DE7632204U1

DE7632204U1 - Vorrichtung zum Auftragen oberflächenhärtender Schichten auf die Wendeln von Förderschnecken

Info

Publication number: DE7632204U1
Application number: DE19767632204D
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1978-04-13

Description

Anlage zur Gebrauchsmusteranmeldung der Klöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft

vom 25. Okt. 1977

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Vorrichtung zum Auftragen oberflächenhärtender Schichten auf die Wendeln von Förderschnecken

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung der Oberflächen von kreisring-, wendelartigen oder ähnlichen Werkstücken, insbesondere zum Auftragen von oberflächenhärtenden Schichten auf die Wendeln von Förderschnecken, bestehend aus einem an das Werkstück heranbringbaren, parallel oder unter einem kleinen Winkel zum Werkstück beweglich angeordneten, mit Abstand geführten Werkzeug sowie einer Hilfsvorrichtung zur Aufnahme des Werkstückes, die mit einem Drehantrieb verbunden ist und das Werkstück um seine Rotations-

Die Zerlegung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen in einer Schneckenzentrifuge in die festen und flüssigen Anteile ist mit einem mehr oder minder starken Verschleiß der Wendeln der Förderschnecke durch chemisch aggressiv oder abrasiv wirkende Komponenten des Feststoff-Flussigkeitsgemisches verbunden. Die Oberflächen der Wendeln müssen daher mit einer verschleißmindernden, härtenden Schicht überzogen werden, die beispielsweise aus Wolframkarbid oder anderen Karbiden bestehen kann. Das aufzutragende Hartmetall, dessen Schmelzpunkt

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durch Legierungszusätze herabgesetzt wird, liegt dabei in der Form von Pulver vor, das bis in die Nähe des Schmelzpunktes erhitzt wird und auf den zu behandelnden Bereich der Wendel aufgetragen wird, wobei eine Bindung durch atomare Kohäsionskräfte zwischen Hart- und Grundmetall entsteht.

Das bekannte manuelle Auftragen des Hartmetallpulvers, bei dem ein sowohl das Verteilen und Erwärmen des Pulvers als auch das Erwärmen der Wendel bewirkendes Werkzeug von Hand geführt wird, bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich. Neben dem gleichmäßigen Verteilen des nach dem Erwärmen auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes als teigige Masse vorliegenden Pulvers auf der Wendeloberfläche kommt es auch auf ein gleichmäßiges Einbringen von Wanne in die Wendel zur erzielung einer Destimmten Temperaturverteilung an, damit für den Aufbau der Bindung zwischen Hart- und Grundmetall optimale, das heißt ir. Hinblick auf eine gleichbleibende Qualität der aufgetragenen Schicht geeignete Bedingungen herrschen. Ein manuelles Führen des Werkzeuges bringt Unregelmäßigkeiten sowohl in der Dike der aufgetragenen Schicht als auch in der Erwärmung der Wendel, die im folgenden allgemein als Werkstück bezeichnet wird, mit sich und ist außerdem mit einem verhältnismäßig großen Arbeitsaufwand verbunden.

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Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht darin, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auftragen von oberflächenhärtenden Schichten zn schaffen, die die Nachteile des manuellen Verfahrens, auch in wirtschaftlicher Hinsicht vermeidet und sich durch eine gleichbleibende Qualität der aufgetragenen Schichten auszeichnet. Dies wird mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, daß das Werkzeug mit einem, in Bezug auf die Rotationsachse des Werkstückes ungefähr radiale, hin- und hergehende Bewegung erzeugenden Antrieb in Verbindung steht, wobei der Abstand zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche des Werkstückes mittels einer Regeleinrichtung konstant gehalten wird. Auf diese Weise unterliegt das Werkzeug bei seiner Bewegung relativ zur Oberfläche <ä©s Werkstückes einer exakten dreidimensionalen runrung. uer durch die Kegeleinrichtung konstant gehaltene Abstand gewährleistet eine gleichmäßige, einstellbare Erwärmung des Werkstückes und somit eine gleichbleibende Schichtqualität, wobei die Oberflächentemperatur des Werkstückes und die Dicke der Schicht durch eine entsprechende Wahl der Geschwindigkeiten von Werkzeug und Werkstück jeweils den Erfordernissen des Einzelfalles in einfacher Weise angepaßt werden können. Aus der Möglichkeit, die Menge an zügefuhitem Hartmetallmetallpulver einer bestimmten Schichtdicke entsprechend genau zu dosieren, ergeben sich gegenüber dem manuellen Verfahren Materialeinsparungen von bis zu 40 %_t wie bei Versuchen festgestellt werden konnte.

