EP0902100B1 - Thermisches Spritzverfahren für Trägerkörper und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Thermisches Spritzverfahren für Trägerkörper und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0902100B1
EP0902100B1 EP98111596A EP98111596A EP0902100B1 EP 0902100 B1 EP0902100 B1 EP 0902100B1 EP 98111596 A EP98111596 A EP 98111596A EP 98111596 A EP98111596 A EP 98111596A EP 0902100 B1 EP0902100 B1 EP 0902100B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
cylindrical surface
support cylinder
pull
spray
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98111596A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0902100A1 (de
Inventor
Udo Tittgemeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP0902100A1 publication Critical patent/EP0902100A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0902100B1 publication Critical patent/EP0902100B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • C23C4/185—Separation of the coating from the substrate

Definitions

  • the invention relates to a thermal spray process for the production of Carrier bodies and a device for performing the method, wherein the obtained carrier body used in particular in the graphics industry can be.
  • DE 41 40 768 C2 discloses a method for producing an offset printing form a metallic material for a forme cylinder of a printing press.
  • the plate-shaped blank is opened for printing plate production conventional type coated and exposed, after which the rectangular plate in a welding device by bending into a Bring hollow cylinder shape and clamped there in register.
  • the one on top of the other facing edges of the plate are seam welded together longitudinally, whereby the welding process is carried out in such a way that a weld seam is formed which is on the top and Bottom each has a concave shape.
  • the resulting printing form can be exposed to the plate-shaped blank coated and exposed on the forme cylinder.
  • a disadvantage of this manufacturing process is the fact that the length is stretched of the plate-shaped blank, which will later give the diameter, exactly parallel and with a correspondingly high accuracy of significantly better than 1/10 mm tailor. It also causes the introduction of heat when welding a longitudinal distortion of the material in the weld area. This elongation leads to a ripple on both sides along the weld. When using a sleeve produced in this way leads to the inevitable waviness in the seam area to the fact that air pockets occur, which are under external pressure on the sleeve this migrate, which causes the sleeve to twist on the cylinder. This results in the need for an additional operation subsequent calibration of such sleeves made according to this procedure has been.
  • DE 39 08 999 C2 discloses a cylinder body and a method for coating of the cylindrical body. It is proposed to make a cylindrical body like this to provide with a seamless coating that as a coating material thixotropic multi-component material in the form of a propellant and inhibitor staggered, flowing foam with rotation and feed on the cylindrical body is applied approximately in a spiral.
  • a coating material thixotropic multi-component material in the form of a propellant and inhibitor staggered, flowing foam with rotation and feed on the cylindrical body is applied approximately in a spiral.
  • metallic aluminum or a carbon fiber reinforced plastic is used.
  • plastic sleeves also has disadvantages. For example in view of the considerably lower modulus of elasticity, these have to be increased Wall thickness are made to be comparable to metallic sleeves Achieve seat strength. High wall thicknesses in turn, for example in the Application of functional layers of higher temperature to be treated are exposed to temperature, resulting in loss of Dimensional accuracy and build up high internal stresses.
  • EP 0 421 145 A2 and EP 0 715 966 A1 are sleeve-shaped rubber blankets become known, which laterally on blanket cylinders from Have rotary printing presses installed.
  • the rubber coating is on Nickel sleeves applied.
  • the nickel sleeves are electroplated manufactured.
  • a mother cylinder is inserted into the nickel bath a thin nickel skin, which later after reaching the required wall thickness is rolled from the master cylinder.
  • the nickel sleeve production in this way has an increased power requirement and is extremely time consuming.
  • Thermal spraying processes are used today for a wide variety of components such as machine components, implants or building components with a large number coating of materials.
  • the spraying methods used in the coating and spray filler materials are highly application-specific.
  • Classical Areas of application of thermal spraying are wear and tear Corrosion protection, the repair coating and thermal or electrical insulation and often a combination of these goals.
  • GB-A 1 410 169 discloses a process for producing thermally sprayed endless Layers in which a shaping base body in the form of a plate or Provide a cylinder with a release agent and a metal or a on the base body Ceramic rotating the same and feeding a spray head to form a Spray layer is sprayed on, which is then from the forming base is replaced.
  • FR-A 2 472 033 describes a method for producing a sleeve-shaped endless Body made of thermally sprayed material, which on the cylinder one Rotary printing machine is windable.
  • GB-A 1 215 184 describes the use of graphite or silicone as a release agent between a cylinder and a layer applied thereon.
  • the advantages resulting from the solution according to the invention are diverse in nature.
  • the layers produced according to the inventive method of the here simply detach the form-giving body.
  • Which is during the spraying process resulting ductile, elastic layer is very similar to solid material and thus gives it gained body an elasticity that its easy handling enables.
  • the ductility of the body allows one Expanding the body for mounting on a cylinder of a graphic Machine; after switching off one necessary to expand the ductile body
  • the body can be pressurized on the circumference using a press fit be held by a cylinder. It can be both Actuate transfer cylinder as well as a printing form cylinder on which the sleeve-shaped body produced according to the invention can be drawn up.
