen Kontaktes mit aggressiven oder sensiblen Medien mit einem Oberflächenschutz zum Schutz der Teile oder zum Schutz der Medien zu versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft Drehteile und andere Maschinenteile und ein Verfahren zur Herstellung von sich in Maschinen, Anlagen und Apparaten drehenden Teilen mit einer der Oberflächengeometrie eines solchen dem Innenteil angepaßten Innengeometrie eines Außenteils und einem in dieser Innengeometrie eines Außenteils geführten, drehenden Innenteils und dessen angebaute Komponenten (Kuppelstangen, Misch- und Transportwendeln, Antriebswellen und Gelenkbauteile sowie allen weiteren Komponenten, die auf Reibung und daraus resultierendem Verschleiß beansprucht oder wegen möglichen Kontaktes mit aggressiven oder sensiblen Medien mit einem Oberflächenschutz zum Schutz der Teile oder zum Schutz des Mediums zu versehen sind.

Mit der Veröffentlichung des Europäischen Patents Nr. 0667931 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt geworden, bei der bereits eine Beschichtung und ein Herstellverfahren vorgeschlagen werden. Der Nachteil einer dicken Kunststoffschicht von Thermoplasten oder Duroplasten sowie verschiedener Herstellverfahren werden anhand zitierter älterer Veröffentlichungen bereits dargestellt. Des weiteren werden auch dort schon Pulver- oder Naßlackbeschichtungen erwähnt.

Die in o. genannter Veröffentlichung beschriebene Beschichtung und deren Herstellung weist dagegen bereits eine Reihe von Vorteilen für die Beschichtung von zylindrischen Oberflächen auf, bei der ein dreidimensional vernetzender Duroplaststaub- oder dgl. in einer Schichtdicke von vorzugsweise 250 µm mit weiteren Inhaltsstoffen oder vernetzenden oder nicht vernetzenden Komponenten auf eine Oberfläche aufgebracht wird. Als weiterer Vorteil wird die anschließende Erwärmung für eine ausreichende Vernetzung genannt.

So werden z. B. Drehende Teile in Maschinen aufgrund der hohen Reibung mit anliegenden Elastomermaterial allein oder aber auch durch die mechanische Abrasivität eines zu pumpenden Mediums beansprucht, wodurch die Oberfläche solcher sich drehenden Teile schnell verschleißt und die Funktion nicht mehr gewährleistet ist. Zum Schutz dagegen werden solche sich drehenden Teile aus hartem Grundwerkstoff oder mit harter Oberflächenbeschichtung eingesetzt.

Des weiteren werden empfindliche Medien wie z. B. Milch und Milchprodukte vor Kontakt minderwertigeren Material durch Einsatz von Teilen aus rost- und säurefreiem Edelstahl geschützt. Diese haben jedoch den Nachteil, daß dieser Werkstoff aufgrund seiner geringen Festigkeit ebenfalls schnell verschleißt.

Des weiteren werden auch andere rotierende Teile eingesetzt, die mit dem empfindlichen Medium in Berührung kommen und deshalb ebenfalls aus Edelstahl hergestellt werden müssen. Im Gegenzug können aber auch aggressive Medien für die Bauteile schädlich sein, weshalb diese vor dem Medium zu schützen sind.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, Bauteile und Medien zu schützen, ist, ausgehend von einer Beschichtung und einem Verfahren der in der o. genannten Veröffentlichung als vorteilhaft beschriebenen Art, dadurch gelöst, daß hier eine Oberflächenbehandlung von nicht oder nicht immer zylindrischen jedoch glatten aber auch profilierten Flächen an drehenden Teilen erreicht wird, dadurch, daß diesen Oberflächenstrukturen angepaßte dreidimensional vernetzende Duroplaste und weitere Komponenten in einem Prozeß aufgetragen werden, von denen mindestens eine als mitvernetzende oder nicht mitvernetzende Komponente beigegeben ist zur Erhöhung der Abriebfestigkeit, zur Korrosionsbeständigkeit und zum Schutz gegen Wasserstoffversprödung und mindestens das Duroplast anschließend durch Erwärmung vernetzt wird.

