DE3914573A1 - Verfahren zum flammstrahlen von oberflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flammstrahlen von Oberflächen, bei dem mit Hilfe einer Brennervorrichtung mit Brennerkopf Flammen auf die zu bearbeitende Oberfläche ge­ richtet werden.

Das Flammstrahlen von Oberflächen, beispielsweise von na­ türlichen oder künstlichen Steinarten oder Stahl, ist eine seit langem bekannte Möglichkeit, Oberflächen zu bearbeiten und deren Eigenschaften und Aussehen etc. zu verändern. Beim Flammstrahlen wird ein Brenner mit in der Regel über eine bestimmte Breite nebeneinander auf einer Linie ange­ ordneten Brennerflammen über die zu bearbeitende Oberfläche geführt. Somit wird dieser Oberfläche oder, wenn sich die zu bearbeitende Oberfläche auf einem eigenständigen Werk­ stück befindet, diesem gesamten Werkstück Wärme zugeführt, wodurch sich der bearbeitete Oberflächenbereich oder das gesamte Werkstück erwärmt. Dadurch können sich in ungünsti­ gen Fällen schädliche Auswirkungen, z.B. Risse oder uner­ wünschte Verformungen, ergeben (siehe beispielsweise Arti­ kel "Flammstrahlen", Sonderdruck der Beratungsstelle für Autogentechnik, 1965, Seite 3, Punkt 10.) .

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine thermisch möglichst gering belastende Flammstrahlmethode für Oberflächenbereiche oder Werkstücke anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Flammstrahlen in nächster Nähe vor und/oder nach dem Brennerkopf in Bezug auf dessen Arbeitsrichtung ein Kühlmedium mit unterhalb der Umgebungstemperatur liegender Temperatur aufgebracht wird.

Durch das Aufbringen eines Kühlmediums auf die Oberfläche oder das Werkstück in nächster Nähe des Brennerkopfes wird dem Werkstück kurz vor und/oder sofort nach der Flammstrah­ lung Wärme entzogen. Dadurch wird bewirkt, daß der durch den Bestrahlungsvorgang notwendigerweise zugeführten Wärme­ menge eine Wärmemenge mit entgegengesetztem Vorzeichen ent­ gegengestellt wird, d.h. der Oberfläche oder dem Werkstück wird durch den Brenner einerseits Wärme zugeführt während andererseits durch ein Kühlmedium mit unterhalb der Umge­ bungstemperatur liegender Temperatur wieder Wärme entzogen wird. Daraus ergibt sich im wesentlichen eine Absenkung des gesamten Temperaturniveaus beim Flammstrahlvorgang und ins­ besondere auch eine geringere Endtemperatur des bearbeite­ ten Oberflächenbereiches oder des Werkstücks, woraus sich eine geringere thermische Belastung im Vergleich zum be­ kannten, ungekühlten Flammstrahlen ergibt. Der eigentliche Abspratzvorgang beim Flammstrahlen wird jedoch dadurch nicht negativ beeinflußt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung wird das Kühlmedium vor und nach dem Brennerkopf auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht. Dadurch wird eine besonders effektive Absenkung des Temperaturniveaus erreicht und die thermische Belastung minimiert.

Als besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren hat sich der Einsatz von Kryomedien in tiefkaltem Zustand als Kühlmedien erwiesen. Diese Medien können dabei in flüssiger Form oder in Form von Kaltgas oder einer Mischung von beidem auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht werden. Die Durchführung des Verfahrens ist aber beispiels­ weise auch mit kaltem Wasser, allerdings mit geringerer Ef­ fizienz und anderen Nachteilen, möglich. Kryomedien sind Medien, die bereits bei tiefkalten Temperaturen sieden. Als besonders geeignete Vertreter sind Stickstoff, Argon und Kohlendioxid zu nennen. Diese Medien sind problemlos und kostengünstig in tiefkalter, flüssiger Form beziehbar, be­ sitzen einen inerten Charakter und können zur Temperaturbe­ einflussung der zu bearbeitenden Oberfläche temperatur- und mengenmäßig einfach variiert werden.

Im folgenden soll anhand der schematischen Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung eines Flammstrahlbrenners mit zugehörigen Einrichtungen zur Kühlung.

Ein Brenner 1 oder, genauer bezeichnet, ein Brennerkopf 1 ist zwischen zwei Kühleinrichtungen 2, 3 angeordnet. Der Brenner 1 kann zur Flammstrahlbearbeitung einer Oberfläche 4 in schleppender, senkrechter oder stechender Weise ein­ gesetzt werden. Dies ist durch die gestrichelten Linien in der Figur angedeutet. Unmittelbar vor und nach dem Brenner­ kopf 1 in Bezug auf dessen Vorschub oder Arbeitsrichtung sind die Kühleinrichtungen 2, 3 positioniert. Der minimale Abstand der Kühleinrichtungen 2, 3 vom Brenner 1 ist dabei etwa so definierbar, daß sich der Flammenauftreffbereich A vom Brenner und der Auftreffbereich B des Kühlmediums von einer Kühleinrichtung gerade berühren. Andererseits sollte der Abstand der Kühleinrichtungen vom Flammenauftreffbe­ reich A das fünffache der Ausdehnung dieses Bereiches nicht überschreiten.

Beispielhaft sei nun die Anwendung von Flüssigstickstoff als Kühlmedium beschrieben. Der Stickstoff wird in flüssi­ gem Zustand (-196°C) in Form eines oder mehrerer, jeweils geeignet dosierter Strahlen oder Brausen auf die zu bear­ beitende Oberfläche vor und nach dem Brennerkopf aufge­ bracht, verteilt sich dort um seine Auftreffstelle herum, verdampft und entzieht dem Untergrund Wärme. So wird die zu bearbeitende Oberfläche bereits vor der Beaufschlagung mit den Brennerflammen auf Temperaturen etwa zwischen 0 und -60°C abgekühlt. Es folgt der eigentliche thermische Flamm­ strahlvorgang, der durch die vorherige Abkühlung nicht ne­ gativ beeinflußt wird, da es dabei vor allem auf ein schockartiges Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht an­ kommt, was nach wie vor erfolgt. Die darauf folgende zweite Beaufschlagung mit dem Kühlmedium verhindert vor allem eine weiterreichende Wärmeausbreitung in der bearbeiteten Ober­ fläche oder dem Werkstück.

Insgesamt vermindert das erfindungsgemäße Vorgehen die thermische Belastung einer zu flammstrahlenden Oberfläche oder eines zu flammstrahlenden Werkstückes, ohne daß das Flammstrahlergebnis negativ beeinflußt wird, und ist somit insbesondere bei besonders empfindlichen Oberflächen, bei­ spielsweise Stahlbetonflächen mit geringer Betonüberdec­ kung, oder kleinen Werkstücken, beispielsweise Fliesen oder Platten, anwendbar.

Claims (3)

1. Verfahren zum Flammstrahlen von Oberflächen, bei dem mit Hilfe einer Brennervorrichtung mit Brennerkopf hochenergetische Flammen auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in nächster Nähe vor und/oder nach dem Brennerkopf in Bezug auf seine Arbeitsrichtung ein Kühlmedium mit einer unterhalb der Umgebungstemperatur liegenden Temperatur auf die Oberfläche aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach dem Brennerkopf ein Kühlmedium aufgebracht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium ein Kryomedium in tiefkaltem Zustand in flüssiger oder gasförmiger Form verwendet wird, beispielsweise Stickstoff, Argon, oder Kohlendioxid.