  • Next Applications for the offset method are also the application of the invention preserving sleeve-shaped body in the gravure process conceivable.
  • the metal or the metal alloy or the self-flowing alloy can be sprayed on in accordance with the flame spraying process.
  • the arc spraying process can also be used, as can the high-speed flame spraying process.
  • the material to be sprayed on can be an oxide or also carbides or ceramic-metal mixtures (cermets). In order to prepare the outer surface of the shaping base body for the thermal spray layer to be produced, this must be conditioned, for which purpose a blasting process is used.
  • a roughness of the lateral surface is brought about, which is characterized in that the elevations determining the roughness have a round contour.
  • the roughness of the outer surface of the shaping body is R z 25 ⁇ m.
  • the material preferably used to produce the rough surface in the blasting process to be used is glass spheres.
  • the pressure prevailing in the blasting process for spraying the glass balls is between 2.5 and 3.5 bar.
  • the conditioned outer surface of the shaping base body is provided with a layer of a release agent which is up to 5 ⁇ m thick.
  • the release agent can be powdered graphite dust or silicone can also be used. It is also possible to use Teflon as a release agent.
  • the device according to the invention for carrying out the thermal Spraying method comprises a shaping body, which is a support cylinder as well as a pull-off blank, wherein between the support cylinder and the Pulling round a deflection bevel is formed, which is a constriction in the thermal applied spray layer generated.
  • a shaping body which is a support cylinder as well as a pull-off blank, wherein between the support cylinder and the Pulling round a deflection bevel is formed, which is a constriction in the thermal applied spray layer generated.
  • An extraction chamber is provided, which is equipped with a Pressure medium through the pull-off disc or through the support cylinder is pressurizable.
  • An annular gap between the support cylinder and The pull-off blank is made up of one end face of the support cylinder and one of the pull-off blank limited. The annular gap opens below the necking point of the thermal sprayed material in the area of the deflection chamfer.
  • both the support cylinder on the front side and the pull-off disc are on the front side provided with a taper.
  • Figure 1 is an arrangement for performing the reproduced method according to the invention.
  • An order station 1 comprises one on a machine frame 2 in Recording tips 3 and 4 rotatably mounted base body, one Includes support cylinder 5 and a pull-off blank (see FIG. 2).
  • the the is to be applied to the thermal spray coating which gives the shape of the basic body the receiving tips 3 and 4 rotatably supported and can not by one here drive shown in detail can be set in rotation.
  • the support cylinder 5 is by means of a cylinder pin 6 in the receiving tip 3, the Cylinder end faces the receiving tip 3.
  • Parallel to the axis of the Support cylinder 5, a carriage 9 is arranged which in guides 10 on Machine frame can be moved in the feed direction 13.
  • the material to be sprayed on via a feed line 15 applies to the outer surface 8 of the base body.
  • the spray layer very ductile and elastic is very similar to solid material. of such Endless sleeves made of coherent material can be - how will be described in more detail below - from the scope of the Detach support cylinder 5.
  • FIG. 2 shows in longitudinal section one of a spray layer to be applied thermally the basic body.
  • the shaping base body shown in longitudinal section comprises a Support cylinder 5, on the end face 7 of which the cylinder pin 6 is located.
  • the Support cylinder 5 has a cavity, the end faces and Shell surfaces 8 limited and penetrated by a guide rod 17.
  • To one annular end face 27 of the support cylinder 5 is a corresponding annular end face 28 of a pull-off disc 19.
  • the Pull-off disc 19, also penetrated by the aforementioned guide rod 17, which is provided with a profile 18 is with a connection 20 for a Media equipped.
  • the connection 20 for the pressure medium comprises one Channel 21, which is in an expansion chamber 22 between the support cylinder 5 and the Pull-off disc 19 opens.
  • the expansion chamber 22 is shown in FIG Idle state 22.1 shown.
  • the through the mentioned end faces 27, 28 of Support cylinder 5 or pull-off disc 19 formed joint 29 forms an annular gap extending around the cylinder axis into a deflection chamfer 23 at the transition of the support cylinder 5 to the extraction disc 19 opens.
  • Deflection chamfer 23.1 is provided as well as a deflection chamfer 23.2 on the condenser side is provided, which in the abutting state of the support cylinder 5 and Pulling disc 19 form a continuous deflection chamfer 23, which leads to the formation of a Constriction 30 in the thermal spray layer 14 leads.
  • the surface of the support cylinder 5 is conditioned by means of a blasting process.
  • blasting processes are used to roughen subsurface surfaces with the aim of optimal adhesion. This means making the surface as sharp as possible.
  • the spray layer 14 in order to ensure that the spray layer 14 can be easily removed, the roughness must be brought about with edges that are as round as possible.
  • the surface of the support cylinder 5 is therefore produced using a blasting method using glass balls of a defined size and a blasting pressure between 2.5 and 3.5 bar.