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In einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das Werkzeug aus einem ersten, mit Abstand oberhalb der zu behandelnden Oberfläche angeordneten Brenner und vorzugsweise einem zweiten mit Abstand unterhalb der zu behandelnden Oberfläche angeordneten Brenner, der in Bewegungsrichtung dep Werkstückes gesehen, dem ersten Brenner vorgeschaltet ist. Hierbei kann der erste Brenner in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, daß er gleichzeitig die Zuführung des Pulvers bewirkt. Der zweite Brenner dient dem beschleunigten Erwärmen des Werkstückes, insbesondere bei zum Beispiel dicken, einen raschen Wärme r.bfluß begünstigenden Wendeln, wodurch auch in diesen schwierigen Fällen eine gleichmäßige Verteilung der Oberflächentemperatur sichergestellt ist. In der Anordnung eines zweiten Brenners unterhalb der zu behandelnden Oberfl pr>Vii» 1 ΐ ocrf. βητηΐ+-. οϊηο Irnn σ+-.τ·ηΙτί-.·ί wo nr>n7.pRvoT>hoHRPr>nHo KaP₁-

nahme, die eine Leistungserhöhung der Vorrichtung durch schnelleres Auftragen des Hartmetallpulvers ermöglicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist der Antrieb durch eine, in einer ungefähr vertikalen Führung bewegliche Hebebühne gehalten, die mit einem Translatxonsantrxeb versehen ist. In Verbindung mit der Regeleinrichtung wird auf diese Weise erreicht, daß das Werkzeug mit konstantem Abstand zu der zu behandelnden Oberfläche zum Beispiel wendelartig über verhältnismäßig große Strecken automatisch geführt werden kann.

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In einer anderen vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, daß die vertikale Führung auf einem in Richtung auf das Werkzeug hin, vorzugsweise motorisch verschiebbaren Schlitten angeordnet ist. Durch diese Maßnahme werden Reparatur- und Wartungsarbeiten erleichtert. Gleichzeitig wird die Vorrichtung hierdurch anpassungsfähiger an besondere Konturen des Werkstückes.

Geraäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das Werkzeug um eine in der Horizontalebene liegende Achse, vorzugsweise in Richtung auf das Werkstück hin schwenkbar gelagert. Die schwenkbare Lagerung des Werkzeuges ist eine weitere, die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung an das Werkstück erhöhende Maßnahme.

Schließlich ist die Vorrichtung mit einer berührungslosen Messeinrichtung zum Messen des Abstandes zwischen dem ersten Brenner und zu behandelnden Oberfläche versehen. Es ist für ein einwandfreies Arbeiten der Vorrichtung wesentlich, daß der Abstand zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche des Werkstückes an der Stelle geraessen wird, an der sich das Werkzeug befindet oder zumindest in unmittelbarer Nähe. Im Hinblick auf die stark erwärmte Oberfläche des Werkstückes kommt eine berührungslose Meßeinrichtung dieser Anforderung am besten entgegen.

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Weitere vorteilhafte Merkmale der Neuerung ergeben sich aus dem folgenden, in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der vorrichtungsgemäßen Neuerung

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf die neuerungsgemäße Vorrichtung in vergrößerter Darstellung gemäß Pfeil II,

Fig. 3 einen Ausschnitt III der Seitenansicht der

neuerungsgemäßen Vorrichtung in vergrößerter Darstellung.

Im einzelnen zeigt Pig. 1 die neuerungsgemäße Vorrichtung, bestehend aus einer Hilfsvorrichtung 1 und einem das Werkzeug tragenden Teil 3. Der Teil 3 besteht aus einem Schlitten 4, der auf einer horizontalen Führung 5 gelagert ist und eine vertikale Führung 6 trägt. Der Schlitten 4 kann mittels eines Motors 7, dessen Abtrieb über geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Zwischenglieder mit der horizontalen Führung 5 in Verbindung steht, längs der horizontalen Führung bewegt werden. Auf der vertikalen Führung 6 sitzt eine, um eine in der Horizontalebene liegende Achse 8 schwenkbare Hebebühne 9, die mittels eines Translationsantriebes 10 mit

