EP1377411A1 - Stützkörper sowie verfahren zur verbesserung der verschleisssituation von stützkörpern bei breitschleifmaschinen - Google Patents

Stützkörper sowie verfahren zur verbesserung der verschleisssituation von stützkörpern bei breitschleifmaschinen

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EP1377411A1
EP1377411A1 EP02708125A EP02708125A EP1377411A1 EP 1377411 A1 EP1377411 A1 EP 1377411A1 EP 02708125 A EP02708125 A EP 02708125A EP 02708125 A EP02708125 A EP 02708125A EP 1377411 A1 EP1377411 A1 EP 1377411A1
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EP
European Patent Office
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main layer
layer
grinding
resistant
spraying process
Prior art date
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EP02708125A
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English (en)
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EP1377411B1 (de
Inventor
Helga MÜLLER
Thomas RÄBER
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Steinemann Technology AG
Original Assignee
Steinemann Technology AG
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Publication date
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Publication of EP1377411B1 publication Critical patent/EP1377411B1/de
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    • 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
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/18—Accessories
    • 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
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • 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
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the wear situation of support bodies in wide grinding machines, in particular at least for the driven rollers of the feed unit and / or the grinding belt contact rollers and / or the counter pressure shoe and / or the counter pressure roller.
  • the invention further relates to support bodies for plates or sanding belts in wide grinding machines, which are designed either as driven rollers of the feed unit and / or as sanding belt contact rollers and / or as counter pressure shoes and / or the counter pressure roller.
  • Wide grinding machines have established themselves as their own type of grinding machine for several decades. They are grinders of considerable size. The height is 1.5 to 3 meters, and the length can range from one meter to many meters depending on the grinding heads. The width of the machine, which can range from 1 to over 3 meters, is typical. As a rule, a wide grinding machine is adapted to the specific circumstances, especially the width of the workpieces to be ground. Workpiece after workpiece is continuously fed through the machine. In technical terms, therefore, larger systems speak of a grinding line, which includes inbound and outbound transportation. A typical application is the grinding of raw chipboard. The majority of the lower and upper surfaces are ground simultaneously over the entire width.
  • Raw chipboard has an excess thickness of 0.5 mm and more immediately after pressing and should be brought to a nominal size with a thickness tolerance of ⁇ 1 ⁇ - 3/100 mm after the grinding process.
  • the thickness tolerance must be maintained evenly over the entire area.
  • a very high surface quality is required for the finished workpiece.
  • the calibration grinding as the first grinding stage requires powerful motors for the removal of quite a large amount of material. The same applies to the forced promotion of slabs to be ground. Here too there are quite large thrusts.
  • the correspondingly enormous grinding work also requires the highest accuracy and stability of the machine, especially the machine stand, for plate sizes of several m 2 .
  • a wide variety of abrasives are used in wide grinding machines.
  • the sanding belts and sanding rollers are wear parts that have to be replaced or reworked after a relatively short period of work. It is, as it were, unchangeable wear and tear of the work intervention means, which are tougher and harder than the workpiece to be machined, but wear out.
  • a second category is the carrier or support body, be it for the sanding belts or the workpieces to be machined, for example chipboard.
  • These are supporting bodies that move themselves or have their own drive or stand still and serve to press the grinding belt sliding past it onto the workpiece to be machined.
  • the rollers for the feed unit have the task of precisely guiding the workpieces through the wide grinding machine and, in the case of the driven roller, of imparting the necessary pushing force to the workpieces.
  • the throughput speed should be as constant as possible regardless of the grinding work currently required.
  • the driven rollers for the feed unit have a profiled surface. So-called cords are most commonly used to create surface profiling.
  • the protruding knobs are formed by crosswise, diagonally milled grooves about 2 to 3 mm deep. The knobs have a good grip on the workpiece to be moved so that the necessary forces can be transmitted. The slip between the knobs of the rollers and the workpiece results in abrasion on the roller surface.
  • the roller In order to maintain the grip, the roller would have to be restored from time to time by cords. Because about 1 - 3 mm would have to be removed, a roller of smaller size would result after the re-cording Diameter, so that the processed roller could no longer be installed in a row with other rollers. In actual use, the reworked rolls could no longer be reused.
  • the sanding belt contact roller has other conditions.
  • the sanding belt is driven by a sanding belt contact roller.
  • a certain slip is inevitable because of the enormous forces that have to be transmitted.
  • the situation is more difficult in two ways compared to the driven roller of the feed unit.
  • the nubbed feed roller attacks the raw, uncut workpiece, so that impressions in the workpiece are permissible to a certain extent.
  • the sanding belt contact roller must be smooth so that the high requirements for surface sanding on the workpiece can be achieved via the sanding belt. In order to be able to transfer the driving forces to the sanding belt at all, an attempt was made to temper the surface, so that despite the smooth roller there is improved adhesion and abrasion resistance.
  • the second method is vacuum plasma spraying.
  • An essential component of a vacuum plasma spraying system is the approximately 2 to 3 m 3 large vacuum chamber, which is evacuated before the start of the process. Due to the high particle speed and the good melting conditions, a layer porosity below 1% can be achieved.
  • an additionally transmitted arc can be ignited between the anode of the torch and the workpiece. The following functions are assigned to this transmitted arc: preheating the workpiece, cleaning the surface to be coated, supplying additional energy for melting the particles and keeping the substrate temperature constant during the spraying process in order to optimize the layer structure.
  • materials with a high affinity for oxygen such as Ti, Tic or Ta
  • the third support body which is known for an almost extremely heavy wear situation, is the sanding belt shoe and the counter pressure shoe.
  • the back pressure shoe is required to have a high level of lubricity directly to the plate material.
  • a plate-shaped intermediate layer which is enriched with graphite, is arranged between the sanding belt shoe and the sanding belt.
  • the graphite layer of the sanding belt shoe can be replaced after wear.
  • the support bodies described are not classic wearing parts, since the wear is relatively low. Nevertheless, from time to time either a complete replacement of the counter pressure shoe and in the case of the sanding belt contact roller a relatively complex regrinding is necessary.
  • the object of the invention was now to develop a method and a device in order to improve the wear situation with regard to maintaining the value and the service life of the support bodies and to optimize the maintenance situation of the entire machine.
  • the method according to the invention is characterized in that the support body has a base body on which an abrasion-resistant main layer of at least 0.3 mm thickness is applied in the thermal spraying method, the main layer being designed as an inhomogeneous layer with oxide inclusions.
  • the main layer preferably has a certain porosity.
  • the support body according to the invention is characterized in that it has a base body and an outer, abrasion-resistant main layer of at least 0.3 mm thickness applied in the thermal spraying process, the structure of the main layer having oxide inclusion and being inhomogeneous.
  • the main layer preferably has a certain porosity.
  • metal oxides are used as oxide inclusions.
  • the new state and thus the original dimensional accuracy can be restored with relatively little effort by renewed thermal application.
  • the thermal application can take place within a few tenths of a millimeter, depending on the special requirements.
  • the support body is as good as new after being worked up by the thermal arc spraying process.
  • the invention allows a number of particularly advantageous configurations, for which reference is made to claims 2 to 8 and 10 to 13.
  • the surface is roughened beforehand prior to the thermal application by means of sandblasting.
  • the base body no longer has to be a metal body, as was the case until now.
  • the base body can consist entirely or partially of plastic, in each case a specially adapted adhesive layer being applied before the main layer is applied, likewise in the thermal arc spraying process.
  • Non-metals can directly influence the vibration or oscillation behavior in a positive sense in order to avoid surface oxidation.
  • the arc spraying process uses wire additives that are electrically conductive in wire form. If the base body is an oxidizable metal body, the thermal layer application should be carried out within a limited time, in particular less than three hours after surface roughening.
