WO1999000534A1 - Verfahren zum erzeugen einer hartschicht auf werkzeugen, vorrichtung zum induktiven sintern oder einschmelzen von hartschichten auf pressstempeln oder pegeln sowie pressstempel und pegel zur herstellung von hohlglas - Google Patents

Verfahren zum erzeugen einer hartschicht auf werkzeugen, vorrichtung zum induktiven sintern oder einschmelzen von hartschichten auf pressstempeln oder pegeln sowie pressstempel und pegel zur herstellung von hohlglas Download PDF

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Dieter KRÖNERT
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Firma Hermann Heye
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    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hard layer on tools, a device for inductive sintering or melting of hard layers on press dies or levels, as well as press dies and levels for producing hollow glass.
  • the load spectrum acting in the glass production on the tools used for shaping the liquid or viscous glass, in particular press ram and level, is very complex and consists of a superimposition of various forces.
  • the tools In addition to high compressive forces, the tools also have high frictional forces and strong temperature changes. Due to these different types of stress, the selection of suitable hard layers and their production are particularly difficult, especially since the operating temperatures in glass processing are suitable for permanently changing the properties of hard layers.
  • the ram and level When producing hollow glass, the ram and level are first immersed in liquid or viscous glass and then pulled out again. So that the hollow glass blank formed is not damaged when the press rams and levels are exchanged on the glass, the press rams and levels used must have a surface that is as smooth as possible without grooves and pores so that glass does not get caught in such grooves or pores. It is therefore of particular importance that wear-reducing hard layers on press rams and pe gels for the production of hollow glass have a surface that is as smooth as possible over a long period of use.
  • DE-AS 20 06 953 discloses a method and a device for coating at least approximately rotationally symmetrical tools such as levels and press rams for the production of hollow glass.
  • a metal powder mixture of 83% nickel, 10% chromium, 2.5% iron, 2.25% silicon, 2.0% boron and carbon is applied to the material to be coated using a flame spray gun layered tools applied.
  • the device according to DE-AS 20 06 953 has guide means which ensure a constant distance between the spray gun and the tool.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a hard layer on tools for processing liquid or viscous glass and an auxiliary device therefor, which the manufacture of high quality tools for processing liquid or viscous glass with an environmentally friendly use of raw materials and Enable energy.
  • the invention is also based on the object of providing high-quality press punches and levels for the production of hollow glass which can be produced using environmentally friendly raw materials and energy. This object is achieved according to the invention with the features of claims 1, 14, 15 and 16.
  • the coating material is mixed with a carrier liquid or carrier paste and then applied in this liquid or pasty mixture to a tool blank.
  • the coating material is completely applied to a tool blank, so that the spray losses which are unavoidable during flame spraying are avoided.
  • the mixture is dried on the tool blank and then sintered or melted, the hard layer being formed.
  • drying When drying, the carrier liquid or paste is evaporated almost completely, so that a pore-free hard layer is formed during sintering.
  • the shrinkage of the mixture of coating material and carrier liquid or carrier paste accompanying the drying causes the individual particles of the coating material to migrate closer together.
  • drying is preferably carried out using a warm air blower at 70 ° C.
  • the mixture is sintered or melted on the tool blank, the hard layer being formed.
  • the sintering or melting which is preferably carried out in a protective gas atmosphere, the last residues of the carrier liquid or carrier paste escape, so that the hard layer produced is pore-free.
  • the sintering or melting preferably takes place workpiece by workpiece and by inductive energy coupling. This avoids excessive heating of the base body and low energy consumption. The low energy coupling prevents the base body from becoming brittle.
  • the method mentioned is also low-emission and low-noise, combustion gases in particular being avoided.
  • the hard layer is preferably formed from a coating hard material and a coating matrix material. Because of the good connection to the base material, nickel or a nickel alloy is preferably used as the coating matrix material. A particularly uniform hard layer can be achieved if an agglomerated metal carbide is used as the coating hard material.
  • An agglomerated metal carbide can be produced by agglomeration and sintering, the metal carbide being first mixed with water and a water-soluble plastic binder to form a suspension.
  • This suspension is atomized in a spray dryer, whereby the water content evaporates and the particles are obtained as round, uniform micro pellets.
