NL8203085A

NL8203085A - HEAT-REFLECTIVE PROTECTION FILTER FOR WELDERS.

Info

Publication number: NL8203085A
Application number: NL8203085A
Authority: NL
Original assignee: Torgau Flachglas
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1983-03-01
Also published as: GB2103661B; YU172282A; FR2510398B1; DE3228030A1; DE3228030C2; BE894014A; FR2510398A1; DK336182A; ATA289582A; HU190810B; GB2103661A; DD206460A3; LU84304A1; AT386334B

Description

* *- -jr . ' N.O. 31287 1* * - -yr. N.O. 31287 1

Warmte-reflecterend beschermingsfilter voor lassersHeat reflective protection filter for welders

De uitvlndlng heeft betrekking op een warmte-reflecterend beschermingsfilter voor lassers voor toepassing als beschermingsmiddel voor de ogen bij de uitvoering van laswerkzaamheden.The invention relates to a heat reflective protection filter for welders for use as eye protection when performing welding work.

Gebruikelijke beschermingsfilters voor lassers, bijvoorbeeld uit 5 glas leveren ten opzichte van de bij het lassen optredende warmtestra-ling, in het bijzonder in het IR-traject van 780 tot 2500 nm, slechts een geringe bescherming op, en vermoeidheidsverschijnselen van de ogen van de lasser bij voortdurende belasting, in het bijzonder bij speciale lasprocessen, zoals lassen met inert gas, zijn het gevolg.Conventional protection filters for welders, for example made of 5 glass, provide only little protection and fatigue of the eyes of the welder compared to the heat radiation occurring during the welding, in particular in the IR range of 780 to 2500 nm. continuous loading, especially in special welding processes, such as inert gas welding, are the result.

10 Dit gebrek van de gebruikelijke beschermingsfilters voor lassers, kan o.a. verminderd worden door het opbrengen van dunne metaallagen (bijvoorbeeld uit goud of aluminium) op de naar het oog toegekeerde zijde.This deficiency of the usual protection filters for welders can be alleviated, among other things, by applying thin metal layers (for example of gold or aluminum) on the side facing the eye.

Naast de vereiste IR-reflectie in het genoemde traject wordt van 15 een dergelijke bekleding voorts verwacht, dat zij tegen chemische en mechanische invloeden bestand is en dat tenslotte het beschermingsin-terval van het be scheming s filter voor lassers gedurende het gebruik ervan niet verandert.In addition to the required IR reflectivity in said range, such a coating is further expected to be resistant to chemical and mechanical influences and, finally, to not change the protection interval of the intended filter for welders during use.

Zo wordt bijvoorbeeld volgens het Duitse Auslegeschrift 2.440.468 20 de warmte-reflecterende laag tegen mechanische invloeden door een extra beschermingsschijf beschermd en derhalve worden naast de bekleding ho-gere technologische resp. werkwijze-technische kosten op de koop toe genomen.For example, according to German Auslegeschrift No. 2,440,468, the heat-reflecting layer is protected against mechanical influences by an additional protective disc and, therefore, higher technological resp. method-technical costs increased.

De na te streven vervanging van het edelmetaal goud door aluminium 25 vervalt bijvoorbeeld in zoverre, omdat de mechanische en corrosiebe-standheid van het in de vereiste laagdikte opgebrachte aluminium geheel onvoldoende zijn en daardoor de lichttransmissiegraad'^' en daarmee het beschermingsinterval gedurende het gebruik van het beschermingsmiddel voor lassers veranderen.The aim of replacing the precious metal gold with aluminum 25, for example, is canceled because the mechanical and corrosion resistance of the aluminum applied in the required layer thickness is completely insufficient and therefore the degree of light transmission and thus the protection interval during the use of change the protective equipment for welders.

30 Als voor de ogen van de lasser bijzonder schadelijk geldt een con- trastrijk lasbad. Als maat van een contrastarm resp. contrastrijk las-bad bij het waarnemen door het beschermingsfilter van de lasser kan de reflectie in het zichtbare traject van 380 tot 780 nm beschouwd worden; bij een bekleding met goud is deze bijvoorbeeld nog relatief laag.30 A contrasting welding bath is considered particularly harmful to the eyes of the welder. As a measure of a contrast arm resp. contrast-rich weld bath when viewed through the welder's protection filter, the reflectance in the visible range of 380 to 780 nm can be considered; for example, with a gold coating it is still relatively low.

35 Er dient een warmte-reflecterende beschermingsfilter voor lassers verschaft te worden, dat de vermelde nadelen niet bezit, zonder hogere technologische of werkwijze-technische kosten te vervaardigen is en een doeltreffend oogbeschermingsmiddel bij de uitvoering van laswerkzaamhe- 8203085 2 den vormt.A heat reflective protection filter for welders should be provided which does not present the drawbacks mentioned, without producing higher technological or process technical costs and forms an effective eye protection in the execution of welding work 8203085 2.

