DE3638088A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von verschleissflaechen sowie nach dem verfahren erstellte verschleissflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Gattungsbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine nach dem Verfahren in­ standgesetzte Förderschnecke oder ein Förderschneckensegment sowie eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Aus den "technischen Berichten" der Firma Castolin GmbH 6239 Krif­ tel, 1982, Seite 9, unteres Bild, ist es bekannt, Mischerflügel, Ro­ toren von Schlammpumpen und Verschleißteile der keramischen Indu­ strie durch thermisches Aufspritzen einer keramischen Verschleiß­ schicht instandzusetzen, wobei die maximale Schichtdicke 0,5 mm beträgt. Eine derart begrenzte Schichtdicke reicht jedoch für För­ derschnecken und Förderschneckensegmente zum Extrudieren von Zie­ gelrohmaterial wegen der außerordentlich hohen Reibwirkung dieses Materials nicht aus, um eine ausreichend lange Standzeit zu errei­ chen. Solche Förderschnecken oder Förderschneckensegmente werden deshalb durch Auftragsschweißen instandgesetzt, wie aus der o. g. Publikation, Seite 9, mittleres Bild bekannt ist. Dort wird darauf hingewiesen, daß Extruderschnecken und Schlammpumpenrotoren übli­ cherweise durch Auftragsschweißen auf ihren Verschleißflächen in­ standgesetzt werden. Auftragsschweißen hat allerdings den Nach­ teil, daß eine nachträgliche Schleifbehandlung zum Erzielen einer glatten Oberfläche erforderlich ist, und daß die auf diese Weise er­ zeugte Oberfläche immer noch eine solche Rauhigkeit besitzt, daß sie dem abrasiven Ziegelrohmaterial nur kurze Zeit zu widerstehen ver­ mag.

Die keramischen Verschleißschichten, die durch thermisches Spritzen erzeugt werden können, bieten eine ausreichende Härte und eine glatte Oberfläche, so daß sie an sich zum Instandsetzen von Förder­ schnecken oder Förderschneckensegmenten zum Extrudieren von Zie­ gelrohmaterial geeignet wären. Aufgrund der maximalen Schichtdicke von 0,5 mm läßt sich aber damit keine zufriedenstellende Standzeit erreichen. Die Technik des thermischen Spritzens ist bekannt und wird beispielsweise in der Zeitschrift "Schweißen und Schneiden" Heft 8/80, Verfasser F. Krauskopf, "Anwendung von Pulvern für das Flammspritzen" im Detail erläutert. Aus dieser Literaturstelle geht deutlich hervor, daß die Schichtdicke im Höchstfall 0,5 mm betragen kann. Weitere Informationen geben die "Technischen Mitteilungen" 74, Heft 8 bis 9/81, Seiten 464 bis 470, wo die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten des Flammspritzens erläutert werden. Die mögliche Schichtdicke der verarbeiteten keramischen Materialien wird darin nicht diskutiert. In der Praxis werden jedoch größere Schichtdicken als 0,5 mm für harte Verschleißschichten auf kerami­ scher Basis deshalb nicht erreicht, weil die Verschleißschicht bei 0,5 mm übersteigenden Schichtdicken rasch zerbröckelt oder ab­ springt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art sowie eine nach diesem Verfahren instandge­ setzte Förderschnecke oder ein Förderschneckensegment und auch ei­ ne Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens anzugeben, mit de­ nen für instandgesetzte Förderschnecken oder Förderschneckensegmen­ te eine erheblich verlängerte Standzeit erreicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Nachdem auf der zu beschichtenden Fläche das Trägergewebe ange­ bracht ist, läßt sich die Verschleißschicht aus keramischem Material durch thermisches Spritzen in einer derart gesteigerten Schichtdicke aufbringen, daß für die Förderschnecke oder das Förderschnecken­ segment ohne jegliche Nachbehandlung eine um annähernd den Fak­ tor 10 gegenüber den bekannten Lösungen gesteigerte Standzeit er­ zielt wird. Dieser überraschende Effekt beruht vermutlich darauf, daß das Trägergewebe in der Verschleißschicht eine zusätzliche Ab­ stützung erzeugt, so daß die Partikel der Verschleißschicht sich an der beschichteten Fläche, am Trägergewebe und gegeneinander so wirkungsvoll festzuhalten vermögen, daß trotz der großen Schicht­ dicke das Zerbröckeln der Verschleißschicht unter der Einwirkung mechanischer Kräfte vermieden wird. Dazu kommt, daß trotz der ge­ steigerten Schichtdicke eine außerordentlich glatte Oberfläche ent­ steht, an der das abrasive Fördermaterial, selbst Ziegelrohmaterial, keinen schädlichen Angriff findet. Die Oberfläche ist glatt, hart und dicht ähnlich wie eine Glasur.

