DE3414372C2 - Vorrichtung zur Detonations-Pulverbeschichtung von Oberflächen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Auftragen von Belägen durch Aufstäuben bei hohen Temperaturen, und zwar Anlagen zur Detonationsabreibbehandlung und zum Aufstäuben von Belägen auf Arbeitsflächen von Maschinenteilen und Mechanismen. Die erfindungsgemäße Anlage enthält ein mit einer Dosieranlage (2) für das Pulver eines aufzustäubenden Stoffes verbundenes Strahlrohr (1) und eine Gasmischkammer (3), die an einer Seite über eine Rohrschlange (4) mit dem Strahlrohr (1) und an der anderen Seite über Magnet-Ventile (5, 6, 7) mit Zuleitungsquellen (8, 9, 10) der entsprechenden Gase verbunden ist. Eine Zündkerze (11) ist im Einströmbereich des Gasgemisches in das Strahlrohr für die Auslösung der Detonation des Gasgemisches vorgesehen. Ein Steuersystem betätigt die Magnet-Ventile (5, 6, 7), die Dosieranlage (2) für das Pulver des aufzustäubenden Stoffes und die Zündkerze (11). Die Anlage ist zusätzlich mit einer Dosieranlage (12) für einen abreibenden Stoff und einem Strahlrohr (13) versehen, die miteinander verbunden sind, wobei das zusätzliche Strahlrohr (13) konzentrisch zu dem mit der Dosieranlage (2) für das Pulver des aufzustäubenden Stoffes verbundenen Strahlrohr (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verneinung zum Auftragen von Belägen durch Aufstäubung bei hohen Temperaturen, und zwar durch Detonaii nsabreibbehandlung und durch Aufstäuben von Beschichtungspulver auf Arbeitsflächen von Maschinenteilen und Mechanismen im Maschinenbau, im Schiffs- und Flugzeugbau und in der Leichtindustrie.

Die Verwendung von verschiedenen Schutz- und Spezialbelägen in der Industrie stellt eine der effektivsten Methoden der Erhöhung der Lebensdauer von Maschinen und Mechanismen und der Senkung des Metailaufwandes und ihrer Kosten dar.

Beschichtungen und Beläge können folgenden Zwekken dienen:

— Schutz von Konstruktionen vor der zerstörenden Einwirkung von heißen Gasströmen, Metalldämpfen, verschiedenen Schmelzen, sauren und alkalischen Lösungen und anderen aggressiven Medien;

— Schutz von Konstruktionen vor dem mechanischen Verschleiß bei verschiedenen Arten der Reibung und zur Verringerung der Reibung in bev/eglichen Bauteilen;

— Schutz von Werkstoffen vor Überhitzung und Festigkeitsverlust unter Einwirkung hoher Temperaturen;

— Erzeugung besonderer elektrischer, magnetischer oder optischer Eigenschaften der Werkstoffoberfläche:

— Erhöhung der Beständigkeit von Werkstoffen gegen die Einwirkung ionisierender Strahlung.

Zur Zeit sind folgende Methoden der Herstellung von Belegen aus metallischen und nichtmetallischen Stoffen bekannt und weit verbreitet: Diffusionssättigung, Gasflammen-, Flammen- und Deflagrationssättigung, Sättigung durch Oberschallgasstrom, üchtbogenmetallisierung, Abscheidung aus einer Gasphase, chemische Methoden und Auftragschweißen.

Wenn die Betriebsbedingungen der Maschinenteile Beläge mit bestmöglichen Eigenschaften erfordern, wie z. B. hohe Haftfestigkeit, minimale Porösität, Vermeidung wesentlicher Änderungen der physikalisch-mechanischen Werkstoff-Eigenschaften des beschichteten Werkstücks usw, führt Detonationsaufbestäiüung von ίο Belägen zu optimalen Ergebnissen. Dabei wird das Strahlrohr einer Detonationsanlage (Kanone) mit einem explosiven Gasgemisch (gewöhnlich Azetyien-Sauerstoff) gefüllt, in das Gasgemisch eine bestimmte Menge eines aufzustäubenden Stoffes aus einer Dosieranlage eingeführt und mit Hilfe einer Zündkerze durch ein vom Steuerblock ausgehendes Kommando das Gasgemisch zur Explosion gebracht Der durch die Detonation entstehende heiße Gasstrom strömt mit Überschallgeschwindigkeit und erwärmt und beschleunigt die Teilchen des im Gasstrom befindlichen Pulvers des aufzustäubenden Stoffes bis zum Auftreffen auf die Oberfläche des Werkstücks, wo durch Abbremsung ein schichtförmiger Belag entsteht Nach dem Durchblasen eines neutralen Gases (gewöhnlich Stickstoff) durch das Strahlrohr wird der ganze Prozeß in gleicher Reihenfolge wiederholt bis zum Entstehen eines Belages von bestimmter Dicke au' der zu behandelnden Oberfläche. Dieses unterbrochene Auftragen des Belages geschieht mit Hilfe eines automatischen Detonationskomplexes, der aus einer Detonationsanlage (Kanone), einem Sieuerblock und einem Pult für die Zuführung der Komponenten des explosiven Gasgemisches und eines neutralen Gases besteht.