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag, een warmte-re-flecterend beschermingsfilter voor lassers met een hoge reflectie in het IR-traject van 780 tot 2500 nm en daarmee een geringe eigen verwar-5 ming bij laswerkzaamheden bij voortdurend bedrijf, een goede mechani-sche en corrosiebestandheid zonder extra technologische of werkwijze-technische kosten bijvoorbeeld door een beschermingsschijf, een grote bestandheid tegen UV en een verhoogde reflectie in het zichtbare gebied van 380 tot 780 nm door middel van verrijking van een contrastarm las-10 bad bij het waarnemen door de beschermingsfilter van de lasser te ver-schaffen, waarbij het om edelmetaalvrije materialen dient te gaan.The invention is based on the problem: a heat-reflecting protection filter for welders with a high reflection in the IR range from 780 to 2500 nm and therefore a low inherent heating during welding work under continuous operation, good mechanics. chemical and corrosion resistance without additional technological or process technical costs, for example due to a protective disc, a high resistance to UV and an increased reflection in the visible range of 380 to 780 nm by enrichment of a low-contrast welding bath when observed by provide the welder's protection filter, which should be precious metal-free materials.

Volgens de uitvinding wordt het probleem opgelost, doordat op Sen zijde van een gebruikelijk beschermingsfilter voor lassers uit glas of plastische stof in hoog vacuUm een uiterst dunne aluminiumlaag en daar-15 op een diSlektrisch dubbellaagsysteem opgedampt worden, omdat gevonden werd, dat het probleem in zijn geheel slechts met behulp van een derge-lijk laagsysteem te verwezenlijken is.According to the invention, the problem is solved in that an ultra-thin aluminum layer is deposited on a side of a conventional protective filter for glass or plastic welders in high vacuum and evaporated on a dielectric double layer system, because the problem has been found to be in its it can only be achieved with the aid of such a layer system.

De materialen van de beide di'dlektrische lagen dienen zich daarbij in hun heteropolaire en homopolaire bindingshoeveelheid te onderschei-20 den, waarbij op de uiterst dunne aluminiumlaag eerst de di'dlektriksche laag van een materiaal met de geringere heteropolaire bindingshoeveelheid wordt opgedampt en op deze laag vervolgens een materiaal met de hogere heteropolaire bindingshoeveelheid wordt opgedampt.The materials of the two dielectric layers must be distinguished in their heteropolar and homopolar bonding quantity, the dielectric layer of a material having the lower heteropolar bonding quantity being first deposited on the ultra-thin aluminum layer and on this layer then a material with the higher heteropolar bond amount is vapor deposited.

Gebleken is, dat in het bijzonder Zr02 (ongeveer 67% heteropo-25 lair bindingshoeveelheid) en SiO (ongeveer 51% heteropolair bindingshoeveelheid) voor de op de uiterst dunne aluminiumlaag op te brengen diSlektrische laag geschikt zijn, terwijl MgF2 (ongeveer 86% heteropolair bindingsdeel) voor de op de eerste di’dlektrische laag op te brengen tweede di'dlektrische laag voordelig is.It has been found that in particular ZrO 2 (about 67% heteropolar bond amount) and SiO (about 51% heteropolar bond amount) are suitable for the dielectric layer to be applied to the ultra-thin aluminum layer, while MgF 2 (about 86% heteropolar bond portion ) for the second dielectric layer to be applied to the first dielectric layer is advantageous.

30 De laagdikte van het aluminium ligt daarbij met voordeel tussen 10 en 15 nm, die van het Zr02 in het traject van 100 tot 800 nm, die van het SiO in het traject van 100 tot 600 nm en de laagdikte van het MgF2 tussen 100 en 500 nm.The layer thickness of the aluminum is advantageously between 10 and 15 nm, that of the ZrO 2 in the range of 100 to 800 nm, that of the SiO in the range of 100 to 600 nm and the layer thickness of the MgF 2 between 100 and 800 nm. 500 nm.