  • the average roughness depth R z which is generated by this method, is R z 25 ⁇ m.
  • the jacket surface 8 conditioned in this way is provided with a release agent provided what is applied in a film up to 5 ⁇ m thick.
  • a release agent such as graphite, silicone or Teflon, acts one mechanical clawing of the striking at high speed Spray particles against the base of the base body and prevents Baking together with the outer surface 8 of the support cylinder 5.
  • the applied Release agent supports the detachment of the spray layer 14 after it has cooled the outer surface 8 of the base body.
  • FIG. 3 shows a spray layer applied to the shaping base body shown with trained constriction 30.
  • the expansion chamber 22 located between the support cylinder 5 and the pull-off disc 19 is in its idle state 22.1, ie not acted upon by a pressure medium.
  • a constriction point 30 has formed in the spray layer 14.
  • the outer surface of the removal disc 19 was not subjected to any surface conditioning, which is why its roughness is higher than that of the outer surface 8 of the support cylinder 5.
  • the expansion chamber 22, which is still in the idle state 22.1, is connected to the latter via the gap 29 defined by the contact area of the end face 27 or 28 of the support cylinder 5 or pull-off probe 19, which opens approximately centrally into the deflection chamfer 23.
  • FIG. 4 shows a part which has been partially detached from the expansion chamber coherent thermal spray coating.
  • the pull-off disc 19 is acted upon by a pressure medium, which via the Channel 21 acts on the expansion chamber 22.
  • a pressure medium which via the Channel 21 acts on the expansion chamber 22.
  • By building up Pressure in the expansion chamber 22 results in a surface pressure between the Support cylinder 5 and the pull-off disc 19, whereby the gap 29 between the End faces 27, 28 of the support cylinder 5 and pull-off 19 is widened.
  • the Gap 29 passes the pressure medium under the coherent sleeve-shaped Spray layer 14 and applied to the underside 14.2.
  • the Deflection phase 23 In order to avoid that a sudden action on the spray layer 14 at beginning formation of the gap 29 by the pressure medium is carried out by the Deflection phase 23 generates an additional length in the form of a constriction 30.
  • the area covering the support cylinder 5 is the spray layer 14 detached from the outer surface 8 of the support cylinder 5 while the part of the spray layer 14, which is located on the peel 19, because of the greater friction still adheres to the outer surface of the extraction disc 19.
  • Sleeves produced in this way without a seam have a ductile elastic Behavior on and are in the manner described above according to the invention can be produced considerably more cost-effectively than those known from the prior art elaborately deposited on a master cylinder Nickel sleeves.
  • the material thicknesses of the tubular bodies to be produced are adjustable between 0.1 and 0.6mm depending on feed and speed of the shaping basic body, in relation to the material discharge on Spray head 11.
  • Metal or sprayed metal alloys can be used, for example, for that Apply the necessary transfer layers using offset processes or pressers for Manufacture gravure applications. It is also used as a sleeve Printing form in printing machines possible to use instead of finite Printing plates.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Spritzverfahren zur Herstellung von Trägerkörpern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die erhaltenen Trägerkörper insbesondere in der graphischen Industrie verwendet werden können.
DE 41 40 768 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Offsetdruckform aus einem metallischen Werkstoff für einen Formzylinder einer Druckmaschine. Zunächst wird eine Platte auf das dem Umfang und der Breite des Formzylinders entsprechende Maß zugeschnitten und an mindestens einer Stirnseite mit Registereinrichtungen versehen. Anschließend wird der plattenförmige Zuschnitt auf für die Druckformherstellung herkömmliche Art beschichtet und belichtet, wonach die rechteckige Platte in einer Schweißvorrichtung durch Biegen in eine Hohlzylinderform gebracht und dort registerhaltig eingespannt wird. Die aufeinander zuweisenden Kanten der Platte werden miteinander längs nahtverschweißt, wobei der Schweißprozeß so geführt wird, daß eine Schweißnaht entsteht, die auf Ober- und Unterseite jeweils eine konkave Form aufweist. Neben der Beschichtung und Belichtung des plattenförmigen Zuschnittes kann die daraus entstehende Druckform auf dem Formzylinder beschichtet und belichtet werden.
Nachteilig bei diesem Herstellungsverfahren ist die Tatsache, die gestreckte Länge des plattenförmigen Zuschnittts, die später den Durchmesser ergeben soll, exakt parallel und mit entsprechend hoher Genauigkeit von deutlich besser als 1/10 mm zuzuschneiden. Weiterhin verursacht die Einleitung von Wärme beim Schweißen einen Längsverzug des Materials im Schweißnahtbereich. Diese Längung führt zu einer Welligkeit beidseitig längs der Schweißnaht. Bei der Benutzung einer solcherart hergestellten Hülse führt diese unvermeidbare Welligkeit im Nahtbereich dazu, daß sich Lufteinschlüsse einstellen, die bei äußerem Druck auf die Hülse unter dieser wandern, was eine Verdrehung der Hülse auf dem Zylinder zur Folge hat. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines zusätzlichen Arbeitsganges zur nachträglichen Kalibrierung solcher Hülsen, die gemäß dieses Verfahrens hergestellt wurde.