Zweckmäßig ist ferner die Variante von Anspruch 2, da die Haft­ grundierung eine hohe Haftung zwischen der Verschleißschicht und der zu beschichtenden Fläche herstellt und gleichzeitig eine Puffer­ zone geringerer Härte zwischen der zu beschichtenden Fläche und der Verschleißschicht bildet.

Zweckmäßigerweise wird ferner gemäß Anspruch 3 vorgegangen, weil mit Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmel­ zung hochfeste, harte und widerstandsfähige Keramikmaterialien sehr zuverlässig aufgebracht werden können.

In der Praxis hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Materialien, gemäß Anspruch 4 zur Erzeugung der Verschleißschicht zu verwenden. Diese sind üblicherweise in Pulverform handelsüblich und lassen sich problemlos verarbeiten.

Ein weiterer, wichtiger Gesichtspunkt geht aus Anspruch 5 hervor. Verschleißschichtdicken zwischen 1,0 und 5,0 mm erbringen insbe­ sondere bei der Instandsetzung von Förderschnecken oder Förder­ schneckensegmenten die Widerstandsfähigkeit, die für die Steigerung der Standzeit bei besonders abrasiven Fördermaterialien gebraucht wird.

Vorteilhaft ist ferner die Verfahrensvariante von Anspruch 6, weil damit auch die Haftung der Verschleißschicht am Trägergewebe ver­ bessert und zudem eine Pufferschicht zwischen dem harten Material der Verschleißschicht und dem Werkstoff, aus dem das Trägergewebe besteht, gebildet wird. Die Haftgrundierung kann dabei gleichzeitig auf die zu beschichtende Fläche unter das Trägergewebe aufge­ spritzt werden. Denkbar ist allerdings auch, das Aufspritzen der Haftgrundierung in zwei getrennten Schritten vorzunehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dann besonders einfach durchführen, wenn die zu beschichtende Fläche und auch das Trä­ gergewebe vorgewärmt und entsprechend vorbehandelt werden, so daß die Verschleißschicht und die Haftgrundierung gut anbinden.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ferner eine nach dem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche durch thermisches Spritzen mit einer ke­ ramischen Verschleißschicht versehene Förderschnecke oder ein För­ derschneckenelement durch das Merkmal von Anspruch 7 aus. Die in die Verschleißschicht eingebettete Trägergewebelage stabilisiert den Aufbau der Verschleißschicht derart, daß sie in einer 0,5 mm über­ steigenden Schichtdicke ausgebildet werden kann und trotz dieser großen Schichtdicke den abrasiven Belastungen durch das Fördern von Ziegelrohmaterial über eine erheblich gesteigerte Standzeit zu widerstehen vermag.

Weitere, wichtige Gesichtspunkte gehen aus Anspruch 8 hervor. Das Drahtgitter oder Sieb hat in etwa eine Struktur ähnlich einem Flie­ gengitter. Denkbar ist auch ein Vlies aus Kunststoff, Metall, Koh­ lenstoff- oder Glasfasern, wobei insbesondere Metallfasern mit Haar­ struktur dem Material der Verschleißschicht eine große Haftober­ fläche darbieten.

Wichtig ist ferner das Merkmal von Anspruch 9, weil damit das Trä­ gergewebe den beim Aufspritzen der Verschleißschicht auftretenden Kräften zu widerstehen vermag und seine Lage nicht ändert. Das Trägergewebe läßt sich problemlos auch an gekrümmte oder sphäri­ sche Oberflächenbereiche der zu beschichtenden Fläche anpassen.

