DE3247134A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten der innenflaeche von rotationssymmetrischen hohlkoerpern mit einer verschleissfesten beschichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten der innenflaeche von rotationssymmetrischen hohlkoerpern mit einer verschleissfesten beschichtung

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DE3247134A1 DE19823247134 DE3247134A DE3247134A1 DE 3247134 A1 DE3247134 A1 DE 3247134A1 DE 19823247134 DE19823247134 DE 19823247134 DE 3247134 A DE3247134 A DE 3247134A DE 3247134 A1 DE3247134 A1 DE 3247134A1
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche
  • von rotationssymmetrischen Hohlkörpern mit einer verschleißfesten Beschichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Innenfläche von rotationssymmetrischen Hohlkörpern, insbesondere Rohren, aus einem metallischen Grundwerkstoff, mit einem verschleißfesten Werkstoff, insbesondere aus einem Metall, einer Metall-Legierung oder einer Mischung von Metallen und/oder Metall-Legierungen, bei dem der Hohlkörper mit horizontal ausgerichteter Achse gedreht wird, dabei der Beschichtungs-Werkstoff in Granulat- oder Pulverform auf die Innenfläche des Hohlkörpers aufgeschleudert oder als Blechmantel anliegend eingebracht wird und danach der Beschichtungs-Werkstoff durch Erhitzung auf den Grundwerkstoff des Hohlkörpers aufgeschmolzen wird.
  • Sie bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Beschichtungsverfahrens.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Innenbeschichten bzw. Innenplattieren von rotationssymmetrischen Hohlkörpern besteht darin, daß man den Beschichtungs-Werkstoff in Pulver- bzw. Granulatform in das Innere des in Rotation befindlichen Hohlkörpers einbringt. Dabei wird der Beschichtungs-Werkstoff unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte auf der Innenfläche des Hohlkörpers niedergeschlagen, und zwar mit einer Schichtdicke, die je nach Einsatz und Bedarf gewählt werden kann. Nach dem Niederschlagen des Beschichtungswerkstoffs auf der Innenfläche des Hohlkörpers wird dieser von außen her auf eine derartige Temperatur erhitzt, daß der Beschichtungs-Werkstoff in schmelzflüssigem Zustand gebracht wird, so daß sich dieser auf diese Weise mit dem Grundwerkstoff des Hohlkörpers metallurgisch verbindet (vgl. z.B. US-PS 2 880 109).
  • Eine zweite bekannte Arbeitsweise besteht darin, daß man in das Innere des zunächst vertikal angeordneten Hohlkörpers den schmelzflüssigen Beschichtungs-Werkstoff eingießt, danach den Hohlkörper horizontal ausrichtet und in dieser Stellung dreht, so daß sich der schmelzflüssige Beschichtungs-Werkstoff auf der Innenfläche des Hohlkörpers möglichst gleidhmäßig verteilt und mit dem Grundwerkstoff legiert.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser beiden bekannten Beschichtungsverfahren besteht darin, daß der Grundwerkstoff des Hohlkörpers einer erheblichen und länger andauernden Erhitzung unterliegt. Bei dem ersten bekannten Verfahren ist dies durch die Erhitzung von außen bedingt. Bei der zweiten Arbeitsweise erfolgt dies durch Einwirkung des hocherhitzten, schmelzflüssigen Beschichtungs-Werkstoffs. Diese Temperaturbeanspruchung des Hohlkörpers führt zu einer unerwünschten Gefüge-Änderung des Grundwerkstoffs, der insbesondere grobkörniger wird. Ferner ist es mit den herkömmlichen Verfahren nicht möglich, den auf die Innenfläche des zu bearbeitenden Hohlkörpers aufgebrachten Beschichtungs-Werkstoff gesteuert abzukühlen bzw. die Beschichtung gezielt abzuschrecken oder in der Vorrichtung, in der die Beschichtung erfolgt, zugleich nachträglich eine Wärmebehandlung der Beschichtung durchzuführen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Beschichtungsverfahren dahingehend weiterzubilden, daß eine ungünstige Beeinflussung oder Veränderung des Grundwerkstoffs des bearbeiteten Hohlkörpers vermieden wird, sich aber dennoch aber eine am Grundwerkstoff festhaftende Innenbeschichtung bei beliebigen Abmessungen der zu plattierenden Hohlkörper ergibt.