  • the thermal spray process has the enormous advantage that almost any layer thickness can be produced by transferring the metal particles.
  • this process accompanied by an air stream, there is a partial oxidation of the oxide-forming elements or metals.
  • the application is very rough on the outer surface after its completion and, particularly on the surface, has oxide particles of different sizes. These primarily result in the wear-resistant and hard surface properties. If the hard main layer is slowly removed by the abrasion, then new oxide particles are continuously effective on the surface, so that regardless of the abrasion, a rough, non-slip and wear-resistant surface texture is almost unchanged.
  • the cabling in the case of the rollers for the feed unit according to the prior art is relatively cumbersome and requires a relatively long manufacturing process.
  • the arc spraying process is quick, simple and offers a wear quality that is significantly higher than that of a structural steel.
  • the hardening of structural steel would make it extremely difficult to rework it later.
  • thermally apply an adhesive layer in particular made of aluminum bronze or zinc substrate, prior to the application of the main layer in the arc spraying process.
  • the adhesive base can have a thickness of approximately 0.1 to 0.3 mm.
  • the main layer is applied with a thickness of approximately 0.4-5 mm, preferably 0.5 to 2 mm, the layer thickness in the case of the sanding belt roller and / or the sanding belt shoe being at least 0.2-1 mm after surface grinding. Because the primer and main layer can be applied using the same process, the work process in question is greatly simplified. In the case of rollers for the feed unit of the roller bodies, these are roughened beforehand, and then an adhesive base and the main layer are thermally applied in the arc spraying process.
  • the main layer of the roller for the feed unit consists of approximately half of chrome steel, in particular 13% chrome steel, and abrasion-resistant hard material, a rough, non-slip and wear-resistant surface being produced on the main layer.
  • the base body is roughened and a) a primer and then b) the main layer are applied thermally in the arc spraying process.
  • the main layer preferably consists of approximately 13% chrome steel. After the thermal application of the main layer, the surface is ground to produce a smooth surface.
  • a sliding plate is attached to a solid support body, which is provided with a wear-resistant layer structure according to the invention.
  • FIG. 1 shows a wide grinding machine for double-sided grinding with two coarse and two fine grinding stages with grinding belts; 2 shows a wide grinding arrangement with two calibration stages and two
  • Fine grinding stages the fine grinding stages grinding rollers or
  • Abrasive belt contact rollers shows a counter pressure shoe according to a new solution
  • 5 schematically shows a complete structure of the wide grinding machine
  • FIG. 6 diagrammatically the different process steps for the treatment of the grinding roller according to the new solution
  • FIG. 7 one above the other three different sectional images of thermal in
  • FIG. 8 shows three sectional images with ground and unground main layer and the relationships of the respective material hardness.
  • FIGS 1 and 3 show a larger wide grinding machine 1 in side view for double-sided grinding, e.g. of rough chipboard 3.
  • the coarse or calibration grinding has been designated as process section 2, two coarse grinding heads 4 and 5 or 4 'and 5' being provided at the top and bottom, which are equipped with grinding belts 6 and 7 or 6 'and 7' are equipped.
  • the coarse sanding head 4 the sanding belt 6 (6 ') loops around an upper sanding belt contact roller 8 (8') and a lower driven sanding belt contact roller 9 (9 ') in each case by approximately 180 °.
  • the looping of the sanding belts 7, 7' is only about 90 °.
  • Each of the grinding heads 4, 5 each has a strong cross member 10, 10 ', via which the grinding belt contact rollers are supported on the machine stand 1 1, 1 1'.
  • Each of the abrasive belt contact rollers 9, 9 ' has a base body 18 and, according to FIGS. 1 and 3, is supported on both sides by means of a stub shaft 12 in a pillow block 13 and is driven by a respective drive motor 15, respectively, via a corresponding overdrive 14. 16 driven. In the usual sizes, this can be a 50 to 1 50 HP engine.
  • the grinding belt contact rollers 9, 9 ' are supported downwards or upwards on the machine stand 11 or 11'.
  • the upper machine stand 1 1 rests on the lower machine stand 1 1 'via height-adjustable support columns 17, which can be designed as hydraulic cylinders with pistons 17'.
  • the height-adjustable support columns 17 serve primarily to adjust the gap width between the two grinding belt contact rollers 9, 9 '.
  • the wide grinding machine also has a first guide and feed unit 20 on the plate feed side and a second guide and feed unit 21 on the plate discharge side.
  • Both guide and feed units 20 respectively. 21 consist of two pairs of guide rollers 22, wherein at least one roller of each guide and feed unit can be designed as a driven feed roller 23.
  • the guide and feed units 20 respectively. 21 consist of an upper guide roller set 24 and. a lower guide roller set 25, the corresponding guide rollers 22 and the corresponding feed rollers ⁇ 23 result in stable longitudinal and transverse guidance.
  • the height of the guide roller sets 24 and 25 must be precisely adjusted so that the plate guides run exactly plane-parallel in accordance with the middle grinding plane 26 and are in an optimal position with respect to the two sliding contact rollers.
  • each guide roller set 24 or 25 precisely adjusted via setting elements 27.
  • the feed section for the raw chipboard is designated by 29 in accordance with FIG. 1 and comprises the feed unit 20 and 28.
  • the feed roller which is filled in black, is marked with a feed roller, which according to the new solution can have an abrasion-resistant and rough main layer f applied by thermal spraying. It is important that the rough engagement of the feed rollers up to the second rough grinding may well leave traces of engagement, since these are eliminated with the rough grinding.
  • the requirements for the guide units 22, 30 and 31, which can be designed as rubberized rollers, are completely different.
  • the section with the reference numeral 40 denotes the process section for fine grinding. In Figure 1, this fine grinding body 41 and 42 or 41 ', 42' each have a grinding shoe step 43 or. 43 'on.
  • the fine grinding stage has two fine grinding rollers 44 or brushes 45.
  • FIG. 4 shows a counter pressure shoe 50 with a support body 54 with a slide plate 51 attached to it, which is held on the counter pressure shoe by means of clamping means, not shown.
  • the sliding plate 51 has an abrasion-resistant and ground main layer 52 applied by thermal spraying (thick black line).
  • the main layer can also be applied, for example, over the contours, which is taken up with a graphite layer of the prior art. Because the risk of damage to the main layer, especially from the incoming Workpiece, which is much smaller, a flat application of the main layer with an inlet slope 53 and a minimal rounding off may also suffice under certain circumstances.
  • FIG. 5 shows schematically advantageous control, control and regulating means for the entire grinding process step according to WO00 / 35628.
  • a calibration grinding head 4, 5 and a fine grinding head 41, 42 are shown.
  • a workpiece 3 is shown as a flat plate 3 ground on one side from above.
  • the plate 3 has a raw thickness Dr before the grinding engagement, a thickness DK after the first or calibration grinding and a thickness DF after the fine grinding.
  • the difference in thickness between Dr and DK is e.g. 0.4 mm, which corresponds to a grinding decrease of 0.4 mm.
  • the grinding decrease in fine sanding is in the range of a few hundredths of a millimeter.
  • a thickness measuring device or a thickness monitoring device Ds is drawn as the grinding intervention monitoring device.
  • the plate thickness DK is determined using two sensing rollers and the corresponding signal is forwarded via a data bus.
  • the calibration grinding head 4 and the fine grinding head are stored in the stand of the wide grinding machine ST, symbolized by a thick line.
  • HP represents a height position signaling device by means of which the desired grinding acceptance can be determined.
  • the workpiece or plate 3 is guided several times so that the desired grinding accuracy can be achieved at all.
  • Corresponding single or double guide rollers and drive rollers, which are stored in the machine, ensure the precise and constant conveying of the workpieces through the grinding line.
