DE3712684A1 - Verfahren zum herstellen einer gespritzten oberflaeche mit definierter rauhigkeit sowie dessen verwendung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer gespritzten oberflaeche mit definierter rauhigkeit sowie dessen verwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ei
ner gespritzten Oberfläche mit definierter Rauhigkeit
auf einem Werkstück sowie die Verwendung des Verfahrens
bzw. der dadurch erzeugten Oberfläche.
Thermisch gespritzte Schichten weisen nach dem Spritzen
eine rauhe Oberfläche auf, deren Rauhigkeitsmaß inner
halb eines verhältnismäßig großen Schwankungsbereiches
liegt. Die Rauhigkeiten ergeben sich durch das Zerspratzen
schmelzflüssiger Partikel beim Azftreffen auf die zu be
schichtende Werkstückoberfläche. Dieses Zerspratzen kann
je nach Temperatur des Partikels stärker oder schwächer
sein, wodurch sehr unterschiedliche Rauhigkeiten auf einer
einzigen Oberfläche auftreten können. Bei Einsatz solcher
Oberflächen in Bereichen, in denen einerseits eine beson
dere Griffigkeit der Oberfläche erforderlich ist, ander
seits diese Griffigkeit nicht zu einer Beschädigung des
Produktes führen darf, ist die Verwendung der eingangs
beschriebenen Schichten durch die genannten Rauhigkeits
schwankungen nicht möglich. Zudem sind die Standzeiten sol
cher Oberflächen je nach verwendeter Legierung für viele
Anwendungszwecke zu gering. Eine Abhilfe wurde hier mit
mäßigem Erfolg dadurch erreicht, daß man die gespritzten
Oberflächen in einem zweiten Arbeitsgang schleift und da
mit in gewissen Grenzen zu einer definierten Rauhigkeit
gelangt.
Angesichts dieser Schwierigkeiten hat sich der Erfinder
das Ziel gesetzt, das Verfahren der eingangs erwähnten
Art zu verbessern und eine Oberflächenschicht mit ein
deutig definierter Rauhigkeit in verhältnismäßig ein
facher Handhabung anzubieten.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß ein pulverförmiger
Werkstoff aus einer Mischung von einer Matrix auf Ni, Co
und/oder Fe-Basislegierung und Hartstoffen sowie einer
Kornverteilung dieser Hartstoffe mit maximalem Anteil
zwischen 25 bis 150 µm aufgespritzt wird,wobei die ge
spritzte - aber ungesinterte - Schicht eine Oberflächen
rauhigkeit im Bereich Ra 10 bis 100 µm mit einer definier
ten Rauhigkeit von Ra · x ± 20 µm aufweist und x eine Zahl
von 10 bis 100 µm ist.
Zudem hat es sich als günstig erwiesen, daß die aufge
spritzte Schicht eine definierte Oberflächenrauhigkeit
von Ra · x ± 10 µm aufweist. Die Hartstoffe weisen dabei im
übrigen einen Schmelzpunkt von etwa 1200°C und höher auf.
Weitere Einzelheiten der Schicht sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Das Beschichten von Oberflächen mit einer definierten
Rauhigkeit von x ± 20 µm, vorzugsweise ±10 µm - wobei
x die gewünschte Oberflächenrauhigkeit in µm ist - im
Bereich von 10 bis 100 µm führt zu großen Standzeiten,
wenn man als pulverförmigen Werkstoff ein gemischtes Pul
ver einsetzt, welches aus zwei oder mehreren Komponenten
besteht, die ein größeres Schmelzintervall sowie Hart
stoffe aufweisen. Am besten eigen sich für eine solche
Matrix pulverförmige Werkstoffe auf einer Legierungsbasis
von Ni, Co und/oder Eisen. Das Schmelzpunktintervall dieser
Legierungen soll erfindungsgemäß zwischen 900 und 1400°C
liegen, vorzugsweise zwischen 100 und 1300°C, und ein
Intervall von mehr als 50°C aufweisen.
Als Träger für die Rauhigkeit werden Hartstoffpartikel,
wie Karbide, Boride, Nitride, Silicide und Oxyde ver
wendet. Das Mischungsverhältnis der beiden Komponenten
Matrix/Hartstoff sollte zwischen 20 bis 80 Gew.-%, be
vorzugt 30 bis 60 Gew.-%, für den Hartstoffanteil liegen.
Die Beeinflussung der Oberflächenrauhigkeit erfolgt über
die Kornverteilung des Hartstoffanteils, d. h. der maxi
male Anteil der Kornverteilung wird sehr eng gehalten,
während die Gesamtverteilung in den Bereichen von 37 bis
125 µm bzw. 45 bis 105 µm bzw. 45bis 90 µm bzw. 37 bis
75 µm liegt.