DE 39 08 999 C2 offenbart eine Zylinderkörper und ein Verfahren zur Beschichtung des zylindrischen Körpers. Es wird vorgeschlagen, einen zylindrischen Körper derart mit einer nahtlosen Beschichtung zu versehen, daß als Beschichtungsmaterial ein thixotropes Mehrkomponentenmaterial in Form eines mit Treibmitteln und Inhibitoren versetzten, fließförmigen Schaumes unter Drehung und Vorschub auf dem zylindrischen Körper etwa spiralförmig aufgetragen wird. Als Hülsenmaterial wird metallisches Aluminium oder ein kohlefaserverstärkter Kunststoff verwendet. Die Verwendung von Kunststoffhülsen hat allerdings auch Nachteile. Beispielsweise müssen diese angesichts des erheblich geringeren Elastizitätsmoduls mit höherer Wandstärke gefertigt werden, um mit metallischen Hülsen vergleichbare Sitzfestigkeiten zu erzielen. Hohe Wandstärken wiederum, die beispielsweise bei der Aufbringung von wärme zu behandelnden Funktionsschichten höherer Temperatur ausgesetzt werden, sind temperaturempfindlich, was zum Verlust der Maßgenauigkeit und zum Aufbau hoher innerer Spannungen führen kann.
Aus EP 0 421 145 A2 sowie EP 0 715 966 A1 sind hülsenförmige Gummitücher bekannt geworden, die sich seitlich auf Gummituchzylinder von Rotationsdruckmaschinen aufbringen lassen. Die Gummibeschichtung ist auf Nickelhülsen aufgebracht. Die Nickelhülsen werden auf galvanischem Wege hergestellt. An einem in das Nickelbad eingelassenen Mutterzylinder scheidet sich eine dünne Nickelhaut ab, die später nach Erreichen der erforderlichen Wandstärke vom Mutterzylinder abgewalkt wird. Die Nickelhülsenherstellung auf diesem Wege hat einen erhöhten Strombedarf zur Folge und ist außerordentlich zeitaufwendig.
Thermische Spritzverfahren werden heute eingesetzt, um die unterschiedlichsten Bauteile wie Maschinenkomponenten, Implantate oder Bauwerkkomponenten mit einer Vielzahl von Werkstoffen zu beschichten. Die bei der Beschichtung eingesetzten Spritzverfahren und Spritzzusatzwerkstoffe sind in hohem Maße anwendungsfallspezifisch. Klassische Anwendungsgebiete des thermischen Spritzens sind der Verschleiß und der Korrosionsschutz, die Reparaturbeschichtung sowie thermische oder elektrische Isolation und häufig auch eine Kombination dieser Ziele.
GB-A 1 410 169 offenbart ein Verfahren zur Herstellung thermisch gespritzter endloser Schichten, bei welchem ein formgebender Grundkörper in Form einer Platte oder eines Zylinders mit einem Trennmittel versehen und auf den Grundkörper ein Metall oder eine Keramik unter Rotation desselben und Vorschub eines Spritzkopfes zur Bildung einer Spritzschicht aufgespritzt wird, welche anschließend vom formgebenden Grundkörper abgelöst wird.
Die DE 36 17 833 C beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern, bei welchem eine vernebelte Schmelze eines Metalls oder einer Legierung auf einen rotierenden zylindrischen Grundkörper aufgesprüht wird. Der rotationssymmetrische Hohlkörper wird hierbei auf seiner Außenumfangsfläche durch eine auf die Außenumfangsfläche wirkende zangenförmige Abziehvorrichtung gehalten, und durch diese nach Erstarren des Materials vom Grundkörper abgezogen, wobei die Abziehvorrichtung während des Spritzvorgangs von außen angetrieben wird und zusammen mit dem Grundkörper rotiert.
FR-A 2 472 033 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines hülsenförmigen endlosen Körpers aus thermisch gespritztem Material, der auf den Zylinder einer Rotationsdruckmaschine aufziehbar ist.
Die GB-A 1 215 184 beschreibt die Verwendung von Graphit oder Silikon als Trennmittel zwischen einem Zylinder und einer auf diesen aufgebrachten Schicht.
Ziel der erwähnten konventionellen Spritztechnik zur Lösung anspruchsvoller Beschichtungsaufgaben ist es bisher gewesen, eine möglichst gute Haftung der erzeugten Schicht auf dem zu beschichtenden Bauteil zu erhalten.