Insbesondere werden aber auch makro- oder mikroprofilierte Teile, die anders nicht sinnvoll beschichtet werden können durch die erfindungsgemäße Lösung vor Abrieb, Korrosion und Wasserstoffversprödung geschützt sowie deren metallische oder nichtmetallische Reibungspartner.

Zur Verbesserung der Trockenlaufeigenschaften müssen dann keine weiteren Komponenten zugegeben werden, welche z. B. lebensmittelhygienisch bedenklich sein könnten, weil die Mikro- oder Makroprofilierung gewollt ist und das drehende Teil über kleinste Kammern in der Oberfläche des Bauteiles verfügt, in denen immer zur Vermeidung des Trockenlaufes tröpfchenweise ein reibungsminderndes Medium vorrätig ist, welches auch das berührende Medium selbst sein kann.

Schichtdicke und Komponenten des Duroplastes einerseits und mechanisch auf dieses Beschichtungsverfahren abgestimmte Oberflächenvorbehandlungen oder vorlaufende Produktionsprozesse andererseits ermöglichen nun den Ausgleich von ungewollten Oberflächenrauhigkeiten und gleichzeitig den bewußten und dauerhaftem Erhalt von Profilierungen z. B. in Edelstahl durch dieses Verfahren in Kombination.

Der Ausgleich der Oberflächenrauhigkeiten verhindert dadurch auch einen frühen Verschleiß der betriebsbedingten Reibpartner. Eine Diffusion von Wasserdampf bzw. atomaren Wasser H₂ oder schädigendem Sauerstoff O₂ wird auch dann noch vermieden, wenn entsprechend beschichtete Bauteile dann betriebsbedingten Schwingungen, elastischen oder z. Teil auch plastischen Verformungen auch in anderen Öffnungen oder Hohlräumen ausgesetzt werden.

Damit die erwünschte Vernetzung schnell erfolgt, können mindestens die beschichteten Teile soweit erwärmt werden, daß andererseits metallurgisch keine Veränderungen eintreten. Vorzugsweise wird eine Schichtdicke von 250 µm angestrebt und eine Erwärmung bis 550 K.

Nach dem erfindungsgemäßen Gedanken kann ganz besonders vorteilhaft ein in Maschinen drehendes Teil z. B. zum Bewegen von flüssigen oder pastösen Medien insbesondere eine Wendel/Rotor mit Antriebskopf und dessen Kuppelstange, Antriebswelle und Gelenke hergestellt werden, bei dem die Oberflächenbereiche des im Elastomer/Gummi drehenden Abschnittes gleitend geführt werden, bei dem die glatte oder profilierte Oberfläche in der Innenoberfläche des zugehörigen Führungsteils permanent dichtend gleitet und die Profilierung permanent erhalten bleibt, bei dem die außerhalb dieses im Führungsteil/Stator liegenden Abschnittes vorhandene, konstruktive Oberflächenstruktur ebenfalls durch Berührung mit aggressiven Medien vor Korrosion oder aber das sensible Medium selbst vor unedlem Metall und deren chemischen oder sonstigen Reaktionen geschützt wird, wobei auch die weiteren drehmomentübertragenden Komponenten und Bauteile im Aggregat diesen Schutz bieten oder geschützt werden, während auch die Antriebswelle vollständig mit einem Duroplast beschichtet ist und dadurch im Bereich einer Wellendichtung - insbesondere einer Stopfbuchse gegen die hohe Reibung und den hohen Verschleiß besser geschützt ist, wobei für zu schützende Teile bei höchster mechanischer Reibung mitvernetzende und oberflächenhärtende Komponenten gegen Verschleiß durch Abrasivität mitverwendet werden können.

Der besondere Vorteil liegt nun darin, daß aufgrund der funktionsfähigen Beschichtung mit einem besonderen Duroplast, Mitverwendung geeigneter Komponenten und einem angepaßten Herstellprozeß Bauteile insbesondere in Aggregaten innenliegende Bauteile explizit auch als gewendelte oder sonstwie vorgeformte Teile hergestellt werden können, die aufgrund ihrer Beanspruchung früher entweder aus Edelstahl oder aus Werkzeugstahl und mit Hartverchromung oder aus Gußeisen hergestellt werden mußten, nun aber auch aus anderen Stählen oder Metallen gefertigt werden können, die unabhängig von lebensmittelhygienischen oder reibungsbedingten oder sonstigen Anforderungen wie Säurebeständigkeit o dgl. gewählt bzw. hergestellt werden können.

