DE3437620A1

DE3437620A1 - Verfahren zum ausbessern einer fehlstelle in einer emailschicht

Info

Publication number: DE3437620A1
Application number: DE3437620A
Authority: DE
Inventors: Klaus 6904 Heidelberg Klamroth; Rolf 6834 Ketsch Lorentz; Karl 6836 Oftersheim Weissmann
Original assignee: Pfaudler Werke GmbH
Current assignee: Pfaudler GmbH
Priority date: 1984-10-13
Filing date: 1984-10-13
Publication date: 1986-04-24
Also published as: IT1182907B; FR2577241A1; IT8548656A0

Description

■-a-.: .··. .-DlPL-PHYS. F. ENDLICH

• ^patentanwalt 'e'uropean patent attorney

TELEFON: (0B9) 84 36 38 TELEX: 52 1730 pat· d CABLES: PATENDLICH GERMERIMG F. ENDLICH. POSTFACH 13 26. D-8034 GERMERING

BLUMENSTRASSE 8

D-8034 GERMERING 3. Okt.1984 E/m Meine Akte: P-5217

Anmelderin: Pfaudler-Werke AG, 6830 Schwetzingen

Verfahren zum Ausbessern einer Fehlstelle in einer Emailschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbesserung einer insbesondere durch eine Emailpore verursachten Fehlstelle in einer aus einer Grundemailschicht und einer Deckemailschicht bestehenden Emailschicht auf einem Apparatebauelement aus Trägermetall, bei dem ein die Fehlstelle umgebender Bereich bis zur Trägermetalloberfläche abgeschliffen und danach ein Ausbesserungsvorgang durchgeführt wird.

Die Korrosionsbeständigkeit eines mit einer Emailschicht versehenen Apparatebauelements beruht darauf, daß die Trägermetalloberfläche vollständig durch die Emailschicht abgedeckt ist. Tritt eine Pore in der Emailschicht auf, muß sie mit einem hochkorrosionsbeständigen Material verschlossen werden. Stellt sich das Reparaturproblem während der Fertigung, kann durch weitere Brennfahrten mit dem gesamten Werkstück eine solche Pore oder Schwachstelle mit artgleichem Email verschlossen werden. Liegt die Ursache für den Emailfehler tief in der Emailschicht oder gar im Trägermetall, muß mit drei bis vier zusätzlichen Bränden gerechnet werden.

Obwohl diese Reparaturmethode als optimal anzusehen ist, wird dabei noch als nachteilig angesehen, daß sie fast nur bei der Herstellung angewendet V/urden kann und außerdem ganz beträchtliche Kosten verursacht. Ein im Vergleich dazu einfacher und kostensparen'der durchführbares anderes bekanntes Verfahren zur Ausbesserung besteht darin, eine abgeschliffene Fehlstelle in der Emailschicht durch einteilige oder mehrteilige Schrauben oder verschraubte Platten zu verschließen. Das Material richtet sich nach dem vorgesehenen Einsatz. Tantal ist relativ teuer, jedoch fast universell auch unter

stärksten chemischen Bedingungen ähnlich wie Glasemail beständig. Legierungen auf der Basis von Platin oder Gold nehmen eine mittlere Stellung ein. Silber, Edelstphl, einige Nickel-Basislegierungen können ferner bei milder Beanspruchung wie z.B. in Polymerisatoren oder im Getränkesektor ausreichend sein. Zwi-schen Schraube und Email wird bei hoher chemischer Beanspruchung üblicherweise mit Scheiben aus Polytetrafluorethylen oder dergleichen Material abgedichtet. Bei geringer chemischer Beanspruchung ist es ferner möglich, Poren in der Emailschicht mit eingestemmtem Gold zu verschließen.

Alle bekannten Ausbesserungsverfahren mit nach dem Einbrand verschlossenen Poren weisen als Schwachstelle die Dichtung auf. Dadurch, daß z.B. das Dichtungsmaterial bei Temperatur- und Druckbeanspruchung fließt, daß es chemisch angegriffen wird, daß es für manche Chemikalien permeabel ist oder daß bei dichtungslosen Reparaturen Produkt entlang von Schliffverbindungen oder Gewindegängen entlang kriecht oder diffundiert, versagen die Reparaturstellen in der Regel früher als das Umgebungsmaterial. Es erfolgten deshalb seit vielen Jahren erhebliche Bemühungen, weitere Verbesserungen bei Reparaturverfahren der genannten Art zu erzielen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ausbesserung einer Fehlstelle in einer Emailschicht derart zu verbessern, daß die Reparatur möglichst wirtschaftlich, insbesondere mit möglichst wenigen Bränden. .. durchführbar ist, ohne daß die Beständigkeit der ausgebesserten Emailschicht relativ zu vergleichbaren bekannten Reparaturverfahren verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit einem derartigen Verfahren kann im Vergleich zu dem bekannten optimalen Verfahren, bei dem mehrere Brände erforderlich sind, eine vergleichbare Beständigkeit der ausgebesserten Emailschicht erzielt werden.