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der vertikalen Führung 6 in Verbindung steht und auf diese Weise längs der vertikalen Führung 6 bewegt werden kann. Bi unteren Bereich der Hebebühne 9 befindet sich auf der, der Hilfsvorrichtung 1 zugekehrten Seite eine berührungslose, zum Beispiel eine kapazitive Meßeinrichtung 11, bestehend aus einem Meßfühler 12 und einem Meßumformer 13. Die Hebebühne 9 trägt ferner einen Antrieb 14, der aus einer Motor-Getriebe-Einheit besteht, auf dessen einem, der Hilfsvorrichtung 1 zugekehrten Ende ein Arm 15 vorspringt, der durch den Antrieb 14 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Der Arm 15 trägt auf seiner oberen Seite einen ersten Brenner 16, der gleichzeitig dem Zuführen und Verteilen des Metallpulvers dient, und auf seiner unteren Seite einen zweiten Brenner 17, der gegenüber dem Brenner 16 in seiner Horizontalebene versetzt ist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Dabei deutet der Pfeil 18 die zum Brenner 16 gehörenden Leitungen für das Metallpulver, das Brenngas, die Verbrennungsluft oder Sauerstoff sowie gegebenenfalls ein Schutzgas an, wohingegen der Pfeil 19 die zum Brenner 17 führenden Leitungen für das Brenngas und die Verbrennungsluft oder Sauerstoff symbolisiert.

Die Hilfsvorrichtung 1 besteht aus einer Spindel 20, einer notorisch längs der Spindel bewegbaren Trageinrichtung 21^ sowie aus einem, das Werkstück 22, hier die gestrichelt gezeich-

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nete Förderschnecke 22, tragenden Tisch 23, auf dem das Werkstück mit geeigneten Mitteln gehalten ist, der mit einem Drehantrieb 24 versehen ist, der den Tisch 23 in Drehungen um die gestrichelt gezeichnete Achse 25 versetzt Gleichzeitig kann der Tisch 23 um die Achse 26 in Richtung auf das Werkstück hin verschwenkt werden.

Der Meßumformer 13 erzeugt ein, dem Abstand A (Fig. 3) zwischen dem ersten, das Metallpulver auftragenden Brenner l6 und der Wendel 27 der Förderschnecke 22 prop ort i.onales Meßsignal, das als Istwert mit dem in einer Regeleinrichtung 28 vorgebbaren Sollwert für den Abstand A verglichen wird. Ein der Differenz zwischen Soll- und Istwert proportionales Signal steuert den Translationsantrieb 10 und hält auf diese Weise den Abstand A auf dem vorgebbaren Sollwert. Die Zeichnung zeigt schematisch durch Pfeile 29 den Informationsfluß des gestrichelt dargestellten Regelkreises.

Zum Auftragen des Metallpulvers wird der das Werkzeug 2 tragende Schlitten 4 an das Werkstück 22 herangefahren und zwar so weit, bis der mit Hartmetallpulver zu behandelnde Bereich 30 (izi Fig. 3 stark ausgezogen gezeichnet) der Wendel 27 durch das hin- und hergehende Werkzeug erfaßt werden kann. Anschließend wird das Werkstück 22 in Drehungen um die Achse 25 versetzt, wobei sich das Werkzeug 2 längs der Wendeln 27 mit

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konstantem Abstand zur Wendeloberfläche und im Bereich 30 hin- und hergehend bewegt. Das auf die erwärmte Wendel aufgetragene, durch den ersten Brenner 16 in einen teigigen Zustand versetzte Hartmetallpulver verbindet sich dabei mit dem Grundmetall der Wendel auf der Grundlage atomarer Kohäsionskräfte und bildet so eine zusammenhängende Schicht.

Die radiale Erstreckung des oberflächengehärteten Bereiches der Wendeln 27 von Förderschnecken, die in Zentrifugen zur Trennung von Fest jtoff-Flüssigkeitsgeniischen eingesetzt werden, hängt von dem zu erwartenden maximalen Feststoffgehalt ab und muß in dem sich konisch verjüngenden Teil der Förderschnecke erhöht werden. Es ist in diesem Zusammenhang von besonderem Vorteil, wenn der Antrieb I^ so ausgebildet ist, daß die Amplitude der hin- und hereehenden Beweeuner w/ihrend des Betriebes der Vorrichtung von Hand aus oder automatisch verstellt werden kann. Dem gleichen Ziel, nämlich der Erhöhung der Anpassungsfähigkeit an das Werkstück dient auch die um die Achse 26 schwenkbare Lagerung des Tisches 23 der Hilfsvorrichtung 1, wodurch besonders die Behandlung des konischen Teils der Förderschnecke vereinfacht wird. Fig. 1 zeigt zusätzlich die Schnecke 22 strichpunktiert in einer um die Achse 26 um den Winkel o< geschwenkten Position.