  • the running speed of the plate 3 is determined by speed sensors VPS. With the calibration grinding head 4, the grinding belt speed VKBS, the drive motor current AK and AF can be determined with the fine grinding head 41.
  • the abrasives can be positioned vertically in several ways, as mentioned above over the entire machine frame or e.g. via eccentric setting means from each of the grinding heads or on the calibration grinding head Hks and on the fine grinding head FHs.
  • the signals mentioned can be made available via the data bus bus to the control and management level, which consists of the three primary components of the machine control PLC, a recipe memory for order and recipe input, and a multi-size controller.
  • FIG. 6 shows the grinding belt contact roller 9, 9 'with the various process steps from A - E.
  • A represents the raw condition of the abrasive belt contact roller at the end of the roller production.
  • the rollers are manufactured in larger series and brought to the desired dimensional accuracy, whereby the surface can change due to environmental influences. If, on the other hand, a protective layer is applied, it must first be completely removed using the thermal spray process.
  • the base body 18 shows the preparation of the abrasive belt contact roller for thermal spraying.
  • the light spots on the surface of the base body 18 symbolize the metallic, white appearance of a smooth metal surface after surface finishing.
  • the cylindrical surface of the base body is roughened using sandblasting, which is illustrated by the dark color. Sand means sandblasting.
  • the next step in the process is to apply an aluminum bronze 0.1 to 2 millimeters thick using the thermal spraying process or, for example, a zinc substrate adhesive layer.
  • the thermal spraying process is known per se.
  • the wire process is shown in simplified form in FIG.
  • a spray head 60 has two mechanical wire feeds 61 and 62, each of which feeds a wire 63 or 64 continuously to an electrical ignition point 65. At the ignition point, the materials of the two wires are melted by the electrical heat of ignition. The two materials are applied to the base body as intimately mixed, atomized particles by means of a primary air jet 66 and a secondary air jet 67 as a spray jet 68, similar to dye spraying.
  • the abrasive belt contact roller rotates in a controlled manner, as indicated by arrow 69.
  • the axial movement, arrow 70 can either by appropriate movement in the direction of the axis of rotation 71 of the grinding belt contact roller 9, 9 'or by a controlled longitudinal movement of the spray head 60.
  • the desired layer thickness can be selected, which in the case of the adhesive layer can be 0.1 to 0.2 millimeters.
  • D shows the thermal application of the main layer.
  • the process is basically identical to the application of the adhesive layer, so that reference is made to it.
  • the materials of the wires 63 ', 64' and also the layer thicknesses will generally be different than in the case of the adhesive layer.
  • a not unimportant aspect is that materials of different hardness are chosen for the adhesive layer and for the main layer (FIGS. 7 and 8).
  • E shows the sanding belt contact roller ready for use.
  • SF is symbolically the last stage of the process to create a finishing touch. With the desired finishing touch, the surface gets a metallic shine again and is therefore brightly colored.
  • FIG. 7 shows an example of layer build-up of a layer of slightly more than 0.3 mm thick in cross section at different magnifications.
  • the rough surface (upper edge) and the inhomogeneous porous structure are very clearly expressed in all three cuts.
  • the dark and strong grayish parts represent larger or a 'small amount of oxide inclusions, which constitute the abrasion resistance. It can be seen that the surface roughness is of the order of about 0.1 mm.
  • This roughness of 0.1 mm is in the thickness range of the entire order of the vacuum plasma spraying process of the prior art mentioned at the beginning.
  • FIG. 8 shows on the left in the picture two different magnifications with a square black marking, which reflects the hardness of the layer in question.
  • the statement is qualitative. The larger the square, the softer the material.
  • the basic body consists of ST-52, for example, and has a medium-sized square.
  • the thin adhesive layer consists of aluminum bronze and is soft with a significantly larger square.
  • the main layer consists of 13% chrome steel and is much harder than the other two materials.
  • the example according to FIG. 8 is a sliding contact roller 9, 9 ', which has to be finely ground after thermal spraying, which is indicated by the SF. It can be seen that approximately 0.1 to 0.2 mm of the main layer has to be removed.
  • the material of the base body is provided with the reference numeral 75, the adhesive layer with 72, the main layer with 73 and the finished grinding surface with 74.
  • the rough spots and stains are oxide particles.

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Description

Stützkörper sowie Verfahren zur Verbesserung der Verschleisssituation von Stützkörpern bei Breitschleifmaschinen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verschleisssituation von Stützkörpern bei Breitschleifmaschinen, insbesondere wenigstens für die angetriebenen Walzen der Vorschubeinheit und/oder der Schleifbandkontaktwalzen und/oder des Gegendruckschuhs und/oder der Gegendruckwalze. Die Erfindung betrifft ferner Stützkörper für Platten oder Schleifbänder bei Breitschleifmaschinen, welche entweder als angetriebene Walzen der Vorschubeinheit und/oder als Schleifbandkontaktwalzen und/oder als Gegendruckschuhe und/oder der Gegendruckwalze ausgebildet sind.
Stand der Technik
Breitschleifmaschinen haben sich seit einigen Jahrzehnten zu einer eigenen Gattung von Schleifmaschinen etabliert. Es sind Schleifmaschinen von beachtlicher Grosse. Die Höhe beträgt 1 ,5 bis 3 Meter, und die Länge kann sich in Abhängigkeit der Schleifköpfe von einem Meter bis zu vielen Metern erstrecken. Typisch ist vor allem die Breite der Maschine, die von 1 bis über 3 Meter betragen kann. Im Regelfall ist eine Breitschleifmaschine angepasst an die spezifischen Gegebenheiten, vor allem an die Breite der zu schleifenden Werkstücke. Werkstück um Werkstück wird kontinuierlich durch die Maschine geführt. In der Fachsprache wird deshalb bei grösseren Anlagen von einer Schleifstrasse gesprochen, welche Zu- und Abtransporte mitein- schliesst. Ein typischer Anwendungsfall ist das Schleifen von Rohspanplatten. Dabei werden mehrheitlich die untere und die obere Fläche über die ganze Breite gleichzeitig geschliffen. Rohspanplatten haben unmittelbar nach der Verpressung eine Überdicke von 0,5 mm und mehr und sollen nach dem Schleifprozess auf ein Nennmass mit einer Dickentoleranz von ± 1 →- 3/100 mm gebracht werden. Die Dickentoleranz muss über die gesamte Fläche gleichmässig eingehalten werden. Für das fertig geschliffene Werkstück wird eine sehr hohe Oberflächenqualität verlangt. Der Kalibrierschliff als erste Schleifstufe bedingt leistungstarke Motoren für den Abtrag der recht grossen Materialmenge. Das gleiche gilt für die Zwangsdurchförderung der zu schleifenden Platten. Auch hier treten recht grosse Schubkräfte auf. Die entsprechend enorme Schleifarbeit bedingt bei Plattengrössen von mehreren m2 ferner höchste Genauigkeit und Stabilität der Maschine, vor allem auch des Maschinenständers. Bei Breitschleifmaschinen werden verschiedenste Schleifmittel eingesetzt. Dies geht bereits aus der Art des Schleifeingriffes hervor, sei es Kalibrier-, Fein- oder Schuhschliff. Dafür werden in erster Linie Schleifbänder, Schleifwalzen oder Bürstenwalzen eingesetzt. Neben dem erwähnten Plattenschleifen wird die gattungsgemässe Breitschleifmaschine in vielen anderen Bereichen eingesetzt, z.B. für Tischlerplatten, Türen, neben Hart- und Weichfaserplatten^ und Sperrholz oder anderen Laminaten auch für Gipsfaserplatten, Zementfaserplatten, Bodenbeläge, ferner für Gummibeläge, Parkett-, Kork- und Strohplatten, insbesondere auch für den Metallschliff. Entsprechend der teils sehr intensiven Schleif arbeit sind die Schleifbänder und Schleifwalzen aber auch Bürstenwalzen im klassischen Sinne Verschleissteile, die nach relativ kurzem Arbeitseinsatz ersetzt oder nachbearbeitet werden müssen. Es handelt sich um eine gleichsam unabänderliche Abnutzung der Arbeitseingriffsmittel, welche zwar zäher und härter sind als das zu bearbeitende Werkstück, sich jedoch abnützen.
