WO2014117759A1 - Beschichtungsverfahren, insbesondere walzenbeschichtungsverfahren, und beschichteter körper, insbesondere beschichtete walze - Google Patents

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls

Definitions

  • Coating method in particular roll coating method
  • coated body in particular coated roller
  • the invention relates to a coating method and to a body coated with a layer.
  • the invention relates to a roll coating process and a roll coated with a layer.
  • calender rolls For paper rolls, in particular for calender rolls, corresponding roll coating methods or rolls coated with a layer are known, for example, from DE 10 2008 037 999 A1 or EP 2 157 234 A2, from DE 10 2009 045 824 A1 and from US Pat DE 10 2008 044 369 AI known.
  • the calender roll is first coated with an elastic layer and then a further layer is applied to the elastic layer by high-speed oxy fuel (HVOF).
  • HVOF high-speed oxy fuel
  • EP 0 710 741 A2 also discloses a calender roll coated by means of high-speed flame spraying.
  • DE 103 54 507 A1 and US Pat. No. 5,283,121 each disclose a layer which can be applied to rolls of a paper machine by means of high-speed flame spraying.
  • CONFIRMATION COPY Coatings can also teach other functional properties, such as an anti-adhesive effect.
  • the thermal spraying comprises processes for the production of layers and moldings, in which Spitzzu accounts, so the politicians substances inside or outside of sprayers on, off or melted and are spun on appropriately prepared surfaces of workpieces.
  • the sprayed layers can be applied from spray additives in the liquid or plastic state. In this case, as a rule, the surfaces of the workpieces are not melted, so that, in particular, thermally sensitive surfaces can be reliably coated with such processes.
  • the advantage of thermal spraying is that the coated workpieces are only slightly heated, so that undesired microstructural changes of the base material and distortion of the components are avoided.
  • a layer thickness of approximately .mu.m being to be used as lower limits at the present time.
  • Conventionally produced sprayed layers are sensitive to edge pressure, point and line loads and impact stress, which is particularly due to the fact that thermal sprayed layers are stabilized substantially only due