  • Diese Aufgabe wird bei dem vorausgesetzten Verfahren dadurch gelöst, daß die Erhitzung des Beschichtungs-Werkstoffs mit einem in das Innere des Hohlkörpers eingebrachten Heizmedium und einer zeitlichen Temperaturerhöhung im Bereich von ca. 200C/s bis ca. 10000C/s, vorzugsweise ca. 500C/s, erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich danach durch zwei Maßnahmen aus, nämlich durch eine Erhitzung des Beschichtungs-Werkstoffs des zu beschichtenden Hohlkörpers, die einerseits von innen und andererseits stoß- bzw. schlagartig erfolgt.
  • Wie praktische Durchführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt haben, wird bei Anwendung dieses Verfahrens eine nennenswerte Temperaturbelastung des Grundwerkstoffs des zu plattierenden Hohlkörpers vermieden, so daß ungünstige Beeinflussungen oder Gefügeveränderungen im Grundwerkstoff dieses Hohlkörpers nicht eintreten. Das erfindungsgemäße Verfahren führt ferner zu einer innigen und hochbelastbaren Verbindung des Beschichtungs-Werkstoffs mit dem Grundwerkstoff des Hohlkörpers, so daß sich insgesamt eine hochverschleißfähige Plattierung des entsprechend bearbeiteten Hohlkörpers ergibt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich deshalb mit Vorzug hochverschleißfeste Rohre für Extruder von Kunststoffverarbeitungsmaschinen herstellen. Die Beanspruchung dieser Extruder steigt bekanntlich im Zusammenhang mit der Fortentwicklung gefüllter Kunststoffe erheblich.
  • Die erfindungsgemäß angewandte Stoßerhitzung von innen her führt neben der Vermeidung ungünstiger metallurgischer Veränderungen des Grundwerkstoffs ferner zu einer erhöhten Gleichmäßigkeit der Schmelzung und Legierung des Beschichtungs-Werkstoffs sowie zu einer gleichmäßigen und glatten Ausbildung der Oberfläche der Beschichtung.
  • Die erfindungsgemäße Stoßerhitzung von innen her kann sowohl durch eine elektrisch arbeitende Heizvorrichtung als auch durch ein hocherhitztes Gas bewirkt oder durch die Anwendung eines Laserstrahls erreicht werden.
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren eignet sich auch mit Vorteil zum Regenerieren von z.B. Zylinderrohren, deren Beschichtung verschlissen ist.
  • Zweckmäßige Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
  • Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Beschichtungs-Werkstoff mittels einer in das Innere des Hohlkörpers eingeführten Pulverspritzvorrichtung, gegebenenfalls unter entsprechender Axialverschiebung und Rotation dieser Vorrichtung, auf die Innenfläche des Hohlkörpers aufgetragen werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann danach gegebenenfalls eine herkömmliche Pulverspritzvorrichtung eingesetzt werden.
  • Auch kann der Beschichtungs-Werkstoff als an der Innenfläche des Hohlkörpers anliegender Blechmantel eingebracht werden.
  • Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, daß der Hohlkörper nach dem Beschichtungsvorgang einer regelbaren Abkühlung mittels einer entsprechend steuerbaren Heizvorrichtung oder eines Kühlgases unterworfen wird. Damit kann also noch eine Temperaturbehandlung der Plattierungsschicht vorgenommen werden, um diese entsprechend den Anforderungen, z.B. in bezug auf Härte bzw. Oberflächengüte, einzustellen.
  • Um eine besonders innige Verbindung des Beschichtungs-Werkstoffes mit dem Grundwerkstoff einerseits und eine sehr gleichmäßige und glatte Beschichtung andererseits zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß während des Beschichtungsvorgangs im Inneren des Hohlkörpers ein inertes oder neutrales Gas oder ein Gemisch aus derartigen Gasen unter einem regelbaren Druck von ca. 0,5 bar bis ca. 50 bar eingebracht ist. Insbesondere hohe Drücke, die zu diesem Zweck dienen, sind nur aufgrund der erfindungsgemäß eingesetzten Stoßerhitzung von innen her möglich, weil bei einer Erhitzung von außen die Festigkeit des Hohlkörpers temperaturbedingt soweit abnimmt, daß ein Aufblähen bzw. Verformen des Hohlkörpers nicht auszuschließen ist.
