DE3821658A1

DE3821658A1 - Verfahren zur herstellung von korrosionsbestaendigen und verschleissfesten schichten auf walzen von druckmaschinen

Info

Publication number: DE3821658A1
Application number: DE19883821658
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr Ing Kaiser; Bodo Dipl Ing Haeuser
Original assignee: Thyssen Guss AG
Current assignee: Thyssen Guss AG
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1989-12-28
Also published as: DE3821658C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von korro sionsbeständigen und verschleißfesten Schichten aus metallischen oder oxydkeramischen Werkstoffen auf Walzen von Druckmaschinen, wie Gummituch-, Platten- und Druckwalzen bei Offsetmaschinen etc., welche aus Gußeisen, Stahl, NE-Metallen o.ä. bestehen, wobei die Schichten mittels dem Plasmaspritzverfahren aufgebracht sind, sowie die danach hergestellten Walzen.

Aus DE-OS 35 13 882 ist bekannt, Schutzschichten auf einem Träger aufzubringen, wobei jedoch eine Haftschicht, eine Zwischen schicht und eine Deckschicht aufgebracht werden müssen. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt auf der Hand. In einem anderen Vorschlag (DE-OS 35 13 892) wird daher die Schicht mittels des Vakuumplasmaspritzverfahrens aufgebracht, wobei aber eine Restporosität in Kauf genommen werden muß. Diese Rest porosität mindert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit sondern setzt auch die mechanischen Kennwerte herab wie Haftzugfähigkeit, Biege- und Schlagfestigkeit und bewirkt eine ungleichmäßige Verteilung der Härtewerte in der Schicht. Für viele Fälle ist auch diese Porosität nicht tragbar und außerdem ist das Plasmasprit zen im Vakuum sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und trotzdem porenfreie Schutzschichten zu schaffen, welche ganzflächig diffusiv mit der Oberfläche der Walzen verbunden sind.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Schicht auf der Walze mittels dem Plasmaspritzverfahren mit einem Inertgas-Schutz mantel und mind. zweifacher Schallgeschwindigkeit des Plasma strahls zur Erreichung einer Restporosität kleiner als 3 Vol-% aufgebracht und nachfolgend die Walzen dem Heiß-Isostatischen- Preß-Verfahren (HIP) bei mindestens 520°C und 70 MPa unter worfen werden.

Vorteilhaft besitzt die Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 mm.