  • the mechanical strength of these green pellets can be further increased by an additional sintering process.
  • the round micropellets When producing a mixture of agglomerated metal carbide, such a coating matrix material and a carrier liquid or paste, the round micropellets can be evenly distributed in the mixture. In addition, the round micropellets do not hinder the flow of the coating matrix material in a subsequent melting process, so that uniform hard layers can be produced by using agglomerated metal carbide.
  • a particularly uniform hard layer can be produced if the liquid or paste-like mixture to be applied is as homogeneous as possible.
  • the coating material should be in grain sizes between 20 ⁇ m and 106 ⁇ m. If the coating material consists of several components, for example of at least one coating hard material and at least one coating matrix material, the coating hard material and the coating matrix material should first be mixed in the dry state before this mixture is then mixed with the carrier liquid or the carrier paste.
  • the carrier liquids or carrier pastes which can be used in the process for producing a hard layer preferably have a solvent, a dispersant and a binder. Organic substances should be used as solvents and binders since these largely prevent oxidation of the coating material. Polymers that are electrically charged and attach to the coating material can be used as dispersants.
  • the application of the liquid or paste-like mixture to the tool blank should preferably take place by means of a brush, an even layer being able to be produced by an additional uniform rotation of the tool blank.
  • the properties of a hard layer produced on tools for processing liquid or viscous glass essentially depend on the sintering or melting process.
  • the invention therefore not only provides a method for producing a hard layer on tools for processing liquid or viscous glass, but also a device for inductive sintering or melting of hard layers on press dies or levels.
  • This device can preferably be used in a method according to one of claims 1 to 13, but it is also suitable for the reworking of initially flame-sprayed layers on tools.
  • the device has an internally cooled induction coil which can be moved relative to a press ram or a level. The induction coil permits zone-by-zone heating or melting of the applied coating material without the base material being excessively heated.
  • the inductive energy coupling can also be set very specifically via the frequency selection, so that a low penetration depth of heat in the base material can be realized.
  • a device for the inductive sintering or melting of hard shafts on press rams or levels for the production of hollow glass according to the invention an optimal microstructure and formation of hard phases with a short period can be achieved through the selectable temperature, the selectable hold time and the selectable temperature penetration depth Reach cycle time.
  • a ripple resulting from application by means of carrier liquid or paste can be counteracted by mechanical reworking if a layer of about 0.5 - 0.6 mm is applied, which can be reduced to 0.3 mm.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention for inductive sintering or melting of hard layers on pressing dies or levels in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a section through the device in FIG. 1 along the line II-II in FIG. 1,
  • Fig. 3 is a schematic representation of the arrangement of a pyrometer for temperature detection
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a device according to the invention for inductive sintering or melting of hard layers on ram or level in a simplified representation.
  • the device 100 shown in FIGS. 1 and 2 for inductive sintering or melting of hard layers has a frame 102 which carries a processing chamber 106 enclosed by a hood 104.
  • the processing chamber has at its lower end a suction funnel 108 connected to a suction device (not shown).
  • a holding and moving device 110 Arranged in the interior of the processing chamber 106 is a holding and moving device 110, with which press punches 112 or levels to be machined can be moved in the direction of the double arrow A relative to an induction coil 114 fastened to the frame 102.
  • the induction coil 114 is fastened to the frame 102 via a height adjustment device 116.
  • the holding and moving device 110 is shown in detail in FIG. 2.
  • clamping screws 118 are provided on the holding and moving device 110, which engage the press die 112 in a section that is not to be machined.
  • the clamping screws 118 are carried by a rotatably mounted holder 120, which can be driven in rotation by a motor 122 via a first pulley 124, a V-belt 126 and a second pulley 128.
  • the tension of the V-belt 126 is adjustable by means of a tension roller 130.
  • a glass bell 134 fastened to a holder 132 is provided, which is connected at one end to a protective gas source via a hose 136 and has an opening 138 at its other end, which a slip on the press ram 112 and a gas outlet during processing allowed.
  • a device 100 for inductive sintering or melting provides a pyrometer 140 which determines the temperature prevailing at this point via the radiation detected on the workpiece in the area of the induction coil. If the induction coil 114 in a device 100 as in FIGS. 1 and 2 is stationary, the pyrometer can also be arranged in a stationary manner. The energy supply to the induction coil 114 and thus the temperature in the processing area can then be precisely controlled using the pyrometer 140 and a PID controller.
