DE3447877C1 - Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke - Google Patents

Description

• Dies wird dadurch erreicht, daß in der Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke, die einen Steuerungsblock enthält, der mit einer Zündkerze, mit Ventilen für die Zuführung von Arbeitsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch gekoppelt ist, welcher ebenso wie die Zündkerze und der Mischer mit einem Strahlrohr in Verbindung steht, daß einen das Überzugsmaterial eines Werkstücks enthaltenden Strom formiert, erfindugnsgemäß ein Mittel zum Anblasen der Mündungsfläche des Strahlrohres mit Neutralgas vorgesehen ist, welches Mittel mit dem Strahlrohr mechanisch verbunden und mit dem Steuerungsblock elektrisch gekoppelt ist.
• Zweckmäßig enthält das Mittel zum Anblasen der Mündungsfläche des Strahlrohres eine am. Strahlrohr befestigte Düse für die Neutralgaszuführung zur Mündungsfläche des Strahlrohres und ein elektromagnetisches Ventil, das mit der Düse pneumatisch verbunden und mit dem Steuerungsblock elektrisch gekoppelt ist Die erfindungsgemäße Ausführung der Vorrichtung gestattet es, die Entzündung des explosiven Gemisches durch den in den vorhergehenden Arbeitszyklen aufgetragenen Überzug zu verhindern und Havariesituationen auszuschließen. Außerdem gewährleistet die Anlage eine bessere Qualität der aufgetragenen Überzüge, weil die Abscheidung des Pulvers am Werkstück bei seinem Ausströmen zusammen mit dem explosiven Gemisch aus dem Strahlrohr bei einem Aussetzer einer nächstfolgenden Explosion oder bei einer Überfüllung des Strahlrohres mit dem Gemisch verhindert wird.
• Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Gesamtschema der Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke; F i g. 2 ein Zyklogramm der Arbeitszyklen der Anlage gemäß Fig. 1.
• Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke enthält einen Steuerungsblock 1, der mit einer Zündkerze 2, Ventilen 3, 4, 5 für die Zuführung von Arbeitsgasen (Brenngas C2H2, Neutralgas N2 und Oxidationsgas 02) zu einem Mischer 6 und einem Pulverdosierer 7 elektrisch gekoppelt ist, welcher ebenso wie die Zündkerze 2 und der Mischer 6 mit einem Strahlrohr 8 in Verbindung steht, das einen das Material des Überzugs 9 eines Werkstückes 10 enthaltenden Strom formiert.
• Eine Einrichtung 11 zum Anblasen der Mündungsfläche 12 des Strahlrohres 8 mit einem Neutralgas (in der beschriebenen Variante ist es N2, es kann auch Ar in Frage kommen) ist am Strahlrohr 8 über einen Halter befestigt und mit dem Steuerungsblock 1 elektrisch gekoppelt. Die Einrichtung 11 enthält eine am Strahlrohr 8 befestigte Düse 13 für die Neutralgaszuführung zur Mündungsfläche 12 und ein elektromagnetisches Ventil 14, das in der zur Düse 13 führenden Leitung angeordnet und mit dem Steuerungsblock 1 elektrisch gekoppelt ist.
• In der beschriebenen Ausführungsvariante ist die Düse 13 am Strahlrohr 8 so befestigt, daß die Längsachse 15 der Düse 13 senkrecht zur Längsachse 16 des Strahlrohres 8 gerichtet ist. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Düse möglich; wesentlich ist jedoch, daß ihre Längsachse die Längsachse des Strahlrohres zwischen seiner Mündungsfläche und dem zu überziehenden Oberflächenabschnitt des Werkstücks kreuzt.
• Das zu beschichtende Werkstück 10 ist ein Element einer Gleitringdichtung für eine Pumpe. Es können aber auch Wälzlager, Schneidelemente von Fräsern zur Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen u. dgl. beschichtet werden.
• Das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke besteht im folgenden.
• Der Steuerungsblock 1 erzeugt nach dem Einschalten elektrische Impulse gemäß Fig. 2 (in der auf der Abszissenachse die Zeit 8 und auf der Ordinatenachse die elektrische Spannung Uaufgetragen ist). Diese Impulse wirken in einer bestimmten Reihenfolge auf die Ventile 3 (F i g. 1), 4, 5, 14, den Dosierer 7 und die Zündkerze 2 ein.
• Dabei werden zuerst die Ventile 3 und 5 (Fig. 2a) geöffnet, über welche dem Mischer 6 das Oxidations-und das Brenngas zugeführt werden. Nach ihrer Vermischung gelangt das explosive Gasgemisch in das Strahlrohr 8 und füllt dieses allmählich. Mit einer gewissen Verzögerung wird für kurze Zeit der Dosierer 7 eingeschaltet, der für die Beschickung des Stahlrohres 8 mit einer Teilmenge des aufzutragenden Pulvers sorgt.