Eine andere Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 2. Bei diesem Verfahren ist deshalb kein weiterer Brand erforderlich, sondern lediglich eine Erhitzung des die konische Öffnung umgebenden Bereichs der Emailschicht auf eine Temperatur, die zum Einschrumpfen des eingedrückten Scheibchens ausreicht. Ein Vorteil dieses Verfahrens bestellt darin, daß die Reparatur am Einsatzort des emaillierten Apparats durchgeführt werden kann, so daß der Apparat nicht zum Herstellerwerk transportiert werden muß. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die sich beim Abkühlen aufbauenden Druckvorspannungen eine thermische Belastbarkeit ermöglichen, die nahezu der Belastbarkeit der nicht ausgebesserten Emailschicht oder der nach dem Verfahren gemäß Pa-

tentanspruch 1 ausgebesserten Emailschicht entspricht. Da jedoch der Schliff nicht 100% dicht ist, muß bei einer hochkorrosiven Beanspruchung über Diffusion mit leichter Korrosion des Trägermetalls gerechnet werden. Bei geringeren korrosiven Beanspruchungen können jedoch auch mit diesem Verfahren vorteilhafte und in der Praxis zufriedenstellende Lösungen erzielt werden.

Vorzugsweise beträgt der Konuswinkel der konischen Öffnung bei beiden Verfahren etwa 2 bis 3° und der Durchmesser der Öffnung und des Scheibchens etwa 3 bis 4 mm. Geeignet zugeschliffene Emailscheibchen und .Schleifwerkzeuge zur Ausbildung der konischen Öffnungen können von dem Herstellerwerk an den jv Benutzer emaillierter Apparate geliefert werden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

.j Fig. 1 bis 3 und 5 bis 6 Schnittansichten durch einen mit einer Emailschicht £ »ersehenen Trägerwerkstoff zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden Ver-

fairensschritte gemäß einem Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung; und

Μ Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Emailscheibchens zur Durchführung

H der Verfahren gemäß der Erfindung.

ig Fig. 1 zeigt ein Trägermetall 1 mit einer Emailschicht 2, in der eine Emailpore

3 vorhanden ist. Zunächst wird die Pore in der Emailschicht aufgeschliffen und die Seitenwand der Bohrung erhält einen nach oben weiten, leicht konischen Schliff mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 4 mm und einem Konuswinkel von weniger als 10°, vorzugsweise einem Konuswinkel von etwa 2 bis 3°. Hierzu wird entweder eine ursprünglich senkrechte Bohrung in einem zweiten Arbeitsgang mit einem Konus versehen oder in einem Schritt mit einem speziellen Konusbohrer hergestellt. Es ergibt sich dann der in Fig. 2 dargestellte Zustand.

Fig. 4 zeigt ein für die beiden Verfahren gemäß der Erfindung verwendbares Scheibchen 6, das aus massivem selbsttragendem Email mit konischen Flanken hergestellt ist. Das benötigte Massivglas wird entweder aus der Schmelze als Stab gezogery oder aus gesinterten Puderpreßlingen gewonnen. Hierzu wird z.B. Emailpuder (<1125 Mikrometer) mit einer Polyvinylalkohol-Lösung (100 g Polyvinylalkohol in 1000 ml Wasser) im Verhältnis 100:8 angeteigt und bei 600 kp/ cm² gepreßt. Die Preßlinge werden zur Zersetzung der organischen Bestandteile langsam während etwa 2 bis 3 Stunden von 20 auf 500⁰C hochgeheizt, bei 820⁰C ausgebrannt und über Nacht im Ofen langsam gekühlt (Entnahmetemperatur etwa 200⁰C). ,j_aus getrocknetem und eingebranntem Schlicker

Bei dem ersten Verfahren gemäß der Erfindung wird das Scheibchen 6 in die konische öffnung 4 in Fig. 2 eingepaßt und in der Höhe zugeschnitten. Ein geringer Überstand über die Emailoberfläche von einigen Zehntel Millimetern hat sich als nicht kritisch erwiesen. Die Reparaturstelle kann zur Stabilisierung des Emailscheibchens in hängender Lage mit einem Schlickerauftrag 7 überspritzt werden. Nach der Trocknung wird das Werkstück wie üblich eingebrannt. Während des Brands kann eine an sich beliebige Positionierung des Werkstücks oder des betreffenden Apparats vorgesehen werden, da das oder die Scheibchen (bei gleichzeitiger Durchführung mehrerer Reparaturen) nicht herausfallen.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens muß darauf geachtet werden, daß vor und während des Brandes ; keine Lufteinschlüsse unter dem Scheibchen vorhanden sind. Bei einigen Trägermetallen kann es beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein paßgenauer Zuschliff erfolgt und ein Gettermetall auf die geschliffene Trägermetalloberfläche aufgebracht wird. In derartigen Fällen kann auch die Verwendung eines Scheibchens von Vorteil sein, das nicht nur aus Deckemail hergestellt ist, sondern auch unter der Deckemailschicht eine Grundemailschicht aufweist. Bei welchem Trägerwerkstoff eine derartige Entgasung gelingt, kann durch Versuche rtiit Hilfe eines kleinen Probewerkstücks aus dem interessierenden Trägermetall festgestellt werden.