Ein weiterer Vorteil einer solchen Beschichtung liegt darin, daß auch profilierte Fels- und Befestigungsnägel hergestellt werden können, die aufgrund ihrer diversen Korrosionsbeanspruchungen aus Sondermaterialien oder mit mehrfachem Korrosionsschutz versehen werden mußten. Diese Teile werden zusätzlich während des Versetzvorganges mechanisch beansprucht, wenn das Bauteil drehend in ein Loch eingeführt und dabei konventionelle Beschichtungen (z. B. galvanische Verzinkungen) abgerieben werden. Mit der Erfindung können solche Bauteile aus beliebigen Metallvariationen gemäß den Hauptgebrauchseigenschaften hergestellt werden und verfügen trotzdem über ausreichenden Schutz gegen mechanischen Abrieb an der Oberfläche und Schutz gegen diverse Korrosionserscheinungen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von sich in Maschinen und Aggregaten drehenden oder in anderen Öffnungen und Hohlräumen gedrehten Teilen, die teilweise oder vollständig gleitend in geometrisch angepaßten metallischen oder nichtmetallischen Körpern geführt werden, wobei die nicht oder teilweise nichtzylindrischen Konstruktionskonturen/Oberflächen dieser drehbaren Teile eine glatte oder aber eine mikro- oder auch makroprofilierte Oberfläche erhalten, welche teilweise oder vollständig dichtend im metallischen oder nichtmetallischen Körper druck-, abrieb- und korrosionsbeständig drehen oder gedreht werden und die zum Ende der Produktion mit Kunststoff beschichtet werden, der durch Erwärmung vernetzt, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein dreidimensional vernetzender Duroplastwerkstoff (Staub oder Pulver), weitere Komponenten enthaltend, von denen mindestens eine als mitvernetzend oder nicht mitvernetzend, in einer Schichtdicke von 50 bis 500 µm aufgetragen wird und mindestens das Duroplast anschließend durch Erwärmung vernetzt wird zur Verbesserung von Schmier- und Gleiteigenschaften.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl unbearbeitete als auch bearbeitete Konstruktionskonturen/Oberflächen an den drehbaren glatten oder profilierten Teilen beschichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren glatten oder profilierten Teile aus Guß, Edelstahl oder anderen Metallen und Legierungen bestehen können.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß jede zu beschichtende Fläche oder Teilfläche der drehbaren glatten oder profilierten Teile vor der Beschichtung gesandstrahlt oder gebürstet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung durch ausreichende Erwärmung der zu beschichtenden drehbaren glatten oder profilierten Teile vor der Beschichtung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vernetzung die beschichteten drehbaren glatten oder profilierten Teile auch zusammen mit der Beschichtung ausreichend erwärmt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung induktiv erfolgt.

8. Glatte oder profilierte drehbare Teile in Pumpen, die mit zu fördernden Medien in Kontakt gelangen und/oder gleitend in stehenden metallischen oder nichtmetallischen Bauteilen geführt werden, die mit Kunststoff beschichtet werden, der durch Vernetzung Makromoleküle gebildet hat, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein dreidimensional vernetzender Duroplaststaub oder -pulver in einer Dicke von 50-500 µm aufgetragen ist, enthaltend weitere Komponenten, von denen mindestens eine als mitvernetzende oder nichtmitvernetzende Komponente zur Verbesserung der Gleit- und Schmiereigenschaften beigegeben ist, wobei mindestens das Duroplast durch Vernetzung unter Erwärmung dreidimensional vernetzte Makromoleküle gebildet hat.

9. Glatte oder profilierte drehbare Teile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren glatten oder profilierten beschichteten Teile/Rotoren, Kuppelstangen, Antriebswellen in Pumpen aus Guß, Edelstahl oder anderen Metallen und Legierungen bestehen können.