• Gleichzeitig mit den Ventilen 3 und 5 wird auch das Ventil 14 der Anblaseinrichtung 11 (F i g. 2c) geöffnet.
• Das dieses Ventil passierende Neutralgas gelangt in die Düse 13 und strömt aus dieser in der zur Achse 16 des Strahlrohres 8 senkrechten Richtung aus. Falls das Strahlrohr 8 überfüllt ist, strömt das explosive Gemisch mit dem aufzutragenden Pulver durch die Mündungsfläche 12 aus. Weder das Pulver noch das explosive Gemisch erreichen die Oberfläche des Werkstücks 10, weil sie durch den mittels der Düse 13 formierten Neutralgasstrom abgelenkt und zerstäubt werden.
• Dann werden die Ventile 3 und 5 geschlossen, während das Ventil 4 für die Neutralgaszuführung in den Mischer 6 geöffnet wird (F i g. 2d). Das Neutralgas durchströmt und reinigt den Innenraum des Mischers 6 und die ihn mit dem Strahlrohr 8 verbindende Leitung.
• Danach wird mit Hilfe der Zündkerze 2 eine Explosion des Gemisches (F i g. 2e) initiiert, und das Strahlrohr 8 formiert einen Hochtemperaturstrom von Detonationsprodukten, welcher Pulverteilchen des aufzutragenden Materials des Überzugs 9 des Werkstücks 10 enthält.
• Durch Einwirkung dieses Stromes auf das Werkstück 10 erfolgt die Formierung des Überzugs 9 in einem vor der Mündungsfläche 12 befindlichen Oberflächenabschnitt auf dem Werkstück.
• Im Augenblick der Zuführung eines elektrischen Impulses zur Zündkerze 2 wird das Ventil 14 geschlossen, um zu verhindern, daß der durch das Strahlrohr 8 formierte Strom vom Neutralgas gekühlt und abgelenkt wird. Nach Durchblasen des Strahlrohres 8 mit dem über das Ventil 4 ankommenden Neutralgas wird das Ventil 4 geschlossen, während das Ventil 14 öffnet, und der beschriebene Arbeitszyklus der Vorrichtung wiederholt sich. Die Verschiebung des Werkstücks 10 erfolgt in Richtung eines Pfeils A.
• Bei den nachfolgenden Arbeitszyklen verhindert das aus der Düse 13 ausströmende Neutralgas die Abscheidung des Pulvers auf dem zu überziehenden Werkstück 10 und auch eine Entzündung des explosiven Gemisches durch den erhitzten Überzug 9 des Werkstücks 10, welcher in den vorhergehenden Zyklen gebildet wurde.
• Dies wird durch intensives Anblasen der Mündungsfläche 12 mit Neutralgas bei der Füllung oder Überfüllung des Strahlrohres 8 mit dem explosiven Gemisch erreicht. Durch entsprechende Ausrichtung des Neutralgasstromes auch auf die Werkstückfläche und durch Verwendung von temperiertem bzw. heißem Neutralgas ist auch eine gezielte Wärmebehandlung bzw. Abkühlung der aufgetragenen Schicht möglich.
• Somit bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke die Möglichkeit, eine hohe Qualität von mit ihrer Hilfe aufzutragenden Überzügen und eine vollständige Betriebssicherheit zu garantieren.
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Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke, enthaltend - einen Steuerungsblock (1), der mit einer Zündkerze (2), Ventilen (3, 4, 5) zum Zuführen von Arbeitsgasen in einen Mischer (6) und mit einem Pulverdosierer (7) elektrisch gekoppelt ist, und - ein Strahlrohr (8), das mit dem Pulverdosierer (7), einer Zündkerze (2) und dem Mischer (6) in Verbindung steht und einen das Material des Überzugs (9) eines Werkstücks (10) enthaltenden Strom formiert, dadurch gekennzeichnet, daß - eine Einrichtung (11) zum Anblasen der Mündungsfläche (12) des Strahlrohres (8) mit Neutralgas vorgesehen ist, die mit dem Strahlrohr (8) mechanisch verbunden und mit dem Steuerungsblock (1) elektrisch gekoppelt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zum Anblasen der Mündungsfläche (12) des Strahlrohres (8) eine Düse (13) für die Neutralgaszuführung zur Mündungsfläche (12) des Strahlrohres (8) und ein elektromagnetisches Ventil (14) enthält, das mit der Düse (13) pneumatisch verbunden und mit dem Steuerungsblock elektrisch gekoppelt ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke und kann im Maschinenbau, Gerätebau, Werkzeugmaschinenbau und Flugzeugbau zum Aufbringen von Schutzüberzügen auf die Oberflächen von metallischen und keramischen Erzeugnissen eingesetzt werden, die im Betrieb zerstörenden Einwirkungen, wie Erosion, dem abrasiven Verschleiß und/oder der Korrosion ausgesetzt sind.