Aus dem SU-Erfänderschein No. 605-361 ist eine Anlage zur Detonationsaufstäubung von Belägen bekannt, die ein Strahlrohr mit einer Zündkerze, eine Dosieranlage für das aufzustäubende Pulver und eine mit dem Strahlrohr durch eine Sicherungsrohrschlange und mit den Betriebsgasquellen über elektromagnetische Venti-Ie verbundene Gasmischkammer enthält Die Ventile sind in den zuführenden Hauptgaiieitungen installiert Durch den Steuerblock der Anlage wird ein periodisches Füllen des Strahlrohres mit den Betriebsgasen (Azetylen und Sauerstoff) durch öffnen der elektromagnetischen Ventile, die Zuführung einer Portion des aufstäubenden Pulvers aus der Dosieranlage in das Strahlrohr und die Auslösung der Explosion des Gasgemisches im Strahlrohr mit Hilfe der Zündkerze gewährleistet. Während der Detonation werden die Pulverieil- M chen im Gasstrom aus dem Strahlrohr geschleudert, treffen auf die am Ende des Strahlrohres gelegene Oberfläche des Werkstücks auf und bilden auf ihr eine Schicht des Belages.

In der Detonationsanlage existiert ein Rückkoppelungssteuerkreis, dessen Geber das Vorhandensein von Pulver in den Detonationsstoffen überwacht und die Anlage abschaltet, wenn sich in den Detonationsstoffen kein Pulver befindet.

Der auf diese Weise entstehende Belag entspricht mitunter jedoch nicht den Anforderungen, die an die Betriebseigenschaften der Werkstücke gestellt werden, da die Haftfestigkeit solch eines Belages mit der Oberfläche des Werkstücks ungenügend sein kann, falls das erforderliche Mikrorelief dieser Oberfläche fehlt. Daher muß zur Verbesserung der Haftung der Belüge die zu bestäubende Oberfläche des Werkstücks vorher aufgerauht werden. Eine Vereinigung der Abrcibhehandlung der Werkstückoberfläche mit dem Aufbringen

des Belages auf die Oberfläche führt in dieser Anlage nicht zum gewünschten Ergebnis, da die Teilchen des Abreibpulvers in einem Strahlrohr mit den Pulverteilchen des aufzustäubenden Stoffes vermengt werden und deren Anhaften an der zu bestäubenden Oberfläche verhindern, was zur Entstehung eines minderwertigen Belages führt und manchmal ganz dessen Entstehung verhindert

Bekannt ist auch eine Anlage zur Detonationsabreibbehandlung und zum Aufstäuben von Belägen (SU-Erfinderschein No. 4 30 215), die ein mit einer Dosieranlage für das Pulver eines aufzustäubenden Stoffes verbundenes Strahlrohr und eine Gasmischkammer aufweist, die an einer Seite durch eine Rohrschlange mit dem Strahlrohr und an der anderen Seite durch elektromagnetische Ventile mit der Zuleitungsquelle der Gase verbunden ist Eine Zündkerze zur Auslösung einer Detonation des Gasgemisches ist in der Zuführungszone des Gasgemisches in das Strahlrohr installiert, und ein Steuersystem betätigt die elektromagnetischen Ventile, die Dosieranlage und die Zündkerze. Diese Anlage mit nur einem Strahlrohr ermöglicht jedoch nicht eine gleichzeitige Abreibbehandlung und das Aufstäuben eines Belages auf die Werkstückoberfläche, da dabei die Teilchen des abreibenden Stoffes sich mit den Pulverteilchen des aufzustäubenden Stoffes vermengen und eine feste Haftung der Pulverteilchen des aufzustäubenden Stoffes an der Werkstückoberfläche verhindern.