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Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils eine Draufsicht und einen Ausschnitt der neuerungsgemäßeη Vorrichtung im Bereich des
Werkzeuges. Bei der Ausbildung des Meßfühlers 12 muß durch
geeignete Maßnahmen dafür Sorge getragen werden, daß der kapazitiv wirkende Teil weder durch die hin- und herbewegten
Massen der beiden Brenner noch durch das Metallpulver beeinflußt wird, da seine Meßgenauigkeit sonst beeinträchtigt
würde. Ferner ist es für die Stabilität des Regelkreises von Vorteil, daß die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung 11 so
gewählt wird, daß geringfügige Änderungen des Abstandes A,
zum Beispiel in der Größenordnung der Oberflächenrauhigkeit, nicht angezeigt werden können. Beiden Anforderungen kann zum Beispiel in einfacher Weise dadurch begegnet werden, daß der Meßfühler 12 unterhalb der zu behandelnden Oberfläche an

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stellt) abgekehrten Ende ringförmig ausgebildet und im übrigen Teil in einem Bogen aus dem Bereich des Werkzeuges herausgeführt ist.

Von Vorteil ist es auch, den Abstand B (Fig. 2) zwischen den beiden Brennern sowie in Verbindung mit der Regeleinrichtung 28 den Abstand A des Brenners 16 und den Abstand C des Brenners 17 von der Wendel 27 durch geeignete Befestigung der Brenner 16 und 17 auf dem Arm 15 verstellbar vorzusehen, wodurch die Möglichkeiten zur Steuerung der Temperatur der Wendeloberfläche weiter verfeinert werden. Im Zusammenwirken mit

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variierbaren Umdrehungsgeschwindigkeiten der Hilfsvorrichtung 1 um die Achse 25 erweitert sich der Einsatzbereich öer Vorrichtung im Hinblick auf unterschiedliche Dicken öer Wendeln. Es sind noch v/eitere konstruktive Ausbildungen der Vorrichtung denkbar, sie fallen unter die Neuerung, wenn sie öen folgenden Schutzansprüchen genügen,

- Schutzansprüche -

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Claims

H 76/54 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung der Oberflächen von kreisring-, wendelartigen oder ähnlichen Werkstücken, insbesondere zum Auftragen von oberflächenhärtenden Schichten auf die Wendeln von Förderschnecken, bestehend aus einem an das Werkstück heranbringbaren, parallel oder unter einem kleinen Winkel zum Werkstück beweglich angeordneten, mit Abstand geführten Werkzeug sowie einer Hilfsvorrichtung zur Aufnahme des Werkstückes, die mit einem Drehantrieb verbunden ist und das Werkstück um seine Rotationsachse dreht, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) mit einem, eine in bezug auf die Rotationsachse des Werkstückes (22) ungefähr radiale, hin- und hergehende Bewegung erzeugenden Antrieb (14) in Verbindung steht, wobei der Abstand zwischen dem Werkzeug (2) und der Oberfläche des Werkstückes (22) mittels einer Regeleinrichtung (28) konstant gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flas Werkzeug (2) aus einem ersten, mit Abstand oberhalb der EU behandelnden Oberfläche angeordneten Brenner (16) und vorzugsweise einem zweiten, mit Abstand unterhalb der zu behandelnden Oberfläche angeordneten Brenner (17) besteht, der in Bewegungsrichtung des Werkstückes (22) gesehen dem ersten Brenner (16) vorgeschaltet ist.

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3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (14) durch eine in einer ungefähr vertikalen Führung (6) beweglich angeordnete Hebebühne (9) gehalten ist, die mit einem ..ranslationsantrieb (10) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Führung (6) auf einem in Richtung auf das Werkstück (22) hin, vorzugsweise motorisch verschiebbaren Schlitten (4) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) um eine in der Horizontalebene liegende Achse (8), vorzugsweise in Richtung auf das Werkstück (22) hin schwenkbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Hebebühne (9) in Verbindung stehende, berührungslose Meßeinrichtung (11) zum Messen des Abstandes zwischen dem ersten Brenner (16) und der zu behandelnden Oberfläche.

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