  • the device 200 shown in FIG. 4 for the inductive sintering or melting of hard layers differs from the device 100 according to FIGS. 1 and 2 essentially in that in this device 200 the induction coil 214 is movable and not arranged in a fixed position.
  • the levels 212 to be processed are placed on a turntable 242.
  • the induction coil 214 is then first turned over the level 212 in the direction of the arrow B with the turntable rotating and is retracted in the direction of the arrow C after the sintering or melting has ended.
  • a glass bell 234 is provided, as in the device 100 according to the first embodiment, which is connected to a protective gas source via a hose 236.
  • the glass bell 234 is held by a holder 232 and is moved together with the coil 214 in the vertical direction.
  • the protective gas for example argon, emerging at the lower end of the glass bell 234 in the area of the induction coil 214 prevents the oxidation.
  • the device 200 according to the second embodiment permits shorter devices than the device 100 according to the first embodiment Cycle times because the levels 212 are held in the device 200 solely because of their weight and do not require any special clamping. This applies in particular if positioning aids, for example stops or a depression corresponding to the base of the level, are arranged on the turntable 242.
  • the devices 100, 200 described above are particularly suitable for sintering or melting cold-applied coating material.
  • the coating systems described below are particularly suitable as coating material, which result in particularly good hard layers when sintered or melted down using the parameters set out below:
  • Width of the induction coil 2 x 5 mm diameter of the induction coil: 28 mm Average diameter of the levels: 18 mm
  • the tungsten carbide coating hard material mentioned in Table 1 has the properties shown in Table 2.
  • the tungsten carbide coating hard material can be replaced with the chrome carbide coating hard material also shown in Table 2. If chromium carbide is used as the coating hard material, the chromium carbide content should be approximately 20%. The travel speed should be 16 mm / min at a temperature of around 1150 ° C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht auf Werkzeugen zur Verarbeitung von flüssigem oder zähflüssigem Glas, Preßstempel und Pegel zur Herstellung von Hohlglas sowie eine Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln zur Herstellung von Hohlglas. Um bei der Erzeugung von Hartschichten einen umweltschonenden Einsatz von Beschichtungsmaterial und Energie zu ermöglichen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß eine flüssige oder pastöse Mischung aus einem Beschichtungsmaterial und einer Trägerflüssigkeit oder -paste hergestellt wird, die flüssige oder pastöse Mischung auf einen Werkzeugrohling aufgetragen wird, die Mischung auf dem Werkzeugrohling getrocknet wird und die Mischung auf dem Werkzeugrohling in diesen eingesintert oder eingeschmolzen wird, wobei die Hartschicht gebildet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (100) weist eine innengekühlte, mindestens 1 1/2 Windungen (540°) aufweisende Induktionsspule (114) und eine Verfahreinrichtung (110) auf, mit welcher Induktionsspule (114) und Preßstempel (112) bzw. Pegel relativ zueinander entlang einer Achse verfahrbar sind.

Description

B E SC H R E I B U N G
Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht auf Werkzeugen. Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln sowie
Preßstempel und Pegel zur Herstellung von Hohlglas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht auf Werkzeugen, eine Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Ein- schmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln sowie Preßstempel und Pegel zur Herstellung von Hohlglas.
Das bei der Glasherstellung auf die zur Formung des flüssigen oder zähflüssigen Glases verwendeten Werkzeuge, insbesondere Preßstempel und Pegel wirkende Belastungskollektiv ist sehr komplex und besteht aus einer Überlagerung verschiedenster Kräfte. Neben hohen Druckkräften wirken auf die Werkzeuge außerdem hohe Reibungskräfte sowie starke Temperaturwechselbeanspruchungen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Belastungsarten gestaltet sich die Auswahl geeigneter Hartschichten und deren Herstellung besonders schwierig, insbesondere da die Einsatztemperaturen bei der Glasverarbeitung geeignet sind, die Eigenschaften von Hartschichten dauerhaft zu verändern.