Günstig ist ferner das Merkmal von Anspruch 10, weil mit einer derartigen Schichtdicke eine außerordentlich lange Standzeit für die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment erreicht wird.

Zum Durchführen des Verfahrens und zum Instandsetzen von Förder­ schnecken oder Förderschneckensegmenten eignet sich weiterhin er­ findungsgemäß eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11. In der Vorrich­ tung läßt sich die Spritzvorrichtung in festgelegter Ausrichtung auf die zu beschichtende Fläche, insbesondere was den Abstand betrifft, anordnen, so daß bei den Relativbewegungen zwischen der Spritzvor­ richtung (Hin- und Herbewegung und Auf- und Abwärtsbewegung) und der Förderschnecke bzw. Förderschneckensegmentes-Drehbewegung eine gleichmäßig dicke Verschleißschicht auf die zu beschichtende Fläche aufgebracht werden kann.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführunsform von Anspruch 12, weil die Pendelhalterung das Bestreichen eines verhältnismäßig großen Flächenbereiches der zu beschichtenden Fläche mit gleichbleibendem Abstand sicherstellt.

Wichtig ist ferner das Merkmal von Anspruch 13, weil die Abtastvor­ richtung die Spritzvorrichtung dem Flächenverlauf der beschichten­ den Fläche exakt nachführt, so daß der Spritzabstand stets konstant gehalten wird.

Günstig ist auch die Ausführungsform von Anspruch 14, weil damit die der Spritzvorrichtung zugeordneten Komponenten in unmittelbarer Nähe der Spritzvorrichtung vorliegen und sich mit ihr bewegen kön­ nen.

Zweckmäßig ist schließlich die Ausführungsform von Anspruch 15, weil mit der elektronischen, programmierbaren Steuereinrichtung das Aufbringen der Verschleißschicht automatisch durchführbar ist.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Detailschnitt durch eine instandgesetzte Förder­ schnecke oder ein Förderschneckensegment, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum In­ standsetzen von Förderschnecken oder Förderschneckenseg­ menten.

Aus Fig. 1 ist ein Teil einer Förderschnecke oder eines Förder­ schneckensegmentes (1) im Schnitt erkennbar, wobei die Förder­ schnecke einen Schneckenkern (2) mit einer Kernoberfläche (3) und beispielsweise eine davon abstrebende Schneckenwindung (4) besitzt, die in einer bestimmten Steigung entlang dem Schneckenkern (2) verläuft. Die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment (1) dient zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial bei der Ziegelherstel­ lung, wobei das Ziegelrohmaterial in einem Extrudierkanal durch die Förderschnecke (1) oder das Förderschneckensegment durch eine Formöffnung ausgepreßt wird. Der Schneckengang (4) mit seinem Schneckenkamm (5) besitzt eine Verschleißfläche (6), die der mecha­ nischen Belastung durch das Fördern des Ziegelrohmaterials in be­ sonderem Maße ausgesetzt ist. Die Fläche (6) wird entweder von vornherein, d. h. vor der ersten Benutzung der Förderschnecke, oder bei Instandsetzungsarbeiten nach einem merkbaren Verschleiß der Fläche (6), mit einer Verschleißschicht (7) versehen, und zwar durch thermisches Spritzen, d. h. Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmelzung des gespritzten Materials. Zweckmäßiger­ weise wid ein keramisches Material, z. B. auf Aluminiumoxidbasis, aufgespritzt, das im verfestigten Zustand annähernd Diamanthärte bei einer glatten, glasurartigen Oberfläche darbietet und der abra­ siven Beaufschlagung durch das geförderte Ziegelrohmaterial gut wi­ dersteht.

Vor dem Aufspritzen der Verschleißschicht (7) wird die Förderschnec­ ke bzw. das Förderschneckensegment (1) gereinigt und ggfs. sand­ gestrahlt. Danach wird ein Trägergewebe (8), das z. B. ein Draht­ gitter oder Netz oder Sieb ist, auf die Fläche (6) aufgebracht und an Stellen (9) angehaftet. Das Trägergewebe folgt exakt der Kontur der Fläche (6). Danach wird beispielsweise eine Haftgrundierung thermisch aufgespritzt, ehe nachfolgend die Verschleißschicht (7) in einem Zug aufgespritzt wird. Mittels des Trägergewebes (8) lassen sich Schichtdicken zwischen 1,0 und 5,0 mm erzeugen. Die freie Oberfläche ist glasurartig glatt und äußerst hart.