  • Als Gase kommen infrage Argon, Helium, Stickstoff oder Wasserstoff oder Gemische hiervon. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, die Gase im hochvorgewärmten Zustand in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkörpers einzubringen. Dabei kann die Gasmenge stationär in das Innere des Hohlkörpers eingebracht werden oder die Gase können den Hohlkörper während des Bearbeitungsvorganges durchströmen.
  • Zweckmäßigerweise wird eine inerte oder neutrale Gasatmosphäre im Innern des Hohlkörpers schon vor dem Beginn des Schmelzens ds Beschichtungs-Werkstoffes erzeugt, so daß die Bildung einer Oxidationsschicht auf dem Beschichtungswerkstoff verhindert wird.
  • Alle diese Maßnahmen führen dazu, daß Nachbearbeitungen des nach dem erfindunysgemäßen Verfahren hergestellten Hohlkörpers weitgehend nicht erforderlich sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens-besteht darin, daß zur nachträglichen Aufhärtung der Beschichtung stickstoff- oder kohlenstoffhaltige Gase eingeführt oder pulverförmige Komponenten von Hartstoffpartikeln mit dem Beschichtungs-Werkstoff verbunden werden.
  • Sämtliche dieser Verfahrensvorgänge können zweckmäßigerweise auf einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden, so daß es im Gegensatz zu den bekannten Arbeitsweisen nur einmal erforderlich-ist, die zu bearbeitenden Hohlkörper in der Vorrichtung einzuspannen und dort zu zentrieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren verringert also auch den apparativen Aufwand und führt zu verkürzten Bearbeitszeiten.
  • Wird für die stoßartige Erhitzung ein Laserstrahl verwendet, so ist die Strahlenquelle außerhalb des Zylinders positioniert und der Strahl wird mittels eines entsprechend bewegten Spiegels auf die Werkstückoberfläche gelenkt.
  • Es kann aber auch zweckmäßig sein, den Laserstrahl selbst nicht zu bewegen und dafür vielmehr das Werkstück entsprechendzu bewegen, d.h. axial zu verschieben und zu drehen.
  • Falls die erfindungsgemäß angewendete Stoß erhitzung von innen mittels einer elektrischen Heizvorrichtung bewirkt werden soll, ist eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung als elektrische Widerstands-Heizanordnung ausgebildet ist, deren Heizleiter durch elektrisch leitendes Draht- oder Bandmaterial aus Grafit gebildet sind, das auf einem Stab oder Rohr in ein- oder mehrlagiger oder partieller Anordnung aufgebracht ist.
  • Um mit ein- und derselben Anordnung sowohl die Erhitzung des Beschichtungs-Werkstoffes zu erreichen und zugleich das gewünschte Gas in den Bearbeitungsraum einzuführen, ist es zweckmäßig, daß die Heizvorrichtung mit einem mit Durchtrittsöffnungen versehenen Rohr kombiniert ist, das in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkörpers abdichtend einführbar ist und an einem Ende geschlossen und am anderen Ende als Zuleitung für ein Gas ausgebildet ist.
  • Eine weitere vorrichtungsmäßige Maßnahme, die dem Zweck dient, eine gleichmäßige Verteilung der Wärme während des Plattierungsprozesses zu erreichen und damit unerwünschte partielle Gefügeänderungen zu vermeiden, besteht darin, daß die Vorrichtung ein abgeschlossenes Gehäuse umfaßt, in das der Hohlkörper zur Bearbeitung einbringbar ist, das an der Rotation des Hohlkörpers teilnimmt und gegebenenfalls mit einem Isoliermantel, z.B. aus Glaswolle, versehen ist.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen der relevanten Vorrichtungsteile zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Figuren.
  • Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Axialschnitt, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer möglichen Ausbildung einer Heizvorrichtung für die erfindungsgemäß angestrebte Stoß erhitzung eines Hohlkörpers von innen her, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Heizvorrichtung gemäß Fig. 2, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der die Innenfläche eines Hohlkörpers abschnittsweise beschichtet werden kann, und Fig. 5 eine schematische Darstellung der Durchführung der erfindungsgemäßen Stoßerhitzung von innen her mittels einer Laserstrahl-Quelle.
  • Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens ein Gehäuse 1, in das der zu bearbeitende Hohlkörper 4 in noch näher zu beschreibender Weise für den Bearbeitungsvorgang eingebracht wird.