Zweckmäßig besitzt die Schicht eine Härte von 220 HV_0.2 Der außerordentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schicht besteht darin, daß mit relativ einfachen Mitteln porenfreie Schichten auf den Walzen aufgebracht werden können, die darüber hinaus ganzfächig diffudiv mit der Oberfläche der Walze ver bunden ist, so daß ein Abblättern auch dünner Schichten nicht zu befürchten ist. Weiter kann jedes Material verwendet werden, welches mit dem Plasmaspritzverfahren verarbeitet werden kann, so daß man die Eigenschaften der auf die Druckwalzen aufzubring enden Schichten den gewünschten Forderungen anpassen kann, ins besondere hinsichtlich der Schlagempfindlichkeit und der Härte. Außerdem ist durch den diffusiven Übergang zwischen der Ober fläche der Walze und dem Schichtwerkstoff in Kantenbereichen eine Bearbeitbarkeit wie bei einem Massivwerkstoff vorhanden.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Gußeisen-Walzen mittels Drucklufstrahlen mit reinem Al₂O₃ an der Oberfläche aktiviert, d.h. es werden vornehmlich eindimensionale Gitterfehler erzeugt, um Binde energien zu erzeugen für die Spritzpulverpartikel und zusätz lich eine Aufrauhung mit Unterschneidungen in der Werkstück oberfläche zu erhalten. Das Strahlkorn entspricht der FEPA- Norm F 20 und der Strahldruck beträgt maximal 0,4 MPa bei einem Abstand vom Werkstück von ca. 80 mm und einem Strahlwinkel von ca. 60°. Hierdurch wird eine Oberflächenrauhigkeit erreicht, die eine minimale Bearbeitungszugabe von max. 0,10 mm zuläßt bei gleichzeitigen geringsten Einschlüssen von Körnern des Strahl gutes in der Werkstückoberfläche und einer maximalen Oberflächen aktivierung. Der fein verteilte Kohlenstaub der aufgerissenen Graphitnester auf der Werkstückoberfläche und die restlichen Al₂O₃-Körner werden durch Abblasen mit CO₂ mit 5 MPa entfernt, so daß keine die Bindung störende Einflüsse während des Beschich tungsvorgangs vorhanden sind. Gleichzeitig wird durch das CO₂ eine Kühlung der Oberfläche auf ca. 10°C vorgenommen, die eine rasche Erstarrung der auftreffenden schmelzflüssigen Spritzpulver partikel zur Folge hat. Der anschließende Spritzvorgang im Plasmaverfahren mit zweifacher Schallgeschwindigkeit und einem Argon-Schutzgasmantel zur Vermeidung von störenden Fremsphasen in der Schicht durch Reaktion der schmelzflüssigen Partikel mit der umgebenden Atmosphäre erfolgt bis zu einer minimalen Schichtdicke von 0,2 mm, einschließlich der Bearbeitungszugabe von 0,1 mm für den nachfolgenden Schleifprozeß zur Erreichung des eng tolerierten Fertigmasses. Die Schicht besitzt eine Rest porosität von 2,6 Vol-%. Nach dem Beschichtungsvorgang wird die Walze dem Heiß-Isostatischen-Preß-Verfahren (HIP) unterworfen. Dieser Prozeßschritt erbringt den diffusen Verbund der aufge brachten Schicht mit dem Grundwerkstoff und die für die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit notwendige Porenfreiheit. Der Beschichtungswerkstoff aus CrNi-Stahl kann an den schwierig zu bearbeitenden Kanten des Greiferkanals wie Voll material durch Fräsen oder Ziehen mit einem Stahl in bekannter Weise bearbeitet werden, um die Scharfkantigkeit für den Papier bogenanfang beim Druckvorgang zu erreichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen und ver schleißfesten Schichten aus metallischen oder oxydkeramischen Werkstoffen auf Walzen von Druckmaschinen, wie Gummituch-, Platten- und Druckwalzen bei Offsetmaschinen etc., welche aus Gußeisen, Stahl, NE-Metallen o.ä. bestehen, wobei die Schichten mittels dem Plasmaspritzverfahren aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf den Walzen mittels des Plasmaspritzverfahrens mit einem Inertgas-Schutzmantel und mind. zweifacher Schallgeschwindigkeit des Plasmastrahls zur Er reichung einer Restporosität kleiner als 3 Vol-% aufgebracht und nachfolgend die Walzen dem Heiß-Isostatischen-Preß-Ver fahren (HIP) bei mindestens 520°C und 70 MPa unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schicht mindestens eine Dicke von 0,2 mm besitzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Kohlestaubbelag einer Walze aus Gußeisen nach dem Aktivierungsstrahlen der Oberfläche durch Abblasen mit CO₂ bei mindestens 5 MPa entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzengrundkörper aus Gußeisen, Stahl, NE-Metallen o.ä. nach dem Strahlen zur Entfernung restlicher eingeschlossener Strahlpartikel in der Oberfläche der Walzen mit CO₂ bei mindestens 5 MPa abgeblasen werden, wobei gleichzeitig die Oberflächentemperatur der Walzen auf ca. 10°C gesenkt wird.

5. Korrosionsbeständige und verschleißfeste Schicht, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die mit dem Grundwerkstoff der Walze diffusiv verbundene Schicht in sehr engen auf der gesamten Walzenlänge gleichmäßigen Fertigungstoleranzen hergestellt ist.

6. Korrosionsbeständige und verschleißfeste Schicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mindestens eine Härte von 220 HV_0.2 besitzt.

7. Korrosionsbeständige und verschleißfeste Schicht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den diffusiven Verbund und die Porenfreiheit der Schicht bei einer verbleibenden Schicht dicke von 0,1 mm nach der Fertigverarbeitung mit bekannten Schleifverfahren eine Schlagunempfindlichkeit vorhanden ist.