Het bedampen van een gebruikelijk beschermingsfilter voor lassers 35 in hoog vacuum met een uiterst dunne aluminiumlaag en daarop met een di'dlektrische dubbellaag volgens de uitvinding (bijvoorbeeld Zr02/MgF2 of Si0/MjgF2) brengt de gewenste hoge reflectie in het IR-traject van 780 tot 2500 nm, de grote bestandheid tegen UV, een verhoogde reflectie in het zichtbare gebied van 380 tot 780 nm, tezamen 40 met een goede bestandheid tegen mechanische invloeden en corrosie te- 820 3¾ 85 3 weeg.Lamping a conventional protection filter for welders 35 in high vacuum with an ultra-thin aluminum layer and thereon with a dielectric bilayer according to the invention (for example Zr02 / MgF2 or Si0 / MjgF2) brings the desired high reflection in the IR range of 780 up to 2500 nm, the high resistance to UV, an increased reflection in the visible range from 380 to 780 nm, together 40 with a good resistance to mechanical influences and corrosion weighing 820 3¾ 85 3.

De schoongemaakte zijde van een gebruikelijk beschermingsfilter voor lassers uit glas met voor een beschermingshelm voor lassers ge~ schikte afmetingen worden in een bedampingsinrichting in hoog vacuum 5 bij een druk van 1,33 mPa en een opdampsnelheid van 1 nm.s ^ met een ongeveer 12 nm dikke aluminiumlaag bekleed. Zander onderbreking van de opdampcyclus wordt op de alumiumlaag eerst een ongeveer 550 nm dikke Zr02~laag en daarop een ongeveer 350 nm dikke Mg]?2-laag opgedampt.The cleaned side of a conventional glass welder protection filter of suitable size for a welder's protective helmet is placed in a high vacuum evaporator at a pressure of 1.33 mPa and a vapor deposition rate of 1 nm @ 1 at about 12. nm thick aluminum layer coated. After interruption of the vapor deposition cycle, an approximately 550 nm thick ZrO 2 layer and an approximately 350 nm thick Mg 2 -2 layer are first deposited on the aluminum layer.

Enkele van de volgens de uitvinding beklede, warmte-reflecterende 10 beschermingsfilters voor lassers werden aan verschillende onderzoe- kingen in het laboratorium en bij het lassen met inert gas onderworpen. De resultaten zijn in tabel A vermeld. Ter vergelijking werden gebrui-kelijke beschermingsfilters voor lassers, met goud beklede en in de handel te verkrijgen beschermingsfilters voor lassers, alsmede met alu-15 minium, evenwel zonder di’dlektrische dubbellaag, beklede beschermingsfilters voor lassers aan dezelfde onderzoekingen onderworpen.Some of the heat-reflective welder protection filters coated in accordance with the invention have been subjected to various tests in the laboratory and inert gas welding. The results are shown in Table A. For comparison, conventional welder protection filters, gold-plated and commercially available welder protection filters, as well as aluminum, but without dielectric bilayer, coated welder protection filters were subjected to the same studies.

8203085 48203085 4

Tabel A: Resultaten van de onderzoekingen bij de volgens de uitvinding beklede (A), de gebruikelijke (B), de met goud beklede en in de handel te verkrijgen (C) en de slechts met aluminium (D) beklede beschermingsfliters voor lassers uit glas.Table A: Results of the investigations on the (A) coated according to the invention, the conventional (B), the gold coated and commercially available (C) and the aluminum (D) coated glass protection welders only .

5 _ _Parameter_A_B C_D_ 1 IR-reflectie in het traject van 86,2 3,9 77,9 -*) _780 2500 nm in % 2 reflectie in het zichtbare tra- 65,2 4,0 55,2 -·*·) 10 _traject van 380 ... 780 nm in %_ 3 relatieve verandering van de 1,0 4,5 1,2 50,3 lichttransmissiegraad ^ na UV-bestraling volgens _DIN 4646/deel 5 in %_ 15 4 relatieve verandering van de 1,0 1,0 48,2 100,0 lichttransmissiegraad ^ als maat van de mechanisme-bestandheid 2) in % 5 relatieve verandering van de 4,0 0,3 2,0 60,9 20 reflectie bij 502 nm als maat van de corrosie-bestandheid 3) in % 6 eigen verwarming bij het lassen 30,0 70,0 35,0 -*-) van inert gas bij ononderbroken 25 _bedrijf in °C_5 _ _Parameter_A_B C_D_ 1 IR reflection in the range of 86.2 3.9 77.9 - *) _780 2500 nm in% 2 reflection in the visible range 65.2 4.0 55.2 - · * ·) 10 _ range of 380 ... 780 nm in% _ 3 relative change of the 1.0 4.5 1.2 50.3 degree of light transmission ^ after UV irradiation according to _DIN 4646 / part 5 in% _ 15 4 relative change of the 1.0 1.0 48.2 100.0 degree of light transmission ^ as a measure of the mechanism resistance 2) in% 5 relative change of the 4.0 0.3 2.0 60.9 20 reflection at 502 nm as a measure of corrosion resistance 3) in% 6 self-heating during welding 30.0 70.0 35.0 - * -) of inert gas during continuous operation 25 _ in ° C_

Toelichtingen bij tabel A: 1) Op grond van de onderzoekresultaten van de nummers 3, 4 en 5, die bewijzen, dat een alleen met aluminium bekleed beschermings- filter voor lassers niet kan worden toegepast, werd van de 30 onderzoekingen volgens 1, 2 en 6 afgezien.Explanatory notes to Table A: 1) On the basis of the examination results of numbers 3, 4 and 5, which prove that an aluminum-lined protection filter for welders cannot be used, of the 30 tests according to 1, 2 and 6 apart.