  • Dieses Gehäuse 1 besteht entweder aus einem selbst gutisolierenden Werkstoff, z.B. Keramik, oder weist einen besonderen Isoliermantel 2, z.B. aus Glaswolle, auf. Das Gehäuse 1 dient dazu, eine regelbare Steuerung des Abkühlvorgangs des schon mit der Innenbeschichtung versehenen Hohlkörpers 4 zu erreichen.
  • An den beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 ist je ein Klemmbacken 3 angeordnet. Zwischen diesen beiden Klemmbacken 3 wird der zu bearbeitende rotationssymmetrische Hohlkörper 4, im vorliegenden Fall ein Rohr, eingespannt.
  • Die Klemmbacken 3 können mit dem Gehäuse 1 formschlüssig und lösbar verbunden sein. Mit den Klemmbacken 3 wirken Drehbacken 5 zusammen, die wiederum mit einer Antriebsquelle kuppelbar sind, so daß das Gehäuse 1 und mit diesem der Hohlkörper 4 um die horizontal ausgerichtete Achse drehbar sind.
  • Die Klemmbacken 3 eisen eine miteinander und mit der Drehachse fluchtende Durchgangsbohrung 3a auf, durch die eine insgesamt mit 6 bezeichnete Heizvorrichtung in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkörpers 4 zentral einbringbar ist.
  • Die Heizvorrichtung 6 umfaßt dabei ein Rohr 7, auf das wendelförmig ein elektrischer Widerstands-Heizleiter 8 aufgebracht ist. Die Aufbringung erfolgt zweckmäßigerweise elektrisch isolierend. Das Rohr 7 selbst ist in seiner Einsatzstellung an seinen beiden Enden in ortsfesten Klemmbacken 9 gelagert.
  • Das Rohr 7 ferner weist zwischen den Wendeln des Heizleiters 8 befindliche Bohrungen oder Schlitze 7a auf.
  • Durch diese Schlitze kann sowohl der pulverförmige Beschich- tungs-Werkstoff als auch Gas in noch näher zu beschrei- bender Weise in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkör- pers 4 eingebracht werden. Hierfür ist das eine Ende des Rohrs zum Eintritt dieser Medien offen, während das ande- re Endes des Rohrs geschlossen ausgebildet ist.
  • Falls während des Bearbeitungsvorgangs Gas in das Gehäuse 1 eingebracht wird und deshalb dieses gasdicht ausgelegt sein muß, ist natürlich die Anlage zwischen den Klemmbacken 3 und den Drehbacken 5 einerseits und den diesbezüglichen Flächen des Gehäuses 1 andererseits entsprechend dichtend ausgebildet. Zusätzlich können noch an der Außenseite der Drehbacken 5 Dichtscheiben 10 vorgesehen sein.
  • Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist unter Berücksichtiguny des erläuterten Verfahrens im wesentlichen die folgende.
  • Zuerst wird der zu bearbeitende Hohlkörper 4 in das Gehäuse 1 eingeschoben, wozu zumindestens auf einer Seite des Gehäuses die Klemmbacke 3 und die Drehbacke 5 entfernt worden sind. Nach erneutem Anbringen dieser Bauteile wird der Hohlkörper 4 zwischen den Klemmbacken 3 so zentriert, daß die Achse des Gehäuses und damit die Drehachse mit der Achse des Hohlkörpers 4 zusammenfällt.
  • Danach wird das Gehäuse 1 und mit diesem der Hohlkörper 4 in Drehung gesetzt. Bei drehendem Hohlkörper 4 wird der Beschichtungs-Werkstoff auf die Innenfläche des Hohlkörpers 4 unter der Wirkung der Zentrifugalkraft aufgetragen. Dies kann mittels einer speziellen, in das Innere des Hohlkörpers eingeführten Vorrichtung erfolgen oder aber auch über das Rohr 7, das dann ebenfalls entsprechend in das Innere des Hohlkörpers'eingeführt wird. Auch ist erfindungsgemäß möglich, das Pulver vor dem Einbau des Hohlkörpers einzubringen.
  • Danach erfolgt bei sich weiter drehendem Hohlkörper das Schmelzen des auf die Innenfläche aufgebrachten Beschichtungs-Werkstoffs. Dies wird mittels der Heizvorrichtung 6 erreicht. Diese Heizvorrichtung erzeugt hierfür Temperaturen und Wärmemengen, die gewährleisten, daß die gewünschte Stoß erhitzung bei einer zeitlichen Temperaturerhöhung im Bereich von ca. 200C/s bis ca.
  • 10000C/s erzielt wird. Die Temperaturen sind z.B.