Bei der Herstellung von Hohlglas tauchen Preßstempel und Pegel zu- nächst in flüssiges oder zähflüssiges Glas ein und werden anschließend wieder herausgezogen. Damit beim Austauchen der Preßstempel und Pegel auf dem Glas der gebildete Hohlglasrohling nicht beschädigt wird, müssen die verwendeten Preßstempel und Pegel eine möglichst glatte Oberfläche ohne Riefen und Poren aufweisen, damit Glas sich nicht in sol- chen Riefen oder Poren verhakt. Es ist daher von besonderer Wichtigkeit, daß verschleißmindernde Hartschichten auf Preßstempeln und Pe- geln zur Herstellung von Hohlglas über einen langen Benutzungszeiträum eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen.
Aus DE-AS 20 06 953 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Be- schichten von zumindest annähernd rotationssymmetrischen Werkzeugen wie Pegeln und Preßstempeln zur Herstellung von Hohlglas bekannt. Bei dem aus DE-AS 20 06 953 bekannten Verfahren wird ein Metallpulvergemisch aus 83 % Nickel, 10 % Chrom, 2,5 % Eisen, 2,25 % Silicium, 2,0 % Bor sowie Kohlenstoff mittels einer Flammspritzpistole auf die zu be- schichtenden Werkzeuge aufgetragen. Um auf den Werkzeugen gleichmäßige Hartschichten zu erzeugen, weist die Vorrichtung gemäß DE-AS 20 06 953 Führungsmittel auf, welche ein gleichbleibenden Spritzpistolenabstand von dem Werkzeug gewährleisten.
Mit dem bekannten Verfahren lassen sich auf Preßstempeln und Pegeln zur Herstellung von Hohlglas hervorragende Hartschichten erzeugen. Allerdings ist der Aufwand für die Beschichtung sehr hoch, da das Flammspritzen durch die offene Flamme einen sehr hohen Energieverbrauch aufweist und da ferner beim Spritzen nur ein Teil des Beschichtungsma- terials die zu beschichtenden Werkzeugrohlinge trifft, wodurch ein hoher Verlust an Beschichtungsmaterial eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht auf Werkzeugen zur Verarbeitung von flüssigem oder zähflüssigem Glas sowie eine Hilfsvorrichtung dafür zur Verfügung zu stellen, welche das Herstellen hochwertiger Werkzeuge zur Verarbeitung von flüssigem oder zähflüssigem Glas bei einem umweltschonenden Einsatz von Rohstoffen und Energie ermöglichen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, hochwertige Preßstempel und Pegel zur Her- Stellung von Hohlglas zur Verfügung zu stellen, welche mit einem umweltschonenden Rohstoff- und Energieaufwand herstellbar sind. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 14, 15 bzw. 16.
Gemäß der Erfindung wird das Beschichtungsmaterial mit einer Träger- flüssigkeit oder Trägerpaste gemischt und anschließend in dieser flüssigen oder pastösen Mischung auf einen Werkzeugrohling aufgetragen. Durch diese Art des Auftrags wird das Beschichtungsmaterial vollständig auf einen Werkzeugrohling aufgetragen, so daß die beim Flammspritzen unvermeidlich auftretenden Spritzverluste vermieden werden. Um aus dem aufgetragenen Beschichtungsmaterial eine Hartschicht zu erzeugen, die glatt und verschleißfest ist und an dem Grundmaterial des Werkzeugs sicher verankert ist, wird die Mischung auf dem Werkzeugrohling getrocknet und anschließend gesintert oder eingeschmolzen, wobei die Hartschicht gebildet wird.
Beim Trocknen wird die Trägerflüssigkeit oder -paste nahezu vollständig verdampft, so daß beim Sintern eine porenfreie Hartschicht gebildet wird. Dabei wandern schon durch die mit der Trocknung einhergehende Schrumpfung der Mischung aus Beschichtungsmaterial und Träger- flüssigkeit bzw. Trägerpaste die einzelnen Partikel des Beschichtungsmaterial s dichter zusammen. Um in kurzer Zeit eine gute Durchtrocknung zu erreichen, erfolgt das Trocknen vorzugsweise mittels eines Warmluftgebläses bei 70° C.