Die Hartstoffpartikel sollten durch Sprühtrocknen, Agglo
merieren mit und ohne Sintern oder durch Schmelzen mit
nachträglichem Brechen und Mahlen hergestellt werden. Ein
späteres Überziehen der Hartstoffe mit Ni, Co und/oder Fe
hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Der Anteil sollte
unter 40 Gew.-% liegen, bevorzugt unter 20 Gew.-%.
Die durch das beschriebene Verfahren entstehenden Ober
flächen können mit besonderen Vorteilen in der Papier
industrie eingesetzt werden, wo Transportrollen oder Grei
ferfinger dünne Papierbahnen oder Kartonbögen aufnehmen
sollten, ohne daß es zu den geringsten Beschädigungen des
transportierten Gutes kommt.
Nicht nur bei den bevorzugten Verwendungsgebieten, son
dern ganz allgemein hat es sich als besonderer Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen, daß während
des Herstellungsvorganges eine bestimmte Oberfläche ent
steht, die einer Nachbehandlung nicht mehr bedarf.
Claims (34)
1. Verfahren zum Herstellen einer gespritzten Oberfläche
mit definierter Rauhigkeit auf einem Werkstück,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein pulverförmiger Werkstoff aus einer Mischung
von einer Matrix auf Ni, Co und/oder Fe-Basislegierung
und Hartstoffen sowie einer Kornverteilung der Hart
stoffe mit maximalem Anteil zwischen 25 bis 150 µm auf
gespritzt wird, wobei die gespritzte, ungesinterte Schicht
eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von Ra 10 bis
100 µm mit einer definierten Rauhigkeit von Ra · x± 20 µm
aufweist und x eine Zahl von 10 bis 100 µm ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die aufgespritzte Schicht eine definierte Oberflächen
rauhigkeit von Ra · x ± 10 µm aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Hartstoffanteil der Mischung zwischen
20 bis 80 Gew.-% liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen
Hartstoffanteil der Mischung zwischen 30 bis 60 Gew.-%.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch ein Karbid als Hartstoffkomponente.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnetm, daß als Hartstoffkomponente
ein Karbid auf Wolframbasis eingesetzt wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoffkomponente
ein Wolframschmelzkarbid eingesetzt wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoffkomponente
ein Karbid aus Wolframkarbid-Kobalt mit einem Kobalt
gehalt unter 25% Co eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch ein Borid als Hartstoffkomponente.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch ein Silicid als Hartstoffkomponente.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch ein Nitrid als Hartstoffkomponente.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch ein Oxyd als Hartstoffkomponente.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartstoffpulver
durch Sprühtrocknen hergestellt wird.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartstoffpulver
durch Agglomerien und Brechen oder Mahlen hergestellt
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Hartstoffpulver gesintert wird.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartstoffpulver
vor dem Mischen mit der Matrix mit Ni, Co und/oder
Fe überzogen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nickelanteil auf den überzogenen Hartstoff
kernen unter 40 Gew.-% liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nickelanteil auf dem überzogenen Hartstoff
kern unter 20 Gew.-% liegt.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornform des
Hartstoffpartikels kugelförmig ist.
20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornform des
Hartstoffpartikels vieleckig ist.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der Korn
verteilung des Hartstoffanteils zwischen 37 und 125 µm
liegt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Maximum der Kornverteilung des Hartstoffan
teils zwischen 45 und 105 µm liegt.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Maximum der Kornverteilung des Hart
stoffanteils zwischen 45 und 99 µm, insbesondere zwi
schen 37 und 75 µm liegt.
24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Nickel-
Baislegierung verwendet wird.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Nickel-
Chrom-Basislegierung eingesetzt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich
net, daß die Basislegierung Eisen enthält.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Nickel-
Chrom-Bor-Silicium-Legierung verwendet wird.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzichnet, daß als Matrix eine Kobald-Ba
sis-Legierung verwendet wird.
29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Eisen-Basis-
Legierung verwendet wird.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kornverteilung der
Matrixlegierung zwischen 150 und 5 µm liegt.
31. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit einem auto
genen Flammspritzgerät aufgetragen wird.
32. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Plasma-
Flammspritzen aufgetragen wird.
33. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 32 für die Herstellung der Oberfläche von
Transportrollen für die Papiererzeugung.
34. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 32 für die Herstellung von Greiferfingern
für den Transport von Papier- oder Kartonbogen.
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