Ausgehend von den Schwächen und Nachteilen des aufgezeigten Standes der Technik und in Weiterentwicklung der Anwendung von Spritzverfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, der graphischen Industrie steifigkeits- und festigkeitsoptimierte Basisträgerhülsen zur Herstellung von Übertragungsträgern, Druckformen, Presseuren und dergleichen preiswert zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die sich aus der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden Vorteile sind vielfältiger Natur. Im Gegensatz zu den bisher mittels thermischer Spritzverfahren erzeugten Schichten, sind die gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Schichten von dem hier lediglich formgebenden Körper einfach abzulösen. Die sich während des Spritzverfahrens ergebende duktile, elastische Schicht ist solidem Material sehr ähnlich und verleiht dem so gewonnenen Körper eine Elastizität, die dessen einfache Handhabung ermöglicht. Die Duktilität des Körpers erlaubt ein Aufweiten des Körpers zum Aufziehen auf einen Zylinder einer graphischen Maschine; nach Abschaltung eines zum Weiten des duktilen Körpers erforderlichen unter Druck stehenden Mediums kann der Körper mittels Preßsitz auf dem Umfang eines Zylinders gehalten werden. Dabei kann es sich sowohl um einen Übertragungszylinder als auch einen Druckformzylinder handeln, auf welchem der erfindungsgemäß hergestellte hülsenförmige Körper aufziehbar ist. Neben Applikation für das Offsetverfahren sind auch die Anwendung der erfindungsgemäß erhaltenden hülsenförmigen Körper im Tiefdruckverfahren denkbar.
In weiterer Ausgestaltung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens kann das Aufspritzen des Metalls oder der Metallegierung oder der selbstfließenden Legierung gemäß des Flammspritzverfahrens erfolgen. Neben dem Flammspritzverfahren kann auch das Lichtbogenspritzverfahren angewendet werden, sowie auch das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzverfahren Verwendung finden. Neben Metallen oder Metallegierungen oder einer selbstfließenden Legierung kann das aufzuspritzende Material ein Oxid sein oder auch Karbide oder auch Keramik-Metall-Mischungen (Cermets). Zur Vorbereitung der Mantelfläche des formgebenden Grundkörpers für die herzustellende thermische Spritzschicht muß diese konditioniert werden, wozu ein Strahlverfahren Verwendung findet. Mittels des Strahlverfahrens wird eine Rauheit der Mantelfläche herbeigeführt, die sich dadurch auszeichnet, daß die die Rauheit bestimmenden Erhebungen eine runde Kontur aufweisen. Die Rauheit der Mantelfläche des formgebenden Körpers beträgt Rz 25µm. Das zur Erzeugung der rauhen Mantelfläche vorzugsweise verwendete Material beim dem zu verwendenden Strahlverfahren sind Glaskugeln. Der beim Strahlverfahren vorherrschende Druck für das Aufspritzen der Glaskugeln liegt zwischen 2,5 und 3,5 bar. Um die Ablösung der erfindungsgemäß hergestellten thermischen Spritzschicht von der Mantelfläche des formgebenden Grundkörpers zu erleichtern, wird die konditionierte Mantelfläche des formgebenden Grundkörpers mit einer bis zu 5µm dicken Schicht eines Trennmittels versehen. Bei dem Trennmittel kann es sich um pulverförmigen Graphitstaub handeln oder es kann auch Silikon verwendet werden. Ferner ist als Trennmittel die Verwendung von Teflon möglich. Nach dem die Mantelfläche des formgebenden Grundkörpers solcherart vorbehandelt worden ist, wird die thermisch aufzutragende Spritzschicht in Bereich zwischen 0,1 und 0,6mm Dicke aufgetragen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des thermischen Spritzverfahrens umfaßt einen formgebenden Grundkörper, der einen Stützzylinder sowie eine Abziehronde umfaßt, wobei zwischen dem Stützzylinder und der Abziehronde eine Auslenkfase gebildet ist, die eine Einschnürstelle in der thermisch aufgebrachten Spritzschicht erzeugt. Zwischen dem Stützzylinder und der Abziehronde ist eine Expansionskammer vorgesehen, welche mit einem Druckmedium durch die Abziehronde oder auch durch den Stützzylinder druckbeaufschlagbar ist. Ein ringförmiger Spalt zwischen Stützzylinder und Abziehronde wird von je einer Stirnfläche des Stützzylinders und der Abziehronde begrenzt. Der ringförmige Spalt mündet unterhalb der Einschnürstelle des thermisch gespritzten Materials in den Bereich der Auslenkfase.
Zur Verbesserung der Ausbildung eines Luftspaltes und um ein leichteres Ablösen der thermisch gespritzten Schicht von der Mantelfläche des Stützzylinders zu erzielen, sind sowohl der Stützzylinder stirnseitig als auch die Abziehronde stirnseitig mit einer Verjüngung versehen.
Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können der Beschreibung und den beigefügten Figuren entnommen werden.