Zum Durchführen dieses Verfahrens eignet sich besonders eine Vor­ richtung (10) gemäß Fig. 2. Die Vorrichtung (10) besitzt ein Funda­ ment (11), auf dem eine Säule (12) mit einer vertikalen Zahnstange (13) angeordnet ist. Auf der Säule (12) ist ein kragenartiger Trä­ ger (14) auf und ab verschiebbar, der über nicht gezeigte Zahnrä­ der mit der Zahnstange (13) kämmt. Eine Kurbel (15) dient zum groben Höhenverstellen des Trägers (14) auf der Säule (12). Im Träger (14) ist ferner ein Antrieb (16) für das selbsttätige Verstel­ len der Höhenlage des Trägers (14) enthalten. Am oberen Ende der Säule (12) bzw. auf dem Träger (14) ist eine Plattform (17) ange­ bracht. Am Träger ist ferner eine Pendelhalterung (18) für eine Spritzvorrichtung (19) angebracht, die ihre Versorgungseinrichtungen (20) auf der Plattform (17) aufweist. Mit der Pendelhalterung (18) ist die Spritzvorrichtung (19) quer zur Verstellrichtung des Trägers (14) hin und her beweglich und zwar mittels eines nicht dargestell­ ten Antriebs.

Auf dem Fundament (11) ist ferner eine Halterung (21) angebracht, die einen Schwenkteil (22) enthält, der mittels eines Handrades (23) um eine Querachse (26) kippbar ist. Im Schwenkteil (22) ist eine Welle (25) drehbar gelagert, die mittels eines im Schwenkteil (22) enthaltenen, nicht dargestellten Drehantriebes gedreht werden kann. Auf der Welle (25) ist eine Spannvorrichtung (24) für die Förder­ schnecke bzw. das Förderschneckensegment angebracht, mit der die­ ses koaxial zur Welle (25) drehbar ist. In einem Steuerpult (27) ist ferner eine elektronische, zweckmäßigerweise programmierbare Steuer­ vorrichtung (28) für sämtliche Antriebe der Vorrichtung angeordnet. Am Träger (14) befindet sich ferner eine Abtastvorrichtung (29), die mit einer Steuereinrichtung (30) derart in Verbindung steht, daß sie die jeweilige Höhenlage der zu beschichtenden Fläche (6) abtastet und die Spritzvorrichtung in einem gleichbleibendem Abstand davon mittels des Antriebes (16) nachführt.

Vor dem Beschichten der Fläche (6) wird zunächst das Trägergewebe (8) aufgebracht und durch Schweißen oder auf andere Weise ange­ haftet. Dann wird die Förderschnecke oder das Förderscneckenseg­ ment (1) in die Spannvorrichtung (24) eingesetzt und die Spritzvor­ richtung (19) in einem vorbestimmten Abstand relativ zur Fläche (6) einjustiert. Danach wird die Haftgrundierung thermisch aufgespritzt. Gegebenenfalls wird zuvor die Förderschnecke (1) oder das Förderschnecken­ segment vorgewärmt. Nach dem Aufspritzen der Haftgrundierung wird das die Verschleißschicht (7) bildende Material thermisch aufge­ spritzt, wobei die Spritzvorrichtung mittels der Pendelhalterung (18) zyklisch hin und her bewegt wird und gleichzeitig der Träger (14) dank der Abtastvorrichtung (29) den eingestellten Abstand bezüglich der Fläche (6) einhält. Die Fläche (6) wird in eng beieinanderlie­ genden Zügen kontinuierlich beschichtet, wobei das Material der Verschleißschicht (7) sofort aushärtet, so daß nach der Beschichtung die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment (1) keine un­ zweckmäßige Erwärmung mehr aufweist.