In Abhängigkeit von dem gewählten Beschichtungsmaterial erfolgt nach der Trocknung der Mischung auf dem Werkzeugrohling ein Sintern oder Einschmelzen der Mischung auf dem Werkzeugrohling, wobei die Hartschicht gebildet wird. Beim Sintern bzw. Einschmelzen, welches vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird, entweichen die letzten Reste der Trägerflüssigkeit bzw. Trägerpaste, so daß die erzeugte Hartschicht porenfrei ist. Vorzugsweise erfolgt das Sintern bzw. Einschmelzen werkstückweise und durch induktive Energieeinkopplung. Dadurch wird eine übermäßige Erwärmung des Grundkörpers vermieden und ein geringer Energieverbrauch erreicht. Durch die geringe Energieeinkopplung wird ein Verspröden des Grundkörpers vermieden. Das genannte Verfahren ist zudem abgas- und geräuscharm, wobei insbesondere Verbrennungsgase vermieden werden.
Vorzugsweise wird die Hartschicht aus einem Beschichtungshartmaterial und einem Beschichtungsmatrixmaterial gebildet. Wegen der guten Anbin- düng an den Grundwerkstoff wird vorzugsweise als Beschichtungsmatrixmaterial Nickel oder eine Nickellegierung verwendet. Eine besonders gleichmäßige Hartschicht läßt sich erreichen, wenn als Beschichtungshartmaterial ein agglomeriertes Metallkarbid verwendet wird.
Ein agglomeriertes Metallkarbid ist durch Agglomeration und Sintern herstellbar, wobei das Metallkarbid zunächst mit Wasser und einem wasserlöslichen Kunststoffbinder zu einer Suspension vermischt wird. Diese Suspension wird in einem Sprühtrockner verdüst, wobei der Wasseranteil verdampft und die Partikel als runde, gleichförmige Mikro- pellets anfallen. Durch einen zusätzlichen Sinterprozeß kann die mechanische Festigkeit dieser Grünpellets weiter gesteigert werden.
Bei der Herstellung einer Mischung aus agglomeriertem Metallkarbid, einem eben solchen Beschichtungsmatrixmaterial und einer Trägerflüs- sigkeit oder -paste lassen sich die runden Mikropellets in der Mischung gleichmäßig verteilen. Darüber hinaus behindern die runden Mikropellets bei einem anschließenden Einschmelzprozeß nicht das Fließen des Beschichtungsmatrixmaterials, so daß durch die Verwendung agglomerierten Metallkarbids gleichmäßige Hartschichten herstellbar sind.
Um eine gute Verankerung der Hartschicht am Grundkörper erreichen zu können, ist es erforderlich, die zu beschichtenden Werkzeugrohlinge einem Vorbearbeitungsprozeß zu unterziehen. Eine besonders gute Haftung der flüssigen oder pasteusen Mischung auf einem Werkzeugröhling ergibt sich dann, wenn dieser eine gereinigte, insbesondere entfettete und aufgerauhte Oberfläche besitzt, welche beispielsweise sandge- strahlt oder grob abgedreht ist.
Eine besonders gleichmäßige Hartschicht läßt sich erzeugen, wenn die aufzutragende flüssige oder pasteuse Mischung möglichst homogen ist. Um dies zu erreichen, sollte das Beschichtungsmaterial in Korngrößen zwischen 20 μm und 106 um vorliegen. Wenn das Beschichtungsmaterial aus mehreren Bestandteilen besteht, beispielsweise aus mindestens einem Beschichtungshartmaterial und mindestens einem Beschichtungsmatrixmaterial, sollten zunächst das Beschichtungshartmaterial und das Beschichtungsmatrixmaterial im trockenen Zustand vermischt werden, be- vor dieses Gemisch dann mit der Trägerflüssigkeit bzw. der Trägerpaste verrührt wird. Die bei dem Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht verwendbaren Trägerflüssigkeiten oder Trägerpasten weisen vorzugsweise ein Lösungsmittel, ein Dispergiermittel und einen Binder auf. Als Lösungsmittel und Binder sollten dabei organische Stoffe Verwendung fin- den, da diese eine Oxydation des Beschichtungsmaterial s weitgehend verhindern. Als Dispergiermittel können Polymere verwendet werden, die elektrisch geladen sind und sich an das Beschichtungsmaterial anlagern.