  • mindestens 11000C bis 12000C. Für die angestrebten Temperaturen, zeitlichen Temperaturerhöhungen und Wärmemengen ist natürlich die Heizvorrichtung 6 entsprechend bemessen und regelbar. Die Übertragung der Wärme von der Heizvorrichtung 6 auf den Beschichtungs-Werkstoff erfolgt in erster Linie durch Strahlung.
  • Im Ergebnis wird der Beschichtungs-Werkstoff schlagartig geschmolzen. Er legiert sich dabei mit dem Grundwerkstoff des Hohlkörpers, so daß die gewünsche Panzerbeschichtung, in der Fig. 1 mit4a bezeichnet, auf der Innenfläche des Hohlkörpers 4 entsteht. Bei dieser Verfahrensweise erfährt der Grundwerkstoff des Hohlkörpers 4 keine nennenswerte Temperaturerhöhung, so daß eine Gefügeschädigung bzw. -änderung des Grundwerkstoffs vermieden wird.
  • Damit die den genannten Temperaturen ausgesetzten Bauteile der Vorrichtung, z.B. das Rohr 7, diese Temperaturbelastungen tatsächlich ertragen, sind diese Bauteile aus einem hochschmelzenden und nicht oxidierenden Material, z.B. Keramik, Nickel oder deren Legierungen, hergestellt.
  • Eine weitere Verbesserung der Wirkung der vorstehend erläuterten stoßartigen Innenerhitzung unter schlagartiger Überführung des Beschichtungs- bzw.
  • Plattierungs-Werkstoffs in den geschmolzenen, legierungsfähigen Zustand wird dadurch erreicht, daß man im Innenraum des Hohlkörpers 4 eine- inerte oder neutrale Atmosphäre durch Einführen eines entsprechenden Gases erzeugt, durch welche eine unerwünschte Oxidation des Beschichtungs-Werkstoffs verhindert wird. Die inerten oder neutralen Gase können von vorneherein den Innenraum des Hohlkörpers ausfüllen. Wirkungsvoller ist jedoch eine Arbeitsweise, bei der die Gase durch das Rohr 7 zugeführt werden, wozu dieses die schon geschilderten Bohrungen bzw. Schlitze 7a besitzt. Die Gase werden unter Druck zugeführt, der regelbar ist und in einem Bereich von ca.
  • 0,5 bar bis ca. 50 bar liegen kann. Zweckmäßigerweise können die Schutzgase in einen vorerhitzten Zustand, der ihre Temperatur der Temperatur der Innenheizeinrichtung anpaßt, gebracht werden. Auf diese Weise wirken die inerten oder neutralen Gase nicht nur oxidationshemmend, sondern sie egalisieren aufgrund des Drucks die Verteilung des geschmolzenen Beschichtungs-Werkstoffs und erzeugen eine porendichte, glatte Oberfläche der Beschichtung. Dadurch wird die Notwendigkeit späterer mechanischer Nachbearbeitungen, z.B. das Schleifen der Oberfläche der Beschichtung 4a, auf ein Minimum herabgesetzt.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man die eben aufgeschmolzene und mit dem Hohlkörper verbundene Beschichtung gesteuert abkühlen oder durch das Abschalten der Heizung und sofortiges Einblasen von kalten Gasen auch abschrecken kann. Damit wird die Diffusion der einzelnen Elemente sowohl in Richtung zum Grundwerkstoff als auch umgekehrt weitgehendst unterbunden. Eine andere Möglichkeit, den Diffusionsprozeß einzuschränken, besteht darin, daß man zunächst eine dünne Plattierungsschicht mit diffusionsträgen Komponenten (wie z.B. Legierungen mit Anteilen an Wolfram, Molybdän, Tantal usw.) aufträgt und anschließend die eigentliche verschleißfeste oder korrosionsbeständie Legierung wesentlich dicker aufschleudert.
  • Das beschriebene Verfahren ermöglicht es auch, die aufgetragene Plattierungsschicht zu härten. Dies kann entweder durch Einblasen eines stickstoff- bzw. eines kohlenstoffhaltigen Gases oder beider, in definierten Verhältnissen auf die ca. 400 bis 6000C warme Plattierungsschicht erfolgen. Auch ist durch das Anlegen eines Spannungsfeldes eine Ionitrierung der Innenfläche möglich. Andererseits können mit einem Inert- oder Behandlungsgas feinpulverige Hartstoffsubstanzen (wie z.B. A1203, WC, ZrO2, Diamant, usw.) eingeführt und unter leichtem Gasdruck in die noch plastische Plattierungsschicht eingebettet werden.