Außerdem kommt es beim Auftragen leicht oxydierender Stoffe durch den Sauerstoff in den Detonationsstoffen zu einer Teiloxydation der aufzutragenden PuI-veri eilchen, und zwar um so mehr, je leichter und kleiner die Teilchen sind und je stärker ihre Oberfläche entwickelt ist Dabei werden sie in die Randzone des aus dem Strahlrohr austretenden Staubkegels getrieben, ordnen sich dadurch um den Aufstäubungsfleck herum an und bilden einen kranzartigen Belag aus Oxyden oder anderen Verbindungen des aufzustäubenden Stoffes. Diese Verbindungen verringern die Haftfestigkeit der folgenden Schichten des Belages mit der Unterlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detonationsaufstäubung von Belägen zu schuf fen, bei der eine hohe ökonomische Effektivität der Deionationsaufstäubung von Belägen und eine Qualitätserhöhung des Belages, insbesondere eine bessere Haftung, gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Anlage zur Detonationsabreibbehandlung und zur Pulverbeschichtung, die ein mit einer Dosieranlage für das aufzustäubende Pulver verbundenes Strahlrohr, eine Gasmischkammer, die an einer Seite mit einer Rohrschlange mit dem Strahlrohr und rn der anderen 3eite über elektromagnetische Ventile mit Zuleitungsquellen der Gase verbunden ist, eine in der Zuführzone des Gasgemisches in das Strahlrohr installierte Zündkerze zur Auslösung der Detonation des Gasgemisches und ein Steuersystem für die Magnetventile, die Dosieranlage und die Zündkerze enthält, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Dosieranlage für den abreibenden Stoff und ein Strahlrohr vorgesehen ist, die miteinander verbunden sind, wobei das zusätzliche Strahlrohr konzentrisch zu dem mit der Dosieranlage für den pulverförmigen aufzustäubenden Stoff verbundenen Strahlrohr angeordnet ist.

Die Erfindung gewährleistet eine Steigerung der ökonomischen Effektivität durch Vereinigung der Arbeitsvorgänge für die Aoreibbehandlung und die Pulverbeschichtung und außerdem eine Verbesserung der Qualität eier Beläge, weil die Teilchen des abreibenden Pulvers die Bildung eines Kranzes um den Aufstäubungsfleck verhindern.

In dem mit der Dosieranlage für das aufzustäubende Pulver verbundenen Strahlrohr können radiale öffnungen ausgeführt sein, die mit dem mit der Dosieranlage für den abreibenden Stoff verbundenen Strahlrohr in Verbindung stehen. Solch eine konstruktive Ausführung ermöglicht den Zustrom des explosiven Gasgemisches und des neutralen Gases in das mit der Dosieranlage für ίο den abreibenden Stoff verbundene Strahlrohr und eine Fortpflanzung der Detonation des explosiven Gasgemisches im Strahlrohr, die von der Zündkerze im Strahlrohr für das aufzustäubende Pulver ausgelöst worden ist

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, die schematisch die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detonations-Pulverbeschichtung zeigt

Die dargestellte Vorrichtung enthält ein mit einer Dosieranlagc 2 für das Beschichtungspulver verbundenes inneres Strahlrohr 1, eine Gasmkiiikammer 3, die an einer Seite über eine Rohrschlange 4 ,nit dem Strahlrohr 1 und an der anderen Seite über Magnet-Ventile 5, 6, 7 mit der Zuleitungsquelle 8, 9, 10 für ein neutrales Gas, Sauerstoff und Azetylen verbunden ist. Eine Zündkerze it ist im Einströmbereich des Gasgemisches in das Strahlrohr 1 installiert und dient zur Auslösung der Detonation des Gasgemisches. Eine Dosieranlage 12 für einen abreibenden Stoff ist mit einem äußeren Strahlrohr 13 verbunden das konzentrisch zu dem mit der Dosieranlage 2 für das Pulver des aufzustäubenden Stoffes verbundenen Strahlrohr 1 angeordnet ist. Ein Steuersystem 14 steuert die Betätigung der Magnet-Ventile 5, 6, 7 der Mischkammer 3, der Dosieranlage 2 und der Zündkerze 11. Im inneren Strahlrohr 1 sind radiale Öffnungen 15 ausgeführt, die seinen Innenraum mit dem Strahlrohr 13 verbinden.

Die impulsförmige Zuführung, eines neutralen Transportgases aus der Quelle 8 in die Dosieranlage 2 und 12 geschieht mit Hilfe von Magnet-Ventilen 16, 17, die ebenso wie die Ventile 5,6,7 und Zündkerze 11 von dem Steuersystem 14 gesteuert werden.

