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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anlagen zum Auftragen
von UberzUgen auf Werkstücke, insbesondere auf Detonationsanlagen zum Auftragen
von Uberzügen auf Werkstücke.
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Die Anlage kann im Maschinenbau, Gerätebau, Werkzeugiiiaschinenbau
und Flugzeugbau zum Auftragen von Schutzüberzügen auf die Oberflächen von metallischen
und keramischen Werkstücken verwendet werden, die während des Betriebs intensiven
zerstörenden Einwirkungen (der Erosion, dem abrasiven Verschleiss, der Korrosion)
ausgesetzt sind, sowie zur Kontrolle der Qualität von erzeugten Uberzügen, d.h.
zur Ermittlung verdeckter Fehler wie Poren, Ab schichtungen, Lücken eingesetzt werden.
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Es ist eine Detonationsanlage zum Auftragen von Uberzügen auf Werkstücke
bekannt, die ein Strahlrohr mit Zündkerze, einen mit diesem in Verbindung stehenden
Gasmischer mit Ventilen und einen ebenfalls mit ihm verbundenen Pulverdosierer sowie
ein Kommandogerät enthält, das mit den Ventilen des Mischers dem Dosierer und der
7#ündkerze elektrisch gekoppelt ist (siehe z ß. die US-PS Kr. 3884415, Kl. 239-79,
vom 20.Mai 1975).
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Diese Anlage ermbglicht lediglich das Auftragen von Überzügen, führt
jedoch deren Qualitätskontrolle nicht aus.
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Bekannt ist weiterhin eine Detonationsanlage zum Auftragen von Uberzügen
auf Werkstücke, die ein Kommandogerät enthält, das über schliessende Kontakte eines
elektromagnetischen Relais jeweils mit einer Zündkerze, Ventilen für die Zuführung
von Betriebsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch gekoppelt ist,
welcher ebenso wie die Zündkerze und der Mischer mit einem Strahlrohr verbunden
ist, das einen das Uberzugsmaterial enthaltenden Strom formiert und mit einem Fotogeber
mechanisch verbunden ist, welcher über einen Verstärker und einen Betriebsartenschalter
mit der
Wicklung des elektromagnetischen Relais elektrisch gekoppelt
ist (siehe z.B. die US-PS Nr. 4279383, K1.239-61, vom 21.Juli 1981).
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In der besagten Anlage ist der Fotogeber in bezug auf das Strahlrohr
derart angeordnet, dass seine optische Achse die Längsachse des Strahlrohrs in der
unmittelbaren Nähe seiner Mündungsfläche kreuzt.
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Bei der Arbeit dieser Anlage werden vom Kommandogerät elektrische
Impulse zur Betätigung der Ventile für die Zuführung von ßetriebsgasen des Mischers
sowie zur Steuerung des Dosierer und der Zündkerze erzeugt. Als Betriebsgase kommen
Brenngas, Oxydationsgas und Neutralgas zur Verwendung. Der Durchgang der vom Kommandogerät
kommenden Steuerimpulse wird durch vorangehende Erregung des elektromagnetischen
Relais gewährleistet. Dies wird durch Uberführung des Betriebsartenschalters in
eine Stellung erreicht, bei welcher die Speisespannung dem Relais unmittelbar zugeführt
wird.
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Der Einlauf der Steuerimpulse über die geschlossenen Kontakte des
Relais bewirkt ein Offnen der Ventile für die Zuführung von Brenngas und Oxydationsgas.
Beim Einströmen in den rV,ischer werden diese Gase vermischt und gelangen dann in
das Strahlrohr. Demselben wird aus dem Dosierer eine Teilmenge des Pulvers des aufzustäubenden
Materials zugeführt. Danach werden die vorgenannten Ventile geschlossen, während
das Ventil für die Zuführung von Neutralgas geöffnet wird. Mittels des durch dieses
Ventil zuströmenden Gases werden der Mischer und die diesen mit dem Strahlrohr verbindente
Haupt leitung durchgeblasen. Alsdann wird durch Speisung der zündkerze eine Explosion
des Gemisches ausgelöst, sodaß ein das Uberzugsmaterial enthaltender Strom formiert
wird.
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Hiernach wird mit einer gewissen Verzögerung das Ventil für die Zuführung
von Neutralgas geschlossen, und der vorstehend beschriebene Arbeitszyklus der Anlage
wiederholt sich.
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Bei den ersten Zyklen wird der Betriebsartenschalter von der Bedienungsperson
in eine Stellung umgelegt, bei welcher das elektromagnetische Relais an den Verstärker
angeschlossen wird Für den Fall, dass in dem durch das Strahlrohr formierten Strom
eine ausreichende und durch die Technologie vorgesehene Uberzugsmaterialmenge vorhanden
ist, ist die Intensität der Lichtstrahlung eine solche, dass das elektrische Signal,
welches von dem auf den Strom gerichteten Fotogeber erzeugt wird, den erregten Zustand
des elektromagnetischen Relais sichert.