Es zeigt:
Figur 1
den schematisch dargestellten Aufbau einer Anlage zum thermischen Aufbringen einer Spritzschicht auf einen formgebenden Grundkörper,
Figur 2
einen Längsschnitt durch den formgebenden Grundkörper, bestehend aus Stützzylinder und Abziehronde,
Figur 3
eine auf dem formgebenden Grundkörper aufgebracht Spritzschicht mit ausgebildeter Einschnürstelle, jedoch noch nicht beaufschlagter Expansionskammer und
Figur 4
eine durch Beaufschlagung der Expansionskammer teilweise abgelöste thermische Spritzschicht.
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.
Eine Auftragsstation 1 umfaßt einen an einem Maschinengestell 2 in Aufnahmespitzen 3 bzw. 4 drehbar gelagerten Grundkörper, der einen Stützzylinder 5 sowie eine Abziehronde umfaßt (vergl. Figur 2). Der der aufzubringenden thermischen Spritzschicht die Form verleihende Grundkörper ist in den Aufnahmespitzen 3 und 4 drehbar gelagert und kann durch einen hier nicht näher dargestellten Antrieb in Rotation versetzt werden. Der Stützzylinder 5 ist mittels eines Zylinderzapfens 6 in der Aufnahmespitze 3 aufgenommen, die Zylinderstimseite ist der Aufnahmespitze 3 zugewandt. Parallel zur Achse des Stützzylinders 5 ist ein Schlitten 9 angeordnet, der in Führungen 10 am Maschinengestell in Vorschubrichtung 13 verfahrbar ist. Auf den Schlitten 9 ist ein Spritzkopf 11 angeordnet, der über eine Zuleitung 15 das aufzuspritzende Material auf die Mantelfläche 8 des Grundkörpers aufträgt. Je nach Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl des formgebenden Grundkörpers lassen sich Spritzschichten 14 im Dickenbereich zwischen 0,1 und 0,6mm herstellen, wobei die Spritzschicht sehr duktil und elastisch ist mit großer Ähnlichkeit zu solidem Material. Solcherart hergestellte endlose Hülsen aus zusammenhängendem Material lassen sich - wie weiter unten noch detaillierter beschrieben werden wird - vom Umfang des Stützzylinders 5 ablösen.
Figur 2 zeigt im Längsschnitt einen einer thermisch aufzubringenden Spritzschicht die Form verleihenden Grundkörper.
Der im Längsschnitt dargestellte formgebende Grundkörper umfaßt einen Stützzylinder 5, an dessen Stirnfläche 7 sich der Zylinderzapfen 6 befindet. Der Stützzylinder 5 verfügt über einen Hohlraum, der von Stirnflächen und Mantelflächen 8 begrenzt und von einer Führungsstange 17 durchsetzt wird. An eine ringförmige verlaufende Stirnfläche 27 des Stützzylinders 5 liegt eine korrespondierende ringförmige Stirnfläche 28 einer Abziehronde 19 an. Die Abziehronde 19, ebenfalls durchsetzt von der bereits erwähnten Führungsstange 17, welche mit einem Profil 18 versehen ist, ist mit einem Anschluß 20 für ein Druckmedium ausgestattet. Der Anschluß 20 für das Druckmedium umfaßt einen Kanal 21, der in einer Expansionskammer 22 zwischen dem Stützzylinder 5 und der Abziehronde 19 mündet. Die Expansionskammer 22 ist in Figur 1 im Ruhezustand 22.1 gezeigt. Die durch die erwähnten Stirnflächen 27, 28 von Stützzylinder 5 bzw. Abziehronde 19 gebildete Fuge 29 bildet einen sich ringförmig um die Zylinderachse erstreckenden Spalt, der in eine Auslenkfase 23 am Übergang des Stützzylinders 5 zur Abziehronde 19 mündet. Sowohl zylinderseitig ist eine Auslenkfase 23.1 vorgesehen wie auch rondenseitig eine Auslenkfase 23.2 vorgesehen ist, welche im aneinander liegenden Zustand von Stützzylinder 5 und Abziehronde 19 eine kontinuierliche Auslenkfase 23 bilden, was zur Bildung einer Einschnürstelle 30 in der thermischen Spritzschicht 14 führt.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß zur Wegbegrenzung der Abziehronde 19 auf der Führungsstange 17 eine Mutter 24 samt Kontermutter 25 als Anschlag vorgesehen sind, um bei Druckbeaufschlagung der Expansionskammer 22 mit einem Druckmedium den Verfahrweg der Abziehronde 19 relativ zum Stützzylinder 5 zu begrenzen.
Im in Figur 2 gezeigten Zustand - vor Auftrag einer thermischen Spritzschicht - wird die Oberfläche des Stützzylinders 5 mittels eines Strahlverfahrens konditioniert. Üblicherweise werden mit Strahlverfahren Untergrundflächen aufgerauht, mit dem Ziel optimaler Haftung. Dies bedeutet, die Oberfläche so scharfkantig rauh wie irgend möglich zu erzeugen. Um jedoch eine leichte Ablösbarkeit der Spritzschicht 14 zu gewährleisten, muß die Rauheit mit möglichst runden Kanten herbeigeführt werden. Daher wird die Oberfläche des Stützzylinders 5 mit einem Strahlverfahren unter Einsatz von Glaskugeln definierter Größe und einem Strahldruck zwischen 2,5 und 3,5 bar erzeugt. Die mittlere Rauhtiefe Rz, die mittels dieses Verfahrens erzeugt wird, beträgt Rz 25µm.