Der sich an die Mischung anschließende Auftrag auf den Werkzeugrohling sollte, sofern keine kontinuierliche Durchmischung der flüssigen oder pasteusen Mischung vorgesehen ist, innerhalb von drei Minuten erfolgen, um eine Entmischung der einzelnen Komponenten der flüssigen bzw. pasteusen Mischung zu verhindern. Um eine porenfreie Hartschicht ge- währleisten zu können, ist schon bei der Herstellung der flüssigen oder pasteusen Mischung darauf zu achten, daß keine Blasen eingerührt werden, da vorhandene Blasen quasi nicht entfernbar sind und zwangsläufig zu Poren führen.
Vorzugsweise sollte der Auftrag der flüssigen oder pasteusen Mischung auf den Werkzeugrohling mittels eines Pinsels erfolgen, wobei sich durch eine zusätzliche gleichmäßige Rotation des Werkzeugrohlings sich eine gleichmäßige Schicht erzeugen läßt.
Die Eigenschaften einer auf Werkzeugen zur Verarbeitung von flüssigem oder zähflüssigem Glas erzeugten Hartschicht hängen wesentlich von dem Sinter- bzw. Einschmelzprozeß ab. Mit der Erfindung wird daher nicht nur ein Verfahren zur Erzeugung einer Hartschicht auf Werkzeugen zur Verarbeitung von flüssigen oder zähflüssigem Glas zur Verfügung gestellt, sondern es wird auch eine Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln zur Verfügung gestellt. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 einsetzbar, sie eignet sich aber auch zum Nachbearbeiten zunächst roh flammgespritzter Schichten auf Werkzeugen. Die Vorrichtung weist eine innen gekühlte Indukti- onsspule auf, welche relativ zu einem Preßstempel bzw. einem Pegel verfahrbar ist. Die Induktionsspule erlaubt ein zonenweises Erwärmen bzw. Aufschmelzen des aufgetragenen Beschichtungsmaterials ohne daß ein übermäßige Erwärmung des Grundmaterials erfolgt. Durch die relative Verfahrbarkeit von Induktionsspule einerseits und Preßstempel bzw. Pegel andererseits ist dennoch eine kontinuierliche Hartschicht herstellbar. Da das Beschichtungsmaterial in einer solchen Vorrichtung nur zonenweise erwärmt wird, kann in der jeweilig bearbeiteten Zone mit einer hohen Temperatur gearbeitet werden, ohne das Grundmaterial thermisch überzubeanspruchen.
Die induktive Energieeinkopplung läßt sich darüber hinaus über die Frequenzwahl sehr gezielt einstellen, so daß eine geringe Eindring- tiefe der Wärme in das Grundmaterial realisierbar ist. Mit einer Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschϊchten auf Preßstempeln oder Pegeln zur Herstellung von Hohlglas gemäß der Erfindung, lassen sich daher durch die gezielt wählbare Temperatur, die gezielt wählbare Haltezeit und die gezielt wählbare Temperatureindringtiefe eine optimale Gefügestruktur und Ausbildung von Hartphasen bei dennoch kurzer Taktzeit erreichen.
Einer sich beim Auftrag mittels Trägerflüssigkeit oder -paste ergeben- den Welligkeit kann durch mechanische Nacharbeit begegnet werden, wenn zunächst eine Schicht von etwa 0,5 - 0,6 mm aufgebracht wird, die auf 0,3 mm reduzierbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung in Fig. 1 gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Pyrometers zur Temperaturerfassung und
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln oder Pegeln in vereinfachter Darstellung. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 100 zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten weist ein Gestell 102 auf, welches eine von einer Haube 104 umschlossene Bearbeitungskammer 106 trägt. Die Bearbeitungskammer weist an ihrem unteren Ende einen mit einer Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) verbundenen Absaugtrichter 108 auf.
Im Inneren der Bearbeitungskammer 106 ist eine Halte- und Verfahrvor- richtung 110 angeordnet, mit welcher zu bearbeitende Preßstempel 112 oder Pegel in Richtung des Doppelpfeils A relativ zu einer an dem Gestell 102 befestigten Induktionsspule 114 verfahrbar sind. Um Anpassungen der Vorrichtung an unterschiedliche Werkstückgeometrien zu erleichtern, ist die Induktionsspule 114 über eine Höhenverstellvorrich- tung 116 an dem Gestell 102 befestigt.