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Wenn im Strom das Pulver fehlt oder seine Menge die durch die Technologie
vorgesehene Menge unterschreitet, so wird die Amplitude des Signals vom Geber kleiner
und das Relais geht in den nicht angeregten Zustand über. Hierbei werden seine schliessenden
Kontakte geöffnet, und das Auftragen des Uberzugs hört auf.
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Bei dieser Anlage findet die automatische Kontrolle der Menge des
Uberzugsmaterials statt, das im aus dem Strahlrohr ausfliessenden Strom enthalten
ist. Jedoch wird dabei keine Qualitätskontrolle des erzeugten Uberzuges (beispielsweise
die Ermittlung von verdeckten Fehlern) vorgenommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonationsanlage
zum Auftragen von Uberzügen auf Werkstücke zu schaffen, bei der eine Vorrichtung
zur qualitätskontrolle von Uberzügen auf Werkstücken vorgesehen wäre, was es gestatten
würde, die Qualitätskontrolle von Uberzügen durch Ermittlung von verdeckten Fehlern
wie Poren, Ab schichtungen, ~lücken durchzuführen.
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Diese wird dadurch gelöst dass in der Detonationsanlage zum Auftragen
von Uberzügen auf Werkstücke, die ein Kommandogerät enthalt, das über schliessende
Kontakte eines elektromagnetischen Relais jeweils mit einer Zündkerze, Ventilen
für die Zuführung von Betriebsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch
gekoppelt ist, welcher ebenso wie die Zündkerze und der
Mischer
mit einem Strahlrohr verbunden ist, das einen das Material des Werkstücküberzuges
enthaltenden Strom formiert und mit einem Fotogeber mechanisch verbunden ist, welcher
über einen Verstärker und einen Schalter der Betriebsart der Anlage mit der Wicklung
des elektromagnetischen Relais elektrisch gekoppelt ist, erfindungsgemäss eine Quelle
eineskontinuierlichen Hocht emperatur-Gasstromes vorgesehen ist, die am Strahlrohr
so befestigt ist, dass ihre Düse nach der Seite des auf dem Werkstück erzeugten
Uberzuges zur Erwärmung eines Einselabschnittes dieses Uberzuges gerichtet ist,
während der Fotogeber in bezug auf die Quelle des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes
unter einem gewissen Winkel derart angeordnet ist, dass die optische Achse des Fotogebers
die Längsachse dieser Quelle in der Ebene des von der Quelle des kontinuierlichen
Hochtemperatur-Gasstromes erwärmten Einzelabschnitts des Werkstücküberzuges kreuzt.
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Diese konstruktive Ausführung der Detonationsanlage gestattet es,
mit ihrer Hilfe Uberzüge aufzutragen und eine Kontrolle ihrer Qualität durchzuführen,
indem verdeckte Fehler ermittelt werden und eine Markierung aus einem in der Farbe
verschiedenen Uberzug auf den defekten Abschnitt aufgebracht wird. Bei Bedarf kann
dieselbe Anlage zum Entfernen des defekten Abschnittes benutzt werden. Dazu bringt
man in das Strahlrohr der Anlage ein Schleifpulver ein und formiert einen Strom,
dessen Einwirkung auf den defekten Uberzugsabschnitt die Entfernung desselben bewirkt.
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Somit bietet die vorgeschlagene Detonationsanlage die ,löglichkeit,
die Aufwendungen für die Defektoskopie von Uberzügen zu senken, die meit für die
Ermittlung von verdeckten Fehlern und deren Beseitigung zu verringern.
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Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines konkreten
Ausführungsbeispiels derselben und anhand einer #eichnung erläutert, in welcher
das Gesamtschema einer erfindungsgemässen Anlage zum Auftragen von
Uberzügen
auf Werkstücke dargestellt ist.
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Die erfindungsgemässe Anlage zum Auftragen von Uberzügen auf Werkstücke
enthält ein Kommandogerät 1, das über schliessende Kontakte 2, 3, 4 und 5 eines
elektromagnetischen Relais 6 jeweils mit einer Zündkerze 7, Ventilen 8, 9 und 10
für die Zuführung von Betriebsgasen - Brenngas (H2), Oxydationsgas (02) und Neutralgas
(N2) - eines Mischers 11 und mit einem Pulverdosierer 12 elektrisch gekoppelt ist.
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Die Zündkerze 7, der Mischer 11 und der Pulver dosierer 12 sind mit
einem Strahlrohr 13 verbunden, das einen Strom des Materials des Uberzuges 14 eines
Werkstücks 15 formiert. Als Werkstück 15 ist ein Element der Gleitringdichtung einer
Pumpe gezeigt. Es können jedoch auch Gleitlager, Schneidelemente von Fräsern zur
Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen behandelt werden.