2) De bekledingen van de beschermingsfliters voor lassers resp.2) The coverings of the protective flashers for welders resp.

een zijde van een gebruikelijk beschermingsfilter voor lassers werden 1 minuut met een roterende rubberstop van 30 mm diameter en met 500 omwentelingen minuut, alsmede een belasting van 2 kp 35 behandeld. De meting van de lichttransmissiegraad 't' had voor en na deze mechanische behandeling plaats.One side of a conventional welder protection filter was treated for 1 minute with a rotating rubber stopper of 30 mm diameter and with 500 revolutions minute, and a load of 2 kp 35. The light transmission degree 't' was measured before and after this mechanical treatment.

3) De beschermingsfilters voor lassers werden onder normale omstan-digheden 30 minuten in water gekookt, de reflectie werd telkens voor en na het koken met een leukometer van VEB Carl Zeiss Jena 40 gemeten.3) The protection filters for welders were boiled in water under normal conditions for 30 minutes, the reflectance was measured each time before and after cooking with a VEB Carl Zeiss Jena 40 leukometer.

8203085 58203085 5

Uit de onderzoekingen volgt, dat slechts met de volgens de uitvinding beklede beschermingsfilters voor lassers de eisen in hun totaal vervuld worden, resp. in vergelijking tot de bekleding met goud gelijke of betere waarden bereikt worden· 5 Zo heeft in het IR~traject van 780 tot 2500 nm een hoge reflectie plaats en derhalve een geringe eigen verwarming van het volgens de uit-vinding warmte-reflecterende beschermingsfilter voor lassers bij las-werkzaamheden in ononderbroken bedrijf.It follows from the investigations that only the protective filters for welders coated according to the invention meet the requirements in their entirety, respectively. equal or better values are achieved in comparison to the coating with gold · 5 Thus, in the IR ~ range of 780 to 2500 nm, a high reflection takes place and therefore little self-heating of the heat-reflecting protection filter for welders according to the invention for welding work in continuous operation.

De hogere reflectie van het warmte-reflecterende beschermingsfil-10 ter voor lassers volgens de uitvinding in het zichtbare gebied van 380 tot 780 nm maakt een contrastarm waarnemen van het lasbad mogelijk.The higher reflectance of the heat reflective protection filter for welders according to the invention in the visible range of 380 to 780 nm allows low contrast viewing of the weld pool.

Op grond van de hoge UV-bestandheid wordt aan de eisen aan een doeltreffend oogbeschermingsmiddel bij de uitvoering van laswerkzaamhe-den voldaan.Due to the high UV resistance, the requirements for an effective eye protection agent in the carrying out of welding work are met.

15 De goede bestandheid tegen mechanische invloeden en corrosie van het warmte-reflecterende beschermingsfilter voor lassers volgens de uitvinding waarborgen, dat het beschermingsinterval niet verandert. Hogere technologische of werkwijze-technische kosten voor de bescher-ming van de bekleding zijn niet vereist.The good resistance to mechanical influences and corrosion of the heat-reflecting protection filter for welders according to the invention ensure that the protection interval does not change. Higher technological or process technical costs for coating protection are not required.

82030858203085

Claims

1. Heat-reflecting protection fliter for welders obtained by evaporation of one side of a conventional protection filter for welders with aluminum in high vacuum, characterized in that a dieletric double-layer system is evaporated on an extremely thin aluminum layer, the materials of the both dielectric layers differ in their heteropolar and homopolar bonding amounts, the dielectric layer of a material having the lower heteropolar bonding quantity first being deposited on the extremely thin aluminum layer and then a dielectric layer of a material having the higher heteropolar bonding quantity deposited on this layer .

2. A heat-reflecting protection filter for welders according to claim 1, characterized in that the dielectric layer vapor-deposited on the extremely thin aluminum layer consists of ZrO 2 or SiO and the second dielectric layer of MgF 2.

Heat reflective protection filter for welders according to claims 1 and 2, characterized in that the extremely thin aluminum layer 10 to 15 nm, the ZrO layer 100 to 800 nm, the SiO layer 100 to 600 nm and the MgF2 ~ layer 100 to 500 nm. 20 ===== 8203085