Die Halte- und Verfahrvorrichtung 110 ist in Fig. 2 im Detail gezeigt. Zur Halterung von Preßstempeln 112 sind an der Halte- und Verfahrvorrichtung 110 Klemmschrauben 118 vorgesehen, welche an dem Preßstempel 112 in einem nicht zu bearbeitenden Abschnitt angreifen. Die Klemmschrauben 118 werden von einer drehbar gelagerten Halterung 120 getragen, welche von einem Motor 122 über eine erste Riemenscheibe 124, einen Keilriemen 126 und eine zweite Riemenscheibe 128 rotatorisch antreibbar ist. Die Spannung des Keilriemens 126 ist mittels einer Spannrolle 130 einstellbar.
Um beim Sintern oder Einschmelzen eine Oxydation des Beschichtungsma- terials zu vermeiden, ist eine an einem Halter 132 befestigte Glasglocke 134 vorgesehen, welche an ihrem einen Ende über einen Schlauch 136 mit einer Schutzgasquelle verbunden ist und an ihrem anderen Ende eine Öffnung 138 aufweist, welche ein Überstülpen über den Preßstempel 112 und einen Gasaustritt während der Bearbeitung erlaubt. Um den Sinter- oder Einschmelzprozeß mit hoher Präzision durchführen zu können ist an der Vorrichtung 100 zum induktiven Sintern oder Einschmelzen ein Pyrometer 140 vorgesehen, welches über die im Bereich der Induktionsspule an dem Werkstück erfaßte Strahlung die an dieser Stelle herrschende Temperatur ermittelt. Wenn die Induktionsspule 114 bei einer Vorrichtung 100 wie in den Fig. 1 und 2 ortsfest ist, kann auch das Pyrometer ortsfest angeordnet sein. Die Energiezufuhr zu der Induktionsspule 114 und damit die Temperatur im Bearbeitungsbereich läßt sich dann mit Hilfe des Pyrometers 140 und eines PID-Reglers exakt steuern.
Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung 200 zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten unterscheidet sich von der Vorrichtung 100 gemäß den Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß bei dieser Vorrichtung 200 die Induktionsspule 214 verfahrbar und nicht ortsfest angeordnet ist. Bei der Vorrichtung 200 werden die zu bearbeitenden Pegel 212 auf einen Drehteller 242 gestellt. Während der Bearbeitung wird dann bei drehendem Drehteller die Induktionsspule 214 zunächst in Richtung des Pfeils B über den Pegel 212 gestülpt und nach Beendigung des Sinterns oder Einschmelzens in Richtung des Pfeils C zurückgefahren. Um bei dem Sinter- oder Einschmelzprozeß eine Oxydation des Beschichtungsmaterial s zu verhindern ist wie bei der Vorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine Glasglocke 234 vorgesehen, die über einen Schlauch 236 an eine Schutzgasquelle angeschlossen ist. Die Glasglocke 234 wird von einem Halter 232 gehalten und wird zusammen mit der Spule 214 in vertikaler Richtung verfahren. Das am unteren Ende der Glasglocke 234 im Bereich der Induktionsspule 214 austretende Schutzgas, beispielsweise Argon, verhindert dabei die Oxydation.
Die Vorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform erlaubt gegenüber der Vorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform kürzere Taktzeiten, da die Pegel 212 in der Vorrichtung 200 allein aufgrund ihres Gewichts gehalten werden und eine besondere Einspannung nicht erfordern. Dies gilt insbesondere, wenn an dem Drehteller 242 Positionierhilfen, beispielsweise Anschläge oder eine dem Fuß des Pegels entsprechende Vertiefung angeordnet sind.
Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen 100, 200 eignen sich besonders zum Sintern bzw. Einschmelzen von kalt aufgetragenem Beschichtungsmaterial. Als Beschichtungsmaterial besonders geeignet sind die nachfolgend beschriebenen Beschichtungssysteme, welche bei einem Sintern bzw. Einschmelzen mit den nachfolgend wiedergegebenen Parametern besonders gute Hartschichten ergeben:
Verarbeitungsparameter: Breite der Induktionsspule: 2 x 5 mm Durchmesser der Induktionsspule: 28 mm Mittlerer Durchmesser der Pegel: 18 mm
Figure imgf000012_0001
Tab. 1
Das in Tabelle 1 genannte Wolframkarbid-Beschichtungshartmaterial weist die in Tabelle 2 gezeigten Eigenschaften auf.