Eine zweite Kategorie bilden die Träger- oder Stützkörper, sei es für die Schleifbänder oder die zu bearbeitenden Werkstücke, beispielsweise Spanplatten. Es handelt sich dabei um Stützkörper, die sich selbst bewegen, bzw. einen eigenen Antrieb aufweisen oder stillstehen und dem Andrücken des daran vorbeigleitenden Schleifbandes auf das zu bearbeitende Werkstück dienen.
° Die Walzen für die Vorschubeinheit haben die Aufgabe der präzisen Führung der Werkstücke durch die Breitschleifmaschine sowie, im Falle der angetriebenen Walze, den Werkstücken die notwendige Schubkraft zu erteilen. Die Durchlaufgeschwindigkeit soll unabhängig der jeweils momentan notwendigen Schleifarbeit möglichst konstant sein. Die angetriebenen Walzen für die Vorschubeinheit haben eine profilierte Oberfläche. Am häufigsten wird für die Erzeugung der Oberflächenprofilierung das sogenannte Kordeln eingesetzt. Dabei werden durch kreuzweise, diagonal eingefräste Rillen von etwa'2 - 3 mm Tiefe die vorstehenden Noppen gebildet. Die Noppen geben gegenüber dem zu bewegenden Werkstück einen guten Griff, so dass die notwendigen Kräfte übertragen werden können. Der Schlupf zwischen den Noppen der Walzen und dem Werkstück ergibt einen Abrieb an der Walzenoberfläche. Um die Griffigkeit zu erhalten, müsste die Walze von Zeit zu Zeit erneut durch Kordeln in den ursprünglichen Zustand gebracht werden. Weil dabei etwa 1 - 3 mm abgetragen werden müssten, ergäbe sich nach dem Nachkordeln eine Walze von kleinerem Durchmesser, so dass die bearbeitete Walze nicht mehr in einer Reihe mit anderen Walzen eingebaut werden könnte. Im konkreten Einsatz könnten die nachbearbeiteten Walzen nicht mehr wiederverwendet werden.
• Andere Bedingungen liegen bei der Schleifbandkontaktwalze vor. Das Schleifband wird über eine Schleifbandkontaktwalze angetrieben. Auch hier ist wegen der enormen Kräfte, die übertragen werden müssen, ein gewisser Schlupf unvermeidlich. Die Situation ist in zweifacher Hinsicht schwieriger im Verhältnis zu der angetriebenen Walze der Vorschubeinheit. Die mit Noppen versehene Vorschubwalze greift das rohe, ungeschliffene Werkstück an, so dass Eindrücke im Werkstück in einem gewissen Ausmass zulässig sind. Die Schleifbandkontaktwalze muss glatt sein, damit über das Schleifband die hohen Anforderungen für den Oberflächenschliff an dem Werkstück erzielbar sind. Um die Antriebskräfte überhaupt auf das Schleifband übertragen zu können, wurde versucht, die Oberfläche zu vergüten, so dass trotz glatter Walze sich eine verbesserte Adhäsion und Abriebfestigkeit ergibt. Die Anmelderin selbst versuchte, mit grösseren Anstrengungen über das Plasmaspritzverfahren die genannte Oberflächenvergütung zu erreichen. Es sind beim Plasmaspritzen zwei Verfahren bekannt: Beim atmosphärischen Plasmaspritzen wird zwischen einer anodisch gepolten, wassergekühlten Düse und einer Wolframkathode ein Lichtbogen gezündet. Dieser wird von den Plasmagasen (im Allgemeinen Ar mit Zusatz von H2 oder He) durchströmt, wodurch sich ein hochenergetischer Plasmastrahl ausbildet. Der pulverförmige Spritzzusatz wird mit Hilfe spezieller Pulverförderer zugeführt, im Plasmastrahl aufgeschmolzen, auf den Grundwerkstoff hin beschleunigt und zu der gewünschten Schicht aufgetragen.
Das zweite Verfahren ist das Vakuum-Plasmaspritzen. Wesentlicher Bestandteil einer Vakuum-Plasmaspritzanlage ist die ungefähr 2 bis 3 m3 grosse Vakuumkammer, die vor Beginn des Prozesses evakuiert wird. Aufgrund der hohen Teilchengeschwindigkeit und der guten Aufschmelzbedingungen kann eine Schichtporosität unter 1 % erreicht werden. Bei diesem Verfahren kann ein zusätzlich übertragener Lichtbogen zwischen der Anode des Brenners und dem Werkstück gezündet werden. Diesem übertragenen Lichtbogen werden folgende Funktionen zugeordnet: Vorwärmen des Werkstücks, Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche, Zuführen zusätzlicher Energie zum Aufschmelzen der Teilchen und Konstanthalten der Substrattemperatur während des Spritzprozesses zur Optimierung der Schichtgefüge. Mit dieser Technik lassen sich speziell Werkstoffe mit hoher Sauerstoffaffinität (wie Ti, Tic oder Ta) oxydfrei verspritzen. Eine ganze Anzahl Schleifbandkontaktwalzen wurden mit dem Vakuum-Plasmaspritzverfahren behandelt. Abgesehen von einigen ganz speziellen Fällen hat sich das Plasmaspritzverfahren in der Praxis jedoch nicht bewährt. Trotz der enorm kostspieligen Plasmaauftragtechnik traten nach einer gewissen Betriebszeit in einigen Fällen örtlich Schäden an der Walzenoberfläche auf, so dass die verbesserte Oberfläche wieder zunichte gemacht wurde.
• Der dritte Stützkörper, der für eine fast schon extrem starke Verschleisssituation bekannt ist, ist der Schleifbandschuh und der Gegendruckschuh. Vom Gegendruckschuh wird eine hohe Gleitfähigkeit direkt zu dem Plattenmaterial verlangt. Im Stand der Technik zwischen dem Schleifbandschuh und dem Schleifband eine plattenförmige Zwischenschicht angeordnet, welche mit Graphit angereichert ist. Beim Schleifbandschuh kann die Graphitschicht nach Abnutzung ausgewechselt werden. Abgesehen von der genannten Graphitzwischenschicht handelt es sich bei den beschriebenen Stützkörpern nicht um klassische Verschleissteile, da der Verschleiss doch relativ gering ist. Trotzdem ist von Zeit zu Zeit entweder ein kompletter Ersatz des Gegendruckschuhs und im Falle der Schleifbandkontaktwalze ein relativ aufwendiges Nachleifen notwendig. Nach mehrmaligem Nachschleifen wird eine, derartige Verkleinerung des Durchmessers der Schleifbandkontaktwalze erreicht, dass auch hier eine neue Walze eingesetzt werden muss. Breitschleifmaschinen müssen in einem grösseren Rhythmus überholt und defekte Teile, wie Lager, Antriebe, usw., ersetzt werden. Nachteilig ist es, wenn die einzelnen Bauteile unterschiedliche Standzeiten haben, so dass die entsprechenden Servicearbeiten zwischen zwei grossen Überholzyklen einen unerwünschten Stillstand der Maschine bedingen können.
Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu entwicklen, um die Verschleisssituation im Hinblick auf die Werterhaltung sowie auf die Standzeit der Stützkörper zu verbessern und die Wartungssituation der ganzen Maschine zu optimieren.