   Aus der US-PS 27 74625 ist eine Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke bekannt, die ein Strahlrohr mit Zündkerze, einen mit dem Strahlrohr in Verbindung stehenden Pulverdosierer, eine Gasverteilungsvorrichtung mit einem elektromechanischen Antrieb, einer Exzenterwelle, Tellerventilen und einem mit der Zündkerze verbundenen elektrischen Kontakt enthält. Im Betrieb wird die Exzenterwelle durch den elektromechanischen Antrieb in Umdrehungen versetzt, die mit den Tellerventilen zusammenwirkt. Über diese werden dem Strahlrohr Arbeitsgase zugeführt, welche ein explosives Gemisch bilden.

   Dann wird in das Strahlrohr das Pulver des aufzutragenden Überzugsmaterials eingeführt Hiernach werden die Ventile zur Zuführung der Komponenten des explosiven Gemisches geschlossen, während ein Ventil für eine Neutralgaszuführung öffnet, um die Hohlräume der Gasverteilungsvorrichtung durchzublasen. Durch nachfolgendes Schließen des elektrischen Kontaktes wird eine Explosion des Gemisches initiiert, welche im Strahlrohr einen Strom formiert, mit dessen Hilfe ein Überzug auf ein vor der Mündungsfläche des Strahlrohres angeordnetes Werkstück aufgetragen wird.

   Bei dieser Vorrichtung sind Rückschläge bzw. Havariesituationen möglich, und zwar durch Entzündung des explosiven Gemisches und Eindringen der Flamme in die Zufuhr der Gaskomponentenleitungen bei geöffneten Ventilen.

   Es ist ferner eine Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke aus der US-PS 38 84 415 bekannt, die einen Steuerungsblock enthält, welcher mit einer Zündkerze, mit Ventilen für die Zuführung von Arbeitsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch gekoppelt ist. Der Pulverdosierer steht ebenso wie die Zündkerze und der Mischer mit einem Strahlrohr in Verbindung, das den das Überzugsmaterial enthaltenden Strom formiert.

   Die vom Steuerungsblock erzeugten elektrischen Impulse bewirken zuerst das Ansprechen der Mischerventile, über welche die Arbeitsgase - das Brenngas und das Oxidationsgas (üblicherweise Acetylen und Sauerstoff) - zugeführt werden. Mit einer gewissen Verzögerung wird für kurze Zeit der Dosierer eingeschaltet, der das Pulver in das Strahlrohr einführt, das mit dem explosiven Gemisch gefüllt wird. Hiernach werden die Ventile für die Zuführung des Brenn- und des Oxidationsgases geschlossen, während ein Ventil zur Zuführung eines Neutralgases geöffnet wird. Mit dem durch dieses Ventil strömenden Neutralgas wird der Mischer und die diesen mit dem Strahlrohr verbindende Leitung durchgeblasen. Daraufhin wird mit Hilfe der Zündkerze eine Explosion des Gemisches im Strahlrohr initiiert. Durch den Pulverteilchen enthaltenden Strom von Detonationsprodukten wird eine Überzugsschicht auf das vor der Mündungsfläche des Strahlrohres angeordnete Werkstück aufgetragen. Dann wird das Ventil für die Neutralgaszuführung geschlossen, und der beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich.

   Auch bei dieser bekannten Vorrichtung sind jedoch Rückschläge möglich, bei denen die Verbrennung des Gemisches im Strahlrohr vor dem Einschalten des Ventils für die Neutralgaszuführung beginnt. Das dabei auftretende Eindringen der Flamme in die Zuführungsleitungen führt zu einer Havariesituation. Die Ursache einer vorzeitigen Explosion des Gemisches vor der Zuführung eines Steuerimpulses zur Kerze ist in der Regel eine gewisse Überfüllung des Strahlrohres mit dem Gemisch und dessen Entzündung durch den im vorhergehenden Arbeitszyklus aufgetragenen und noch nicht erkalteten Überzug.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen auf Werkstücke zu schaffen, bei der Entzündungen des explosiven Gemisches durch den aufgetragenen Überzug sicher vermieden werden, was die Betriebssicherheit der Anlage erhöht und die Entstehung von Havariesituationen ausschließt.