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Am Strahlrohr 13 ist eine Quelle 16emBs kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes
(betrieben mit einem Gemisch von Oxydationsgas (01) und Brenngas (H2) befestigt,
derart, dass ihre Düse 17 zum Überzug 14 auf dem Werkstück 15 zur Erwärmung eines
Einzelabschnitts 18 dieses Uberzuges 14 gerichtet ist (in der Zeichnung sind der
Gasstrom und dementsprechend der Abschnitt 18 durch eine gestrichelte Linie angedeutet).
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In der hier beschriebenen Ausführungsvariante der erfindungsgemässen
Anlage sind die Längsachsen 19 und 20 jeweils des Strahlrohres 13 und der Quelle
16 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch eine andere relative Anordnung
von Strahlrohr und Quelle möglich.
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An der Quelle 16 ist unter einem gewissen Winkel in bezug auf diese
ein Potogeber 21 derart befestigt, dass er die Lichtstrahlung von dem zu erwärmenden
Einzelabschnitt 18 des Uberzuges 14 des Werkstücks 15 aufnimmt (die aufgenommene
Isichtstrahlung ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet).
Dazu
ist der Fotogeber 21 unter einem solchen Winkel in bezug auf
die Quelle 16 angeordnet, dass seine optische Achse 22 die Längsachse 20 der Quelle
16 des kontinuierlichen lIochtemperatur-Gasstromes in der Ebene des von dieser Quelle
16 erwärmten Einzelabschnitts 18 des Uberzuges 14 des Werkstücks 15 kreuzt.
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Es wurde eine Ausführungsvariante der erfindungsgemessen Anlage beschrieben,
bei der der Potogeber 21 an der Quelle 16 befestigt ist. Jedoch kann dieser Fotogeber
auch unmittelbar am Strahlrohr befestigt sein, aber in jedem Fall soll der Fotogeber
mit dem Strahlrohr mechanisch verbunden sein.
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Der Fotogeber 21 ist über einen Verstärker 23 und einen Schalter
24 der Betriebsart der ertindungsgemässen Anlage mit der Wicklung 25 des elektromagnetischen
Relais 6 elektrisch gekoppelt. Der Schalter 24 ist mit einer in der Zeichnung als
Klemme dargestellten Gleichspannungsquelle 26 verbunden.
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In der Zeichnung ist der Einzelabschnitt des Uberzuges 14 des Werkstücks
15 mit dem Bezugszeichen 27 versehen, der vom Strahlrohr 13 (durch gestrichelte
Linien angedeutet), durch den Strom des Materials des Uberzuges 14 getroffen wird.
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Das Arbeitsprinzip der erfindungsgemässen Detonationsanlage zum Auftragen
von Uberzügen auf Werkstücke besteht im folgenden.
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Den Betriebsartenschalter 24 der Anlage führt man in die Stellung
I über, schaltet das Kommandogerät 1 und einen (nicht gezeichneten) Antrieb zum
Bewegen des Werkstücks 15 ein.
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In der Stellung I des Schalters 24 wird der Wicklung 25 des elektromagnetischen
Relais 6 von der Quelle 26 Gleichspannung zugeführt. Dies führt zur Erregung des
Relais 6 und Erzeugung eines elektrischen Stromkreises über die schliessenden Kontakte
2, 3, 4 und 5. Dadurch gelangen die vom Konirnandogerät 1 erzeugten elektrischen
Steuerimpulse in einer vorgegebenen
Reihenfolge zu den Ventilen
8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen zum Mischer 11, zu dem Pulverdosierer
12 und der Kerze 7, wodurch diese ausgelöst werden. Hierbei öffnen sich zuerst die
Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas.
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Bei ihrem Gelangen in den Mischer 11 werden diese Gase vermischt und
dann dem Strahlrohr 13 zugeführt. Mit einer gewissen Verzögerung in bezug auf die
Ventile 8 und 9 spricht der Dosierer 12 an. Alsdann wird der Dosierer 12 ausgeschaltet
und werden die Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas geschlossen,
aber es öffnet sich das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas. Infolgedessen
wird aus dem Mischer 11 und der diesen mit dem Strahlrohr 13 verbindenden Hauptleitung
das explosive Gemisch des Brenn-und des Oxydationsgases verdrängt.
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Dann wird eine Explosion des Gemisches im Strahlrohr 13 initiiert,
was zum Formieren in ihm eines Stroms von Gemischdetonationsprodukten führt, welcher
das Pulver des Materials des Uberzuges 14 enthält. Die Bildung des Uberzuges 14
auf dem Werkstück 15 geschieht beim stoßartigen Auftreffen der in den Gemischdetonationsprodukten
erwärmten Pulverteilchen Hiernach wird das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas
geschlossen, und der oben beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich.