Darstellung der Erfindung
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper einen Grundkörper aufweist, auf dem im thermischen Spritzverfahren eine abriebfeste Hauptschicht von wenigstens 0,3 mm Dicke aufgebracht wird, wobei die Hauptschicht als inhomogene Schicht mit Oxydeinschlüssen ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Hauptschicht eine gewisse Porosität auf. Der erfindungsgemässe Stützkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Grundkörper und eine äussere, im thermischen Spritzverfahren aufgebrachte abriebfeste Hauptschicht von wenigstens 0,3 mm Dicke aufweist, wobei die Struktur der Hauptschicht Oxydeinschluss aufweist und inhomogen ist. Bevorzugt weist die Hauptschicht eine gewisse Porosität auf. Es werden insbesondere Metalloxyde als Oxydeinschlüsse verwendet.
Mit der neuen Erfindung ist erkannt worden, dass in dem vorangehenden Lösungsvorschlag mit dem Aufspritzen einer Plasmaschicht mehrere Parameter unbeachtet blieben. Eine wichtige Erkenntnis liegt darin, dass eine genügende Schichtdicke sehr wichtig ist. Da in der Regel unter der dünnen Schicht von 0,1 bis 0,2 mm ein relativ weicher Grundkörper gewählt wird, können leicht Oberflächen-schäden entstehen. Es kann ferner ein Unrundlauf eintreten. Das Plasmaspritzver-fahren hat für gewisse Anwendungen den grundsätzlichen Vorteil, dass eine relativ homogene Schicht mit einer sehr geringen Porosität hergestellt wird. Gemäss der neuen Erfindung hat es sich nun aber als grossen Vorteil erwiesen, wenn eine wesentlich dickere inhomogene Schicht von mehr als 0,3 mm erzeugt wird. Es ist ganz besonders vorteilhaft, wenn die ganze Schicht möglichst viele Oxydpartikel verschiedenster Grosse aufweist. Auch bei ständigem Abnützen der Oberfläche bleibt die Beschaffenheit der Oberfläche unverändert, da fortlaufend neue Poren und Oxydpartikel innerhalb der Schichtdicke zum Tragen kommen. Durch die Porosität bleibt, unabhängig der Abnützung, eine gute Griffigkeit erhalten. Hat die Hauptschicht eine genügende Dicke, verändert auch das wiederholte Überschleifen die Oberflächenstruktur nicht. Abgesehen von ganz speziellen Anwendungen bringt das Plasmaspritzverfahren die genannten Vorteile nicht. Das Plasmaspritzverfahren ist zudem viel umständlicher und teurer.
Die bisherigen Versuche haben überraschend gute Erfolge, insbesondere im Falle der angetriebenen Walze der Vorschubeinheit, gezeigt. Es ist gerade bei hochbeanspruchten, drehenden Walzen bekannt, dass bei Schichten mit unterschiedlichen Materialien als Folge der meistens nicht völlig durchschaubaren Beanspruchung frühzeitige Schäden und Ausbrüche eintreten können. Die diesbezüglichen Bedenken haben sich in Bezug auf die neue Lösung nach einem länger dauernden Probelauf jedoch nicht bestätigt. Es hat sich hingegen gezeigt, dass mit dem erfindungsgemässen thermischen Auftragsverfahren in jedem der beschriebenen Stützkörper sich besondere Vorteile ergeben. Das thermische Auftragsverfahren ist relativ einfach im Einsatz, wenn einmal alle kritischen Parameter für den Auftrag bekannt sind. Das Auftragsverfahren kann, wenn erforderlich, sogar vom Produktionswerk selbst eingesetzt werden, im Gegensatz zu Plasmaspritz- oder Giessverfahren, welche immer eine hochspezialisierte Einrichtung bedingen.
Nach einer bestimmten Abnutzung der Oberfläche eines Stützkörpers kann durch erneutes thermisches Auftragen der neue Zustand und damit die ursprüngliche Massgenauigkeit mit relativ geringem Aufwand wieder hergestellt werden. Der thermische Auftrag kann im Rahmen von einigen Zehntel-Millimetern erfolgen, je nach den speziellen Anforderungen. Nach der Aufarbeitung durch das thermische Lichtbogenspritzverfahren ist der Stützkörper im Prinzip wieder neuwertig. Die Erfindung erlaubt eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen, wofür auf die Ansprüche 2 bis 8 sowie 10 bis 13 verwiesen wird. Die Oberfläche wird zur Haftverbesserung, wie an sich bekannt, vorgängig des thermischen Auftrages mittels Sandstrahlung aufgerauht.
Es eröffnen sich ferner völlig neue Möglichkeiten, indem der Grundkörper nicht mehr, wie bis anhin, ein Metallkörper sein muss. Der Grundkörper kann voll oder teilweise aus Kunststoff bestehen, wobei in jedem Falle eine speziell angepasste Haftschicht vor dem Aufbringen der Hauptschicht, ebenfalls im thermischen Lichtbogenspritzverfahren, aufgebracht wird. Es kann durch Nichtmetalle direkt im positiven Sinne auf das Vibrations- bzw. Schwingverhalten Einfluss genommen werden, um ein flächiges Oxydieren zu vermeiden.
Beim Lichtbogenspritzverfahren werden die in Drahtform elektrisch leitenden Spritzzusätze verarbeitet. Wenn der Grundkörper ein oxydierbarer Metallkörper ist, soll der thermische Schichtauftrag innerhalb einer beschränkten Zeit, insbesondere in weniger als drei Stunden nach der Oberflächenaufrauhung, durchgeführt werden.
Das thermische Spritzverfahren hat den enormen Vorteil, dass durch die Übertragung der Metallpartikel eine nahezu beliebige Schichtdicke herstellbar ist. Dabei findet, begleitend mit einem Luftstrom, eine teilweise Oxydation der oxydbildenden Elemente bzw. Metalle statt. Der Auftrag ist an der äusseren Oberfläche nach dessen Fertigstellung sehr rauh und weist, insbesondere an der Oberfläche, Oxydpartikel unterschiedlicher Grosse auf. Diese ergeben in erster Linie die verschleissfeste und harte Oberflächenbeschaffenheit. Wenn die harte Hauptschicht durch den Abrieb langsam abgetragen wird, dann sind schichteinwärts laufend neue Oxydpartikel an der Oberfläche wirksam, so dass unabhängig des Abriebes nahezu unverändert eine rauhe, griffige und verschleissbeständige Oberflächenbeschaffenheit erhalten bleibt. Das Kordeln im Falle der Walzen für die Vorschubeinheit gemäss Stand der Technik ist relativ umständlich und bedingt einen verhältnismässig langen Herstellprozess. Der Verschleiss ist selbst bei guter Qualität (z.B. ST 52) relativ gross, und damit sind die Walzen des Standes der Technik nicht verschleissfest. Demgegenüber ist das Lichtbogenspritzverfahren schnell, einfach und bietet eine Verschleissqualität, die wesentlich höher liegt als diejenige eines Baustahls. Das Härten von Baustahl würde vor allem eine spätere Nachbearbeitung extrem erschweren. Ganz besonders bevorzugt wird auf dem Grundkörper nach dessen Aufrauhung eine Haftschicht, insbesondere aus Aluminiumbronze oder Zinksubstrat, vorgängig dem Auftrag der Hauptschicht im Lichtbogenspritzverfahren, thermisch aufgebracht. Der Haftgrund kann etwa eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen. Die Hauptschicht wird mit einer Dicke von etwa 0,4 - 5 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, aufgetragen, wobei die Schichtdicke im Falle der Schleifbandwalze und/oder des Schleifbandschuhs nach dem Oberflächenschliff wenigstens 0,2 - 1 mm beträgt. Weil Haftgrund und Hauptschicht mit dem selben Verfahren aufgetragen werden können, ist der betreffende Arbeitsvorgang stark vereinfacht. Im Falle von Walzen für die Vorschubeinheit der Walzenkörper werden diese vorgängig aufgerauht, und danach wird im Lichtbogenspritzverfahren thermisch ein Haftgrund und die Hauptschicht aufgebracht. Die Hauptschicht besteht bei der Walze für die Vorschubeinheit je etwa hälftig aus Chromstahl, insbesondere 13%-iger Chromstahl, und abriebfestem Hartstoff, wobei auf der Hauptschicht eine rauhe, griffige und verschleissbeständige Oberfläche erzeugt wird.