Ein zu beschichtendes Werkstück 18 wird in Pfeilrichtung A vor den Enden der Strahlrohre 1 und 13 von einem nicht abgebildeten Manipulator bewegt.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Auf ein im Steuersystem 14 erzeugtes Signal öffnen die Ventile 6, 7. Darauf bilden Azetylen und Sauerstoff, die von den entsprechenden Quellen 9,10 herkommen, in der Mischkammer 3 ein explosives Gemisch, da durch die Rohrschlange Ί in das Strahlrohr 1 und auch durch die Öffnungen 15 in das Strahlrohr 13 gelangt. Während die Strahlrohre 1 und i3 mit dem explosiven Gemisch ₆efüiit werden, wird das Pulver des aufzustäubenden Stoffes in das Strahlrohr 1 und ein abreibender Stoff in das Strahlrohr 13 eingeführt. Zu diesem Zweck werden für einige Zeit die Ventile 16, 17 der Dosieranlage 2, 12 geöffnet und dann geschlossen, wodurch das neutrals Gas in die Bunkrr der Dosieranlagen gelangt und das Pulver und den abreibenden Stoff in die entsprechenden Strahlrohre 1,13 trägt. Nach dem Füllen der Strahlrohre 1,13 mit dem explosiven Gemisch wsrdeii die Ventile 6,7 geschlossen, während das Ventil 5 geöffnet wird und die Innenräume der Mischkammr 3 und die Rohrschlange 4 mit einem r.citralen Gas durchblasen werden. Durch ein Signal vom Steuersystem 14 löst die Zündkerze 11 die Explosion des Gasgemisches in den Strahlrohren 1, 13 aus, und die entstehenden Detonationsstoffe

tragen das Pulver des aufzustäubenden Stoffes und des abreibenden Stoffes aus den entsprechenden Strahlrohren 1,13. Danach werden die Strahlrohre 1,13 über das geöffnete Ventil 5 einige Zeit lang mit dem Inert-Gas durchgeblasen. Nach Schließen des Ventils 5 wiederholt s sich der beschriebene Betriebszyklus der Vorrichtung.

Bei den ersten Schüssen entsteht in der Wirkungszone des Strahlrohres 1 ein Aufstäubungsfleck, während in der ringförmigen Wirkungszone des Strahlrohres 13 eine vorbereitende Abreibbehandlung eines Abschnittes der Oberfläche des Werkstücks 18 vorgenommen wird. Bei einer weiteren Bewegung des Werkstücks 18 durch den Manipulator wird darauf ein Belag aufgetragen infolge der Einwirkung des aus dem Strahlrohr 1 austretenden Pulvers des aufzustäubenden Stoffes. Dabei hat das Fehlen eines Kranzes um den Aufstäubungsfleck (der von der Oberfläche durch die Teilchen des abreibenden Stoffes vertrieben ist) einen günstigen Einfluß auf die Erhöhung der Haftfestigkeit des entstehenden Belages und folglich auch auf seine Qualität. Gleichzeiiig erhöht sich die ökonomische Effektivität des Vorgangs infolge des gleichzeitigen Ablaufs der Abreibbehandlung und der Detonationsaufstäubung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Detonations-Pulverbeschichtung von Werkstückflächen, bestehend aus

einem Strahlrohr (1), das mit einer Dosieranlage (2) für das Pulver eines aufzustäubenden Stoffes verbunden ist,

einer Gasmischkammer (3), die über eine Rohrschlange (4) mit dem Strahlrohr (1) verbunden ist,
Zuleitungsquellen (8,9,10) für die Betriebsgase, die über Magnetventile (5, 6, 7) mit der Mischkammer (3) verbunden sind,

einer Zündkerze (11), die im Einströmbereich des Gasgemisches in das Strahlrohr (1) installiert ist, und aus einem Steuersystem für die Magnetventile (5,6, 7), die Dosieranlage (2) und die Zündkerze (11),
gekennzeichnet durch eine Dosieranlage (12) für ein Pulver eines abreibenden Stoffes, die mit einem zum ersten Strahlrohr (1) konzentrisch angeordneten äaßeren Strahlrohr (13) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Dosieranlage (2) für das Pulver des aufzustäubenden Stoffes angeschlossene erste Strahlrohr (1) über radiale Öffnungen (15) mit dem mit der Dosieranlage (12) für das Pulver des abreibenden Stoffes verbundenen zweiten Strahlrohr (13) verbunden ist.