Nach dem Anrauhen der Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5 gemäß oben Gesagtem, wird die solcherart konditionierte Mantelfläche 8 mit einem Trennmittel versehen, was in einem Film bis zu 5µm Dicke aufgetragen wird. Die Applikation eines Trennmittels, wie beispielsweise Graphit, Silikon oder Teflon, wirkt einer mechanischen Verkrallung der mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden Spritzpartikel mit dem Untergrund des Grundkörpers entgegen und verhindert ein Zusammenbacken mit der Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5. Das aufgebrachte Trennmittel unterstützt nach dem Erkalten der Spritzschicht 14 deren Ablösen von der Mantelfläche 8 des Grundkörpers.
In Figur 3 ist eine auf dem formgebenden Grundkörper aufgebrachte Spritzschicht mit ausgebildeter Einschnürstelle 30 dargestellt.
Auf die konditionierte - mit einer Rauhtiefe von Rz = 25µm und mit einem Trennmittel versehene - Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5 ist mit der Anordnung gemäß Figur 3 unter Rotation des formgebenden Grundkörpers und Vorschub des Spritzkörpers 11 die Spritzschicht 14 aufgetragen. Die zwischen Stützzylinder 5 und Abziehronde 19 befindliche Expansionskammer 22 befindet sich in ihrem Ruhezustand 22.1, d.h. nicht von einem Druckmedium beaufschlagt. Im Bereich der durch die beiden Verjüngungsbereiche 23.1 und 23.2 am Stützzylinder 5 und Abziehronde 19 gebildeten Auslenkfase 23 hat sich in der Spritzschicht 14 eine Einschnürstelle 30 gebildet. Die Mantelfläche der Abziehronde 19 ist vor Aufbringen der Spritzschicht 14 keiner Oberflächenkonditionierung unterzogen worden, weshalb deren Rauheit höher als die der Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5 ist. Dies bedeutet, daß der Teil der Spritzschicht 14, der auf der Abziehronde 19 des formgebenden Grundkörpers aufgebracht ist, der Ablösung einen höheren Widerstand entgegensetzt. Die noch im Ruhezustand 22.1 befindliche Expansionskammer 22 ist über den durch den Kontaktbereich der Stirnfläche 27 bzw. 28 von Stützzylinder 5 bzw. Abziehronde 19 definierten Spalt 29, der etwa mittig in die Auslenkfase 23 mündet, mit dieser verbunden.
Figur 4 zeigt eine durch Beaufschlagung der Expansionskammer teilweise abgelöste zusammenhängende thermische Spritzschicht.
Die Abziehronde 19 ist mit einem Druckmedium beaufschlagt, welches über den Kanal 21 die Expansionskammer 22 beaufschlagt. Durch den sich aufbauenden Druck in der Expansionskammer 22 ergibt sich eine Flächenpressung zwischen dem Stützzylinder 5 und der Abziehronde 19, wodurch der Spalt 29 zwischen den Stirnflächen 27, 28 von Stützzylinder 5 und Abziehronde 19 geweitet wird. Durch den Spalt 29 gelangt das Druckmedium unter die zusammenhängende hülsenförmige Spritzschicht 14 und beaufschlagt deren Unterseite 14.2.
Um zu vermeiden, daß eine stoßartige Beaufschlagung der Spritzschicht 14 bei beginnender Bildung des Spaltes 29 durch das Druckmedium erfolgt, wird durch die Auslenkphase 23 eine zusätzliche Länge in Form einer Einschnürstelle 30 erzeugt.
Bei Beaufschlagung durch das Druckmedium wird diese Einschnürstelle 30 gelängt, die Spritzschicht 14 streckt sich in horizontale Richtung und erlaubt die Bildung eines horizontalen Spaltes 26, wodurch das Druckmedium die Unterseite 14.2 der Spritzschicht 14 vollständig unterwandern kann und auf diese Weise eine Ablösung derselben von der Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5 bewirkt.
Im in Figur 4 gezeigten Zustand ist der dem Stützzylinder 5 überdeckende Bereich der Spritzschicht 14 von der Mantelfläche 8 des Stützzylinders 5 abgelöst, während der Teil der Spritzschicht 14, der sich auf der Abziehronde 19 befindet, wegen der größeren Reibung noch auf der Mantelfläche der Abziehronde 19 haftet.
Die Kombination von Mutter 24 und Kontermutter 25 bewirkt eine Einschränkung des Verfahrweges der Abziehronde 19 relativ zum Stützzylinder 5 auf der mit der Profilierung 18 versehenen Führungsstange 17.