Im Falle von Schleifbandkontaktwalzen wird der Grundkörper aufgerauht und im Lichtbogenspritzverfahren thermisch a) ein Haftgrund und danach b) die Hauptschicht aufgebracht. Die Hauptschicht besteht vorzugsweise aus etwa 13% Chromstahl. Die Oberfläche wird nach dem thermischen Auftrag der Hauptschicht für die Erzeugung einer glatten Oberfläche geschliffen. Im Falle von Gegendruckschuhen wird auf einem massiven Stützkörper eine Gleitplatte befestigt, welche mit einem erfindungs- gemässen verschleissfesten Schichtaufbau versehen wird.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun an Hand von einigen Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Bei den Beispielen ist jeweils der Stützkörper, der einen erfindungsgemässen verschleissfesten Schichtaufbau hat, mit schwarz markiert. Es zeigen: die Figur 1 eine Breitschleifmaschine für doppelseitigen Schliff mit zwei Grob- sowie zwei Feinschleifstufen mit Schleifbändern; die Figur 2 eine Breitschleifanordnung mit zwei Kalibrierstufen und zwei
Feinschleifstufen, wobei die Feinschleifstufen Schleifwalzen oder
Schleifbürsten aufweisen; die Figur 3 eine Ansicht gemäss Pfeil III in der Figur 1 , schematisch der Antrieb der
Schleifbandkontaktwalzen; die Figur 4 einen Gegendruckschuh gemäss neuer Lösung; die Figur 5 schematisch einen vollständigen Aufbau der Breitschleifmaschine mit
Maschinen- und Prozesssteuerung; die Figur 6 diagrammatisch die verschiedenen Verfahrensstufen für die Behandlung der Schleifwalze nach der neuen Lösung; die Figur 7 übereinander drei verschiedene Schnittbilder von thermisch in
Spritzverfahren aufgetragenen Schichten; die Figur 8 drei Schnittbilder mit geschliffener und ungeschliffener Hauptschicht sowie der Verhältnisse der jeweiligen Materialhärte.
Wege und Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 und 3 zeigen eine grössere Breitschleifmaschine 1 in Seitenansicht für den doppelseitigen Schliff, z.B. von Rohspanplatten 3. Der Grob- bzw. Kalibrierschliff ist als Verfahrensabschnitt 2 bezeichnet worden, wobei oben und unten je zwei Grobschleifköpfe 4 und 5 bzw. 4' und 5' vorgesehen sind, welche mit Schleifbändern 6 und 7 bzw. 6' und 7' ausgerüstet sind. Bei dem Grobschleifkopf 4 umschlingt das Schleifband 6 (6') eine obere Schleifbandkontaktwalze 8 (8') sowie eine untere angetriebene Schleifband-kontaktwalze 9 (9') jeweils um ca. 180°. Bei der zweiten Grobschleifeinehit 5, 5' ist die Umschlingung der Schleifbänder 7, 7' nur noch ca. 90° . Jeder der Schleif köpfe 4, 5 weist je einen starken Querträger 10, 10' auf, über welchen die Schleifband-kontaktwalzen an dem Maschinenständer 1 1 , 1 1 ' abgestützt sind.
Jeder der Schleifbandkontaktwalzen 9, 9' weist einen Grundkörper 18 auf und ist gemäss Figuren 1 und 3 beidseits über einen Wellenstumpf 12 in einem Stehlager 13 gelagert und wird über einen entsprechenden Übertrieb 14 von je einem eigenen Antriebs-motor 1 5 resp. 16 angetrieben. Dies kann bei den üblichen Baugrössen ein 50 bis 1 50 PS-Motor sein. Die Schleifbandkontaktwalzen 9, 9' sind nach unten bzw. nach oben auf dem Maschinenständer 1 1 bzw. 1 1 ' abgestützt. Der obere Maschinenständer 1 1 ruht über höhenverstellbaren Stützsäulen 17, welche als Hydraulikzylinder mit Kolben 17' ausgebildet sein können, auf dem unteren Maschinenständer 1 1 '. Die höhenverstellbaren Stützsäulen 17 dienen in erster Linie der Einstellung der Spaltweite zwischen den beiden Schleifbandkontaktwalzen 9, 9'. Die Breitschleifmaschine weist ferner auf der Plattenzuführseite eine erste Führungs- und Vorschubeinheit 20 auf sowie eine zweite Führungs- und Vorschubeinheit 21 auf der Plattenabführseite. Beide Führungs- und Vorschubeinheiten 20 resp. 21 bestehen aus je zwei Paaren Führungswalzen 22, wobei zumindest eine Walze jeder Führungs- und Vorschubeiheit als angetriebene Vorschubwalze 23 ausgebildet sein kann. Die Führungs- und Vorschubeinheiten 20 resp. 21 bestehen aus einem oberen Führungswalzensatz 24 sowie . einem unteren Führungswalzensatz 25, wobei die entsprechenden Führungswalzen 22 resp. die entsprechenden Vorschubwalzen ^23 eine stabile Längsund Querführung ergeben. Bei der ersten Inbetriebnahme oder nach längeren Betriebszeiten müssen die Führungswalzensätze 24 und 25 in der Höhe genau justiert werden, damit die Plattenführungen genau planparallel entsprechend der mittleren Schleifebene 26 verlaufen und sich in einer optimalen Lage zu den beiden Schleifkontaktwalzen befinden. Zu diesem Zweck ist jeder Führungswalzensatz 24 resp. 25 über Einstellelemente 27 genau eingestellt.
Mit 29 gemäss Figur 1 ist der Vorschubabschnitt für die Rohspanplatten bezeichnet und umfasst die Vorschubeinheit 20 sowie 28. Mit der schwarz ausgefüllten Walze ist jeweils eine Vorschubwalze markiert, welche gemäss der neuen Lösung eine im thermischen Spritzverfahren aufgetragene abriebfeste und rauhe Hauptschicht f aufweisen kann. Wichtig ist dabei, dass der rauhe Eingriff der Vorschubwalzen bis zum zweiten Grobschliff durchaus Eingriffsspuren hinterlassen darf, da diese mit dem Grobschliff beseitigt werden. Völlig anders sind die Anforderungen bei den Führungseinheiten 22, 30 und 31 , welche als gummierte Walzen ausgebildet sein können. Mit der Klammer mit Bezugszeichen 40 ist der Verfahrensabschnitt für den Feinschliff bezeichnet. In der Figur 1 weist dieser Feinschleifkörper 41 und 42 bzw. 41 ', 42' je eine Schleifschuhstufe 43 resp. 43' auf.
In der Figur 2 weist die Feinschleifstufe zwei Feinschleifwalzen 44 bzw. Bürsten 45 auf.
Die Figur 4 zeigt einen Gegendruckschuh 50 mit einem Stützkörper 54 mit einer daran befestigten Gleitplatte 51 , welche über nicht dargestellte Klemmmittel auf dem Gegendruckschuh gehalten wird. Die Gleitplatte 51 weist eine im thermischen Spritzverfahren aufgebrachte abriebfeste und geschliffene Hauptschicht 52 auf (dicke schwarze Linie). Die Hauptschicht kann auch etwa über den Konturen aufgebracht werden, welche mit einer Graphitschicht des Standes der Technik eingenommen wird. Da die Beschädigungsgefahr der Hauptschicht, vor allem durch das einlaufende Werkstück, wesentlich geringer ist, genügt unter Umständen auch ein ebener Auftrag der Hauptschicht mit einer Einlaufschräge 53 sowie einer minimalen Abrundung.