Figure imgf000013_0001
Tab. 2
Das Wolf amkarbid-Beschichtungshartmaterial kann durch das ebenfalls in Tabelle 2 gezeigte Chromkarbid-Beschichtungshartmaterial ersetzt werden. Wenn als Beschichtungshartmaterial Chromkarbid verwendet wird, sollte der Chromkarbidanteil etwa 20 % betragen. Als Verfahrgeschwin- digkeit sollten 16 mm/min bei einer Temperatur von etwa 1150° C gewählt werden.

Claims

A N S P R (I C H F
1. Verfahren zum Erzeugen einer Hartschicht auf Werkzeugen zur Verarbeitung von flüssigem oder zähflüssigem Glas, insbesondere auf Preßstempeln oder Pegeln, bei welchem nacheinander in den folgenden Schritten
a) eine flüssige oder pastöse Mischung aus einem Beschichtungsmaterial und einer Trägerflüssigkeit oder -paste hergestellt wird,
b) die flüssige oder pastöse Mischung auf einen Werkzeugrohling aufgetragen wird,
c) die Mischung auf dem Werkzeugrohling getrocknet wird und
d) die Mischung auf dem Werkzeugrohling in diesen eingesintert oder eingeschmolzen wird, wobei die Hartschicht gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial durch Mischung aus mindestens einem Beschichtungshartmaterial und mindestens einem Beschichtungsmatrixmaterial hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungshartmaterial ein agglomeriertes Metall karbid verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungshartmaterial Wolfram- oder Chromkarbid verwendet wird,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmatrixmaterial Nickel oder eine Nickellegierung verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Beschichtungsmaterial eine hartphasenaufwei sende Nickellegierung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag in Schritt b) mittels einer Streichhilfe, insbesondere eines Pinsels erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in Schritt d) werkstückweise induktiv gesintert bzw. eingeschmolzen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine bis 20 Gew.-% Wolframkarbid enthaltende Mischung in Schritt d) bei einer Temperatur von 1100° C - 1120° C gesintert bzw. eingeschmolzen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine bis 20 Gew.-% Chromkarbid enthaltende Mischung in Schritt d) bei einer Temperatur von 1140° C -1160° C gesintert bzw. eingeschmolzen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern bzw. Einschmelzen in Schritt d) in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt d) gebildete Hartschicht anschließend mechanisch bearbeitet, insbesondere abgedreht und poliert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu beschichtende Werkzeugrohlinge in einem Vorbearbeitungsprozeß abgedreht und entfettet werden.
14. Preßstempel zur Herstellung von Hohlglas, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schichtdicke der Hartschicht von 5/10 mm nach dem Sintern durch mechanische Bearbeitung auf 3/10 mm reduziert ist.
15. Pegel zur Herstellung von Hohlglas, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schichtdicke der Hartschicht von 5/10 mm nach dem Sintern durch mechanische Bearbeitung auf 3/10 mm reduziert ist.
16. Vorrichtung zum induktiven Sintern oder Einschmelzen von Hartschichten auf Preßstempeln (112) oder Pegeln (212) zur Herstellung von Hohlglas, mit einer innengekühlten, mindestens 1 \ Windungen (540°) aufweisenden Induktionsspule (114; 14) und mit einer Verfahreinrichtung (110), mit welcher Induktionsspule (114; 214) und Preßstempel (112) oder Pegel (212) relativ zueinander entlang einer Achse verfahrbar sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (114; 214) ein wassergekühltes Kupferrohr mit rechteckigem Querschnitt aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahreinrichtung für Verfahrgeschwindigkeiten von 10 - 30 mm/min ausgelegt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Temperaturerfassung, insbesondere ein Pyrometer (140) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler vorgesehen ist, mit dem die Energiezufuhr zu der Induktionsspule (114;214) über die erfaßte Temperatur regelbar ist.
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