Solcherart hergestellte Hülsen ohne Nahtstelle weisen ein duktiles elastisches Verhalten auf und sind auf die erfindungsgemäße zuvor geschilderte Weise erheblich kostengünstiger herstellbar als die aus dem Stande der Technik bekannten auf galvanischem Wege an einen Mutterzylinder aufwendig abgeschiedenen Nickelhülsen. Die Materialstärken der herzustellenden hülsenförmigen Körper sind zwischen 0,1 und 0,6mm einstellbar und zwar abhängig von Vorschub und Drehzahl des formgebenden Grundkörpers, im Verhältnis zum Materialaustrag am Spritzkopf 11. Auf mit derartigen Wandstärken gefertigte Hülsen aus gespritztem Metall oder gespritzten Metallegierungen lassen sich beispielsweise für das Offsetverfahren notwendige Übertragungsschichten aufbringen oder Presseure für Tiefdruckanwendungen fertigen. Auch ist eine Anwendung als hülsenförmige Druckform in Druckmaschinen möglich zu Verwendung anstelle endlicher Druckplatten.
Bezugszeichenliste
1
Auftragsstation
2
Maschinengestell
3
Aufnahmespitze
4
Aufnahmespitze
5
Stützzylinder
6
Zylinderzapfen
7
Zylinderstirnseite
8
Zylindermantelfläche
9
Schlitten
10
Führung
11
Spritzkopf
12
Auftragsrichtung
13
Vorschubrichtung
14
Spritzschicht
14.1
Oberseite Spritzschicht
14.2
Unterseite Spritzschicht
15
Zuleitung
16
Zylinderachse
17
Führungstange
18
Gewinde
19
Abziehronde
20
Preßluftanschluß
21
Kanal
22
Luftkammer
22.1
Ruhezustand
22.2
expandierter Zustand
23
Auslenkfase
23.1
Auslenkfase zylinderseitig
23.2
Auslenkfase rondenseitig
24
Mutter
25
Kontermutter
26
Luftspalt
27
Stirnfläche zylinderseitig
28
Stirnfläche rondenseitig
29
Spalt
30
Einschnürstelle

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung thermisch gespritzter endloser Schichten mit nachfolgenden Verfahrensschritten:
    Oberflächenkonditionierung eines formgebenden Grundkörpers (5) mit einer Mantelfläche (8), so dass eine Rauheit der Mantelfläche herbeigeführt wird, die sich dadurch auszeichnet, dass die die Rauheit bestimmenden Erhebungen eine runde Kontur aufweisen,
    Aufbringung eines Trennmittels auf die solcherart konditionierte Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5),
    Aufspritzen eines Materials auf die konditionierte Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5) sowie auf eine keiner Oberflächenkonditionierung unterzogenen Mantelfläche einer relativ zum Grundkörper (5) bewegbaren Abziehronde (19), und
    Ablösen der erhaltenden Spritzschicht (14) vom formgebenden Grundkörper (5) durch Einbringen eines Druckmediums in eine zwischen Grundkörper (5) und Abziehronde (19) befindliche Expansionskammer (22).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspritzen des Materials gemäß dem Flammspritzverfahren, dem Hochgeschwindigkeits-Flammspritzverfahren, dem Plasmaspritzverfahren oder dem Lichtbogenspritzverfahren erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das aufzuspritzende Material Metalllegierungen, Oxide, Karbide, oder Keramik-Metall-Mischungen enthält.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung der Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5) mittels eines Strahlverfahrens erfolgt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit der Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5) Rz 25µm beträgt.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlen der Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5) mit Glaskugeln erfolgt.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strahldruck des Strahlverfahrens zwischen 2,5 und 3,5 bar beträgt.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die konditionierte Mantelfläche (8) des Grundkörpers (5) mit einer bis zu 5µm dicken Schicht eines Trennmittels versehen wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel Graphit, Silikon oder Teflon ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Spritzschicht (14) im Bereich zwischen 0,1 und 0,6mm liegt.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) ein Stützzylinder ist und zwischen dem Stützzylinder (5) sowie der Abziehronde (19) eine Auslenkfase (23) gebildet ist, die eine Einschnürstelle (30) in der thermisch aufgebrachten Spritzschicht (14) erzeugt.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiger Spalt (29) von einer Stirnfläche (27) zylinderseitig sowie einer Stirnfläche (28) rondenseitig begrenzt wird.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Spalt (29) in die Auslenkfase (23) unterhalb der Einschnürstelle (30) der thermisch gespritzten Schicht (14) mündet.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stützzylinder (5) stirnseitig eine Auslenkfase (23.1) aufweist.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abziehronde (19) stimseitig eine Auslenkfase (23.2) aufweist.
  16. Hülsenförmiger endloser Körper aus thermisch gespritztem Material mit einer Materialdicke zwischen 0,1 und 0,6 mm zum Aufziehen auf Zylinder in Rotationsdruckmaschinen,
    dadurch gekennzeichnet, dass dieser gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gefertigt ist.
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