Anstatt der mechanischen Abtasteinrichtung (29) könnte auch eine optische berührungslose Abtasteinrichtung vorgesehen sein. Denkbar ist es ferner, die Anstellung der Spritzvorrichtung (19) beim Arbei­ ten so zu verstellen, daß der Spritzstrahl stets senkrecht auf die zu beschichtende Fläche gerichtet ist. Eine Nachbehandlung der Ver­ schleißschicht (7) ist nicht erforderlich.

Claims (15)

1. Verfahren zum Beschichten der Verschleißflächen von Förder­ schnecken oder Förderschneckensegmenten, insbesondere von Förder­ schnecken zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial durch thermisches Aufspritzen einer, insbesondere keramischen Verschleißschicht auf den Verschleißflächen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auf­ spritzen der Verschleißschicht auf der zu beschichtenden Fläche ein Trägergewebe angebracht wird und daß die Verschleißschicht unter vollständigem Einbetten und Abdecken des Trägergewebes aufge­ spritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufspritzen der Verschleißschicht eine Haftgrundierung thermisch aufgespritzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmelzung aufgebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht aus einem, vorzugsweise in Pulverform vorliegenden, keramischen Material, z. B. auf Aluminiumoxid-, Zirko­ niumdioxid- oder auf Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Basis, gebildet wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht in einer 0,5 mm überstei­ genden, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5 mm betragenden Schicht­ dicke (S) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftgrundierung auf die zu beschichtende Fläche und das darauf angebrachte Trägergewebe aufgespritzt wird.

7. Nach dem Verfahren mit einer durch thermisches Spritzen herge­ stellten keramischen Verschleißschicht versehene Förderschnecke oder versehenes Förderschneckensegment, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verschleißschicht (7) wenigstens eine Lage eines Trägergewebes (8) eingebettet ist.

8. Förderschnecke oder Förderschneckensegment nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergewebe (8) ein bei der Spritz- und Anschmelztemperatur resistentes Drahtgitter, -sieb oder ein Vlies aus Metall, z. B. V2A-Stahl, Kunststoff, Kohlenstoff oder Glasfasern ist.

9. Förderschnecke oder Förderschneckensegment nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergewebe (8) auf der Verschleißfläche (6) angehaftet (bei 9) ist, z. B. durch Schweißen, Kleben oder Anbinden mit einer aufgeschmolzenen Glasmasse.

10. Förderschnecke oder Förderschneckensegment nach den Ansprü­ chen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke (S) der Verschleißschicht (7) mehr als 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5,0 mm beträgt.

11. Vorrichtung zum Beschichten der Verschleißflächen von Förder­ schnecken oder Förderschneckensegmenten, insbesondere von Förder­ schnecken zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial, durch thermisches Aufspritzen einer keramischen Verschleißschicht, mit einer thermi­ schen Spritzvorrichtung und einer Halterung für die Förderschnecke oder ein Förderschneckensegment, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung (19) an einem durch einen Antrieb (16) höhenver­ stellbaren Träger (14) quer zu dessen Verstellrichtung hin- und herbeweglich gelagert ist, daß die Halterung (21) eine Spannvor­ richtung (24) für die Förderschnecke oder das Förderschneckenseg­ ment (1) aufweist, und daß die Spannvorrichtung (24) relativ zur Spritzvorrichtung (19) kippbar und dabei um ihre Längsachse dreh­ bar in der Halterung (21) gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung am Träger (14) in einer Pendelhalterung (18) ge­ lagert ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Träger (14) eine Abtastvorrichtung (29) angebracht ist, die die Lage der zu beschichtenden Fläche (6) abtastet und mit dem Antrieb (16) für die Höhenverstellung der Spritzvorrichtung (19) derart in Steuerverbindung steht, daß der Abstand der Spritz­ vorrichtung von der zu beschichtenden Fläche (6) bei der Drehung der Förderschnecke (1) konstant gehalten wird.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Träger (14) ein Antrieb und eine Vorratseinrich­ tung (20) für das Rohmaterial der Verschleißschicht sowie die Bren­ ner-Versorgungs- und Steuereinrichtungen angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine elektronische, programmierbare Steuereinrichtung (28).