Die einfachste und zuverlässigste Methode zur Vermeidung von Lufteinschlüssen besteht darin, durch das Trägermetall eine Entlüftungsbohrung 5 auszubohren, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Nach dem Überspritzen mit dem in Fig. 5 dargestellten Schlickerauftrag/und der Brennfahrt ergibt sich die in Fig. 6 dargestellte geschlossene Emailschicht auf dem Trägermetall 1. Nach Abschluß der Emaillierung kann die Entlüftungsbohrung im Trägermetall beispielsweise durch einen Gewindestift verschlossen werden. Obwohl auch eine Verschweißung der Bohrung von der Außenseite her möglich ist, ist dies im allgemeinen ungünstiger, da über die lokale Erwärmung eine Verspannung in das Emailsystem eingebracht wird.

das Stück Bei dem zweiten Verfahren kann ferner bei hoher Präzision des Schliffs/auch ohne Einschmelzung in die Emailoberfläche eingesetzt werden. Zu diesem Zweck findet ein Scheibchen 6 Verwendung, das ein Übermaß von wenigen Mikrometer im Vergleich zu der in Fig. 2 dargestellten konischen Öffnung 4 aufweist. Vor dem Eindrücken eines kalten Scheibchens wird der die konische öffnung urogebende Bereich der Emailschicht auf eine Temperatur von etwa "00 bis 300"C/( erhitzt, so daß bei der darauffolgenden Abkühlung durch Einschrumpfen eine Druckvorspannung verursacht wird, welche das Scheibchen fixiert.

Claims

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'" " * EUROPEAN PATENT ATTORNEY

TELEFON: (089)84 36 38

TELEX: 52 1730 pat· d

CABLES: PATENDLICH QERMERING

F. ENDLICH. POSTFACH 13 26. D-B034 GERMERING

BLUMENSTRASSE 8

D-8034 GERMERING

3. Okt. 1984 E/m Meine Akte: P-5217

-j- Anmelderin: Pfaudler-Werke AG, 6830 Schwetzingen

Patentansprüche

i 1. Verfahren zur Ausbesserung einer insbesondere durch eine Emailpore verur-

ι» sachten Fehlstelle in einer aus einer Grundemailschicht und einer Deckemail-

^u schicht bestehenden Emailschicht auf einem Apparatebaielement aus Trägermetall, bei dem ein die Fehlstelle umgebender Bereich bis zur Trägermetalloberfläche abgeschliffen und zur Ausbesserung einer geschlossenen Emailschicht ein weiterer Einbrennvorgang durchgeführt wird, dadurch I gekennzeichnet, daß eine konische Öffnung mit einem Konuswinkel

I von weniger als 10° in der Emailschicht ausgebildet wird, in die ein komple-

!' mentär zugeschliffenes Scheibchen aus Email eingedrückt wird, und daß

\ danach nur ein. einziger weitere¹" Brand durchgeführt wird.

2. Verfahren zur Ausbesserung einer insbesondere durch eine Emailpore verursachten Fehlstelle in einer aus einer Grundemailschicht und einer Deckemail- ; schicht bestehenden Emailschicht auf einem Apparatebauelemente aus Trägermetall, bei dem ein die Fehlstelle umgebender Bereich bis zur Trägermetall-Oberfläche abgeschliffen und ein Ausbesserungselement zum Abdecken des die Fehlstelle umgebenden Bereichs angeordnet und befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine konische Öffnung mit einem Konuswinkel von weniger als 10° ausgebildet wird, daß der die koni- : sehe Öffnung umgebende Bereich der Emailschicht erhitzt wird, und daß

dann ein komplementär zugeschliffenes Scheibchen aus Email, das ein Über-I maß im Vergleich zu der nicht erhitzten konischen Öffnung aufweist, in

J die erhitzte Öffnung eingedrückt wird und bei der darauffolgenden Abkühlung

•Ά das Scheibchen durch Einschrumpfung fixiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der konischen Öffnung etwa 2 bis 3° und deren Durchmesser etwa 3 bis 4 mm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einsetzen des Scheibchens aus Email zumindest im Bereich dessen Umrandung vor Durchführung des Einbrennvorgangs Emailschlicker aufgetragen wird.

5. Herstellung und/oder Verwendung eines mit einem Konuswinkel von weniger als 10° konisch zugeschliffenen Scheibchens aus Email zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.