Die Figur 5 zeigt schematisch vorteilhafte Kontroll-, Steuer- und Regelmittel für die ganze Verfahrensstufe Schleifen gemäss WO00/35628. Dargestellt ist ein Kalibrierschleifkopf 4, 5 sowie ein Feinschleifkopf 41 , 42. Ein Werkstück 3 ist als eine einseitig von oben geschliffene, ebene Plattte 3 dargestellt. Die Platte 3 weist vor dem Schleifeingriff eine rohe Dicke Dr, nach dem ersten bzw. Kalibrierschliff eine Dicke DK und nach dem Feinschliff eine Dicke DF auf. Die Differenz der Dicke zwischen Dr und DK ist z.B. 0,4 mm, was einer Schleifabnahme von 0,4 mm entspricht. Die Schleifabnahme beim Feinschliff liegt in dem Bereich von einigen Hundertstel Millimetern. Nach dem Kalibrierschliff ist als Schleif eingriffüberwach- einrichtung eine Dickenmess- bzw. eine Dickenüberwacheinrichtung Ds gezeichnet. Über zwei Tastwalzen wird die Plattendicke DK ermittelt und das entsprechende Signal über einen Datenbus Bus weitergeleitet. Der Kalibrierschleifkopf 4 und der Feinschleifkopf sind in dem Ständer der Breitschleifmaschine ST , mit einem dicken Strich symbolisiert, gelagert. Vereinfachend ist mit HP ein Höhenpositionssignalgeber dargestellt, mittels dem die gewünschte Schleifabnahme festlegbar ist. Damit die gewünschte Schleifgenauigkeit überhaupt erreichbar ist, ist das Werkstück bzw. die Platte 3 mehrfach geführt. Entsprechende einfache oder doppelte Führungsrollen sowie Antriebsrollen, welche in der Maschine gelagert sind, sorgen für das präzise und konstante Durchfördern der Werkstücke durch die Schleifstrasse. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Platte 3 wird über Geschwindigkeitssensoren VPS festgestellt. Bei dem Kalibrierschleifkopf 4 können die Schleifbandgeschwindigkeit VKBS, der Antriebsmotorstrom AK sowie AF bei dem Feinschleifkpf 41 ermittelt werden. Die Höhenpositionierung der Schleifmittel kann in der Praxis auf mehrere Arten erfolgen, wie zuvor erwähnt über den ganzen Maschinenständer oder z.B. über Exzentereinstellmittel von jedem der Schleifköpfe bzw. an dem Kalibrierschleifkopf Hks und an dem Feinschleifkopf FHs. Die genannten Signale können über den Datenbus Bus der Steuer- und Leitebene zur Verfügung gestellt werden, welche aus den drei primären Komponenten Maschinensteuerung SPS, einem Rezeptspeicher einer Auftrags- und Rezepteingabe sowie einem Mehrgrössen-Controller besteht.
Zur Zeit werden erst versuchsweise Überwachungstechniken, wie in der Figur 5 dargestellt, eingesetzt. Unabängig der Automatisierungsmittel müssen die entsprechenden Parameter unter Kontrolle gehalten werden. Sehr wichtig ist die Tatsache, dass mit Breitschleifmaschinen im Regelfall nicht bloss eine schöngeschlifene Oberfläche sondern vielmehr eine Massgenauigkeit durch einen relativ grossen Schleifabtrag erzeugt werden muss. Beides ist gleich wichtig, die Oberflächenqualität und die zu erreichende Dickentoleranz. Beides kann wirtschaftlich nur optimal erreicht werden, wenn die entsprechenden Eingriffe an Elementen bzw. Stützkörpern mit den erforderlichen Massgenauigkeiten sowie den erforderlichen Oberflächenqualitäten dauernd sichergestellt sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 befindet sich' gegenüber der Schleifband- kontakwalze 9 eine Gegendruckwalze 32, welche wie die Schleifbandkontaktwalze, einen erfindungsgemässen verschleissfesten Schichtaufbau aufweist.
Die Figur 6 zeigt die Schleifbandkontaktwalze 9, 9' mit den verschiedenen Verfahrensschritten von A - E.
A stellt den rohen Zustand der Schleifbandkontaktwalze am Ende der Walzenfabrikation dar. Die Walzen werden in grösseren Serien hergestellt und auf die gewünschte Massgenauigkeit gebracht, wobei die Oberfläche sich durch Umwelteinflüsse verändern kann. Wird dagegen eine Schutzschicht aufgebracht, so muss diese vorgängig dem thermischen Spritzverfahren vollständig beseitigt werden.
B zeigt die Vorbereitung der Schleifbandkontaktwalze für das thermische Spritzen. Die hellen Stellen an der Oberfläche des Grundkörpers 18 symbolisieren das metallisch weissliche Erscheinen einer glatten Metalloberfläche nach einer Oberflächenfeinbearbeitung. Für die Haftverbesserung wird die zylindrische Oberfläche des Grundkörpers mittels Sandstrahlung aufgerauht, was mit dem dunklen Farbton veranschaulicht ist. Sand bedeutet Sandstrahlung.
C Als nächster Verfahrensschritt wird eine mit dem thermischen Spritzverfahren 0, 1 bis 2 Millimeter dicke Aluminiumbronze oder z.B. Zinksubstrat-Haftschicht aufgetragen. Das thermische Spritzverfahren ist an sich bekannt. In der Figur 6 ist vereinfacht das Drahtverfahren dargestellt. Ein Spritzkopf 60 weist zwei mechanische Drahtzuführungen 61 und 62 auf, welche je einen Draht 63 bzw. 64 kontinuierlich einer elektrischen Zündstelle 65 zuführen. An der Zündstelle werden die Materialien der beiden Drähte durch die elektrische Zündwärme geschmolzen. Die beiden Materialien werden schon an der Zündstelle als innig vermischte, atomiserte Partikel durch einen primären Luftstrahl 66 sowie einen sekundären Luftstrahl 67 als sprayförmigen Strahl 68 auf den Grundkörper, ähnlich wie beim Färbspritzen, aufgetragen. Während dem thermischen Spritzen rotiert die Schleifbandkontaktwalze kontrolliert, wie mit Pfeil 69 angedetuet ist. Die axiale Bewegung, Pfeil 70, kann entweder durch entsprechendes Bewegen in Richtung der Drehachse 71 der Schleifbandkontaktwalze 9, 9' oder aber durch eine gesteuerte Längsbewegung des Spritzkopfes 60 erfolgen. Mit den entsprechenden Bewegungen sowie der Auftragszeit kann die gewünschte Schichtdicke gewählt werden, welche im Falle der Haftschicht 0, 1 bis 0,2 Millimeter betragen kann. Nach Auftragen der dünnen Haftschicht bleibt die durch das Sandstrahlen erzeugte Oberflächenrauhigkeit vollständig erhalten und kann sogar, je nach Auftragtechnik, gesteigert werden, so dass ein idealer Haftgrund für das Auftragen der Hauptschicht erzeugt wird.
D zeigt das thermische Auftragen der Hauptschicht. Der Vorgang ist grundsätzlich identisch mit dem Auftrag der Haftschicht, so dass darauf Bezug genommen wird. Bei der Hauptschicht werden die Materialien der Drähte 63', 64' und ebenso die Schichtdicken in der Regel anders sein als bei der Haftschicht. Ein nicht unwichtiger Gesichtspunkt liegt darin, dass für die Haftschicht und für die Hauptschicht Materialien unterschiedlicher Härte gewählt werden (Figuren 7 und 8).