Das Ergebnis dieses Arbeitsablaufs ist die Bildung des Uberzuges 14 auf der Oberfläche
des Werkstücks 15.
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Die mit Hilfe der Detonationsanlage aufgetragenen Uberzüge weisen
in der Regel eine ausgezeichnete Adhäsion auf und enthalten keine Defekte.
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Im Falle, dass Werkstücke verwendet werden, die eine Härte von über
55 HRC-Einheiten haben, oder falls auf der Oberfläche von Werkstücken dicke Oxidhäute
oder andere Uberzüge vorhanden sind, ist das Auftreten von Mängeln der mittels der
Detonationsanlage aufgetragenen UberzÆe möglich. In diesem Fall ist eine Kontrolle
der Qualität von Uberzügen zweckmässig. Dazu legt man
den Betriebsartenschalter
24 der Anlage in die Stellung II um, schaltet das Kommandogerät 1 ein, führt das
Brenn- und das Oxydationsgas der Quelle 16 des kontinuierlichen llochtemperatur-Gasstromes
zu und erzeugt einen Strom, wodurch das durch die Düse 17 auss trömende Gemisch
entzündet wird.
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Ausserdem sorgt an für die gleichmässige Bewegung deu Werkstücks
15 mit dem Ueberzug 14 in der auf der Zeichnung durch einen Pfeil A angedeuteten
Richtung und bringt in den Dosierer 12 ein Pulver ein, aus dem ein Uberzug erzeu>,t
wird, der sich in der Farbe von dem früher aufgetragenen Uberzug 14 unterscheidet.
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Für den Fall, dass sich im Wirkungsbereich der Quelle 16 ein fehlerfreier
Abschnitt des Uberzuges 14 befindet, wird dieser Abschnitt des Uberzuges 14 nicht
besonders stark erwärmt wegen einer intensiven Ableitung der ihn beaufsch1agenden#Varme
in das werkstück 15.
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Gelangt aber in den Wirkungsbereich der Quelle 16 des Hochtemperatur-Gasstromes
ein Abschnitt des Uberzuges 14, der einen Defekt (Abschichtung am l;Verkstück 15,
Haftfehler in Form von schlecht kontaktierenden Schichten des Uberzuges 14), so
verschlechtern sich stark die Verhältnisse der Wärineableitung von der Oberfläche
des Uberzuges 14 in das Werkstück 15, und der Abschnitt des Uberzuges 14 über dem
Defekt wird erheblich erwärmt.
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Hierbei wird er zu einer Quelle der Lichtstrahlung, die vom wotogeber
21 aufgenommen wird. Das vom T'otogeber 21 kommende elektrische Signal wird durch
den Verstärker 23 verstärkt, der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 zugeführt
und ruft die Erreizung des letzteren hervor. Dies führt zum Schliessen der Kontakte
2, 3, 4 und 5 des Relais 6 und zum Auslösen der Ventile 8, 9 und 10 für die Zuführung
von Betriebsgasen de Mischers 11, des Dosierers 12 und der Zündkerze 7 in der vorstehend
beschriebenen Reihenfolge. Während der Zeit, die zum Füllen des Strahl-
rohres
13 mit dem aus Oxydations- und eduktionsgas bestehenden Gasgemisch, zum Zuführen
des pulvers aus dem Dosierer 12 ins Strahlrohr 13, zum Durchblasen des Mischers
11 mit Neutralgas und Zünden einer Explosion mittels der Zündkerze 7 erforderlich
ist, verlagert sich der defekte Abschnitt des Uberzuges 14 aus dem Wirkungsbereich
der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes in den Wirkungsbereich
des Stroms des iviaterials des Uberzuges 14, welcher vom Strahlrohr 13 formiert
wird. im Ergebnis wird auf den defekten Abschnitt des Uberzuges 14 ein neuer Uberzug
in Form einer Markierung aus einem Material aufgetragen, das sich nach seiner Farbe
unterscheidet.
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Die vorgeschlagene Detonationsanlage zum Auftragen von Uberzügen
auf Werkstücke gestattet es, ausser ihrer Hauptzweckbestimmung verdeckte Fehler
von Uberzügen (die nicht nur mit Itilfe der in Rede stehenden Anlage, sondern auch
durch andere Mittel aufgetragen sind) zu ermitteln, Markierungen auf defekte Abschnitte
aufzubringen, defekte Uberzüge zu entfernen und fehlerfreie Uberzüge auf diese Stellen
aufzutragen.
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Solche umfassende Möglichkeiten der Detonationsanlage erlauben es,
eine hohe Qualität von mit ihrer Hilfe aufgetragenen Uberzügen zu garantieren.
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