  • Eine weitere Ausbildung der Heizvorrichtung, die bei dem zur Rede stehenden Verfahren angewendet werden kann, ergibt sich aus den Fig. 2 und 3. Die Heizvorrichtung ist dabei insgesamt mit 16 bezeichnet. Diese zeigen ein Rohr 11 vergleichbar dem schon beschriebenen Rohr 7. Das Rohr 11 weist ebenfalls Schlitze zum Einbringen des Beschichtungs-Werkstoffs oder von Gas in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkörpers 4 auf. An der Mantelfläche des Rohrs 11 sind achsparallel verlaufende Heizstäbe 12 aus Grafit angeordnet. Durch entsprechende Wahl des Außendurchmessers des Rohrs 11 kommen die Heizstäbe 12 in dem gewünschten Abstand zur Innenfläche des zu bearbeitenden Hohlkörpers 4 zu liegen.
  • Wenn Hohlkörper mit konischen Innenflächen beschichtet werden sollen, können z.B. die Heizstäbe 12 der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 entsprechend konisch verlaufend angeordnet werden, wozu ein Rohr mit einer entsprechenden äußeren Mantelfläche eingesetzt wird.
  • Die eigentliche Heizvorrichtung, z.B. in Form der Heizstäbe 12, kann auch axial verschieblich auf dem Rohr 12 angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, nach dem Schmelzvorgang des Beschichtungs-Werkstoffs ausschließlich die Heizvorrichtung aus dem Inneren des zu bearbeitenden Hohlkörpers herauszuziehen, während das Rohr 12 noch im Hohlkörper 4 verbleibt, um über das Rohr weitere Medien auf die Beschichtung aufzubringen.
  • In der Praxis kommen auch Fälle vor, in denen zylindrische oder konische Innenflächen von Hohlkörpern nur partiell beschichtet bzw. plattiert werden sollen. Hierzu ist die in Fig. 4 schematisch dargestellte Vorrichtung gedacht.
  • Die Vorrichtung umfaßt ein zentrales<Rohr 13, das in schon geschilderter Weise der Gaszuleitung dient.
  • Parallel zu dem Rohr 13 verläuft ein Rohr 14, das an seinem inneren Ende in einer radial ausgerichteten Düse 14a endet. Über dieses Rohr wird der pulverförmige oder granulatförmige Beschichtungs-Werkstoff auf die Innenfläche des Hohlkörpers 4 aufgespritzt, wozu entweder das Rohr 14 allein oder gemeinsam mit dem Rohr 13 entsprechend gedreht und axial verstellt wird. Ferner ist auf dem Rohr 13 eine Heizvorrichtung 15 angeordnet, deren axiale Länge in etwa der axialen Erstreckung der aufzubringenden Teil-Beschichtung entspricht. Die Heizvorrichtung 15 ist ebenfalls axial in bezug auf den zu bearbeitenden Hohlkörper 4 einstellbar und auf diese Weise zu der Stelle des Hohlkörpers 4 zu bringen, die mit der Teilbeschichtung versehen werden soll.
  • Fig. 5 zeigt schematisch die Möglichkeit der Schlagerhitzung von innen mittels einer Laserstrahl-Quelle. Danach ist außerhalb des Hohlkörpers 4 und fluchtend mit dessen Achse eine Laserstrahlenquelle 20 vorgesehen. Innerhalb des Hohlkörpers 4 ist im Bereich dessen Achse und bevorzugt in einem Winkel von 450 ein Umlenkspiegel 21 angeordnet, der über einen Stab 22 mit einer nicht dargestellten Bewegungsvorrichtung verbunden ist, mittels der der Spiegel um dle Achse des Hohlkörpers 4 gedreht und längs dieser Achse bewegt werden kann. Auf diese Weise kann der Laserstrahl der Quelle 20 über die gesamte Innenfläche des Hohlkörpers 4 geführt werden, so daß der darauf aufgebrachte Beschichtungs-Werkstoff 4a schlagartig aufgeschmolzen werden kann.
  • Als Wärmequelle für das schlagartige Erhitzen kann aber auch ein Lichtbogen dienen, der zwischen einer Elektrode und der Werkstückinnenoberfläche gezogen wird. Man arbeitet also vergleichbar dem Wolfram-Inert-Gas (WIG)-Schweißen, bei dem ebenfalls zwischen einem Werkstück und einer nicht abschmelzenden Elektrode aus Wolfram ein Lichtbogen gezogen wird, der die für das Schweißen notwendige Energie liefert, das mit oder ohne Zusatzmaterial erfolgt. Bei dem angesprochenen Erhitzungsverfahren wird also die Elektrode mit der Stromzuführung über eine Hilfseinrichtung in das Innere des Rohrs eingeführt und darin entsprechend bewegt.

Claims (13)

  1. Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche von rotationssymmetrischen Hohlkörpern mit einer verschleißfesten Beschichtung Patentansprüche Pf\ ö Verfahren zum Beschichten der Innenfläche von rotationssymmetrischen Hohlkörpern, insbesondere Rohren, aus einem metallischen Grundwerkstoff, mit einem verschleißfesten Werkstoff, insbesondere aus einem Metall, einer Metall-Legierung oder einer Mischung von Metallen und/oder Metall-Legierungen, bei dem der Hohlkörper mit horizontal ausgerichteter Achse gedreht wird, dabei der Beschichtungs-Werkstoff in Granulat- oder Pulverform auf die Innenfläche des Hohlkörpers aufgeschleudert wird oder als Blechmantel eingelegt wird und danach der Beschichtungs-Werkstoff durch Erhitzung auf den Grundwerkstoff des Hohlkörpers aufgeschmolzen wird, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Erhitzung des Beschichtungs-Werkstoffs mit einem in das Innere des Hohlkörpers eingebrachten Heizmedium und einer zeitlichen Temperaturerhöhung im Bereich von ca. 200C/s bis ca. 10000C/s, vorzugsweise ca. 500C/s, erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Beschichtungs-Werkstoff mittels einer in das Innere des Hohlkörpers eingeführten Pulverspritzvorrichtung, gegebenenfalls unter entsprechender Axialverschiebung und Rotation dieser Vorrichtung, auf die Innenfläche des Hohlkörpers aufgetragen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Beschichtungs-Werkstoff als Blechmantel an den Hohlkörper anliegend eingebracht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Hohlkörper nach dem Beschichtungsvorgang einer regelbaren Abkühlung mittels einer entsprechend steuerbaren Heizvorrichtung oder eines Kühlgases unterworfen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß während des Beschichtungsvorgangs im Inneren des Hohikörpers ein inertes oder neutrales Gas oder ein Gemisch aus derartigen Gasen unter einem regelbaren Druck von ca. 0,5 bar bis ca. 50 bar eingebracht ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine bestimmte Gasmenge während des gesamten Beschichtungsvorgangs im Inneren des Hohlkörpers gehalten wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß während des Beschichtungsvorgangs das Innere des Hohlkörpers von Gas durchströmt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur nachträglichen Aufhärtung der Beschichtung stickstoff- oder kohlenstoffhaltige Gase eingeführt oder pulverförmige Komponenten von Hartstoffpartikel mit dem Beschichtungs-Werkstoff verbunden werden.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Heizvorrichtung als elektrische Widerstands-Heizanordnung (6; 16) ausgebildet ist, deren Heizleiter (8; 12) durch elektrisch leitendes Draht- oder Bandmaterial aus Grafit gebildet sind, das auf einem Stab oder Rohr (7; 11) in ein- oder mehrlagiger oder partieller Anordnung aufgebracht ist.
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z eic h n e t , daß die Heizvorrichtung (6) mit einem mit Durchtrittsöffnungen versehenen Rohr (7) kombiniert ist, das in das Innere des zu bearbeitenden Hohlkörpers abdichtend einführbar ist und an einem Ende geschlossen und am anderen Ende als Zuleitung für ein Gas ausgebildet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e ic h n e t , daß der Heizstab bzw. das Heizrohr (z.B. 7) zum Zweck des Temperaturausgleichs aus hochhitzebeständigem Werkstoff, z.B. Nickel oder Nickel-Chrom-Legierung besteht.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß für das Aufschmelzen ein Laserstrahl benutzt wird.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein abschließbares Gehäuse (1) vorgesehen ist, in das der Hohlkörper (4) zur Bearbeitung einbringbar ist, das an der Rotation des Hohlkörpers (4) teilnimmt und gegebenenfalls mit einem Isoliermantel (2), z.B. aus Glaswolle, versehen ist.
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