E zeigt die für den Arbeitseinsatz fertige Schleifbandkontaktwalze. Mit SF ist symbolisch als letzte Verfahrensstufe das Erzeugen eines Feinschliffes dargestellt. Mit dem gewünschten Feinschliff bekommt die Oberfläche wieder einen metallischen Glanz und ist deshalb hell gefärbt.
Die Figur 7 zeigt ein Beispiel für den Schichtaubau einer etwas mehr als 0,3 mm dicken Schicht im Querschnitt bei unterschiedlichen Vergrösserungen. In allen drei Schnitten kommt sehr deutlich die rauhe Oberfläche (oberer Rand) sowie das inhomogene poröse Gefüge zum Ausdruck. Die dunklen sowie stark gräulichen Partien stellen grössere bzw. eine ' Menge kleinerer Oxydeinschlüsse dar, welche die Abriebfestigkeit ausmachen. Man erkennt, dass die Oberflächenrauhigkeit in der Grössenordnung von etwa 0,1 mm liegt. Bereits diese Rauhigkeit von 0,1 mm liegt in dem Dickenbereich des ganzen Auftrages des eingangs erwähnten Vakuum- Plasmaspritzverfahrens des Standes der Technik.
Die Figur 8 zeigt links im Bild zwei unterschiedliche Vergrösserungen mit einer viereckigen schwarzen Markierung, welche die Härte der betreffenden Schicht wiedergibt. Die Aussage ist dabei qualitativ. Je grösser das Viereck, desto weicher das Material.
- Der Grundkörper besteht z.B. aus ST-52 und hat ein mittelgrosses Viereck. - Die dünne Haftschicht besteht aus Aluminiumbronze und ist mit einem markant grösseren Viereck weich.
- Die Hauptschicht besteht aus 13%-igem Chromstahl und ist wesentlich härter als die beiden anderen Materialien.
Bei dem Beispiel gemäss Figur 8 handelt es sich um eine Schleifkontaktwalze 9, 9', welche nach dem thermischen Spritzen fein geschliffen werden muss, was mit dem SF angedeutet ist. Man erkennt, dass dabei etwa 0,1 bis 0,2 mm der Hauptschicht abgetragen werden muss. Das Material des Grundkörpers ist mit dem Bezugszeichen 75, die Haftschicht mit 72 die Hauptschicht mit 73 und die fertige Schleiffläche mit 74 versehen. Die rauhen Punkte und Flecken sind Oxydpartikel.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Verschleisssituation von Stützkörpern bei Breitschleifmaschinen (1), insbesondere wenigstens für die angetriebenen Walzen (23) der Vorschubeinheit (20) und/oder der Schleifbandkontaktwalzen (9, 9') und/oder des Gegendruckschuhs (50) und/oder der Gegendruckwalze (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper einen Grundkörper (18, 51) aufweist, auf dem im thermischen Spritzverfahren eine abriebfeste Hauptschicht (73) von wenigstens 0,3 mm Dicke aufgebracht wird, wobei die Hauptschicht (73) als inhomogene Schicht mit Oxydeinschlüssen ausgebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu rch g ekennzeichnet, dass die Hauptschicht (73) im Lichtbogenspritzverfahren aufgebracht wird und bevorzugt eine gewisse Porosität aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch Loder 2, dadu rch g ekennzeichnet, dass die Oberfläche des Grundkörpers (18, 51) zur Haftverbesserung vorgängig des thermischen Auftrages, insbesondere mittels Sandstrahlung, aufgerauht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g ekennzeichnet, . dass der Grundkörper (18, 51) ein oxydierbarer Metallkörper ist und der thermische Schichtauftrag innerhalb einer beschränkten Zeit, insbesondere in weniger als 3 Stunden nach der Oberflächenaufrauhung, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Grundkörper (18, 51) nach dessen Aufrauhung eine Haftschicht (72), insbesondere aus Aluminiumbronze oder Zinksubstrat, im thermischen Spritzver¬ fahren vorgängig dem Auftrag der Hauptschicht (73) im Lichtbogenspritzverfahren thermisch aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, dass im Falle von Walzen (23) für die Vorschubeinheit der Walzenkörper aufgerauht und im thermischen Spritzverfahren a) ein Haftgrund (72) und b) die Hauptschicht (73) aufgebracht wird, wobei die Hauptschicht (73) je etwa hälftig aus Chromstahl, insbesondere etwa 13%- igem Chromstahl, und abriebfestem Hartstoff besteht und mit der Hauptschicht (73) eine rauhe, griffige und verschleissbeständige Oberfläche erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d adu rch gekennzeichnet, dass im Falle von Schleifbandkontaktwalzen (9, 9') der Grundkörper (18) aufgerauht und im thermischen Spritzverfahren a) ein Haftgrund (72) und danach b) die Hauptschicht (73) aufgebracht wird, wobei die Hauptschicht (73) vorzugsweise aus etwa 13% Chromstahl besteht und die Oberfläche nach dem thermischen Auftrag der Hauptschicht (73) für die Erzeugung einer glatten Oberfläche geschliffen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadu rch g ekennzeichnet, dass im Falle von Gegendruckschuhen (50) der Grundkörper (51) aufgerauht und im thermischen Spritzverfahren a) ein Haftgrund (72) und danach b) die Hauptschicht (73) aufgebracht wird, wobei die Hauptschicht (73) verschleissfest und für die Erzeugung einer glatten Oberfläche geschliffen und der Schichtaufbau selber für eine hohe Gleitfähigkeit ausgebildet ist.
9. Stützkörper für Platten oder Schleifbänder (6, 7) bei Breitschleifmaschinen (1), welche entweder als angetriebene Walzen (9) der Vorschubeinheit und/oder als Schleifbandkontaktwalzen (8, 9) und/oder als Gegendruckschuhe (50) und/oder der Gegendruckwalze ausgebildet sind, d adu rch gekennzeichnet, dass der Stützkörper einen Grundkörper (18, 51) und eine äussere, im thermischen Spritzverfahren aufgebrachte abriebfeste Hauptschicht (73) von wenigstens 0,3 mm Dicke aufweist, wobei die Struktur der Hauptschicht (73) Oxydeinschlüsse aufweist und inhomogen ist.
10. Stützkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die angetriebene Walze (9) der Vorschubeinheit einen Grundkörper (18) aus Kunststoff oder Metall, ferner einen Haftgrund (72) sowie eine Hauptschicht (73) aufweist, wobei die Hauptschicht (73) etwa hälftig aus einer Chromstahllegierung sowie einem abriebfesten Hartstoff besteht und die im thermischen Spritzverfahren erzeugte Oberfläche rauh, griffig und verschleissbeständig ausgebildet ist.
11. Stützkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifbandkontaktwalze (8, 9) und/oder der Gegendruckschuh (50) und/oder die Gegendruckwalze (32) einen Grundkörper (51) aus Kunststoff oder Metall, ferner ein Haftgrund sowie eine Hauptschicht aufweist, wobei die Hauptschicht (73) vorzugsweise aus Chromstahl besteht, welche durch einen Schleifvorgang als glatte Oberfläche ausgebildet ist.
12. Stützkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschicht (73) inhomogen ist und eine poröse Struktur aufweist.
13. Stützkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadu rch g ekennzeichnet, dass der Haftgrund (72) etwa eine Dicke von 0,1 - 0,2 mm aufweist und die Hauptschicht (73) mit einer Dicke von etwa 0,4 - 5 mm aufgetragen ist, wobei die Schichtdicke im Falle der Schleifbandkontaktwalze (8, 9) und/oder des Gegendruckschuhs (50) und/oder Gegendruckwalze (32) nach dem Oberflächenschliff wenigstens 0,3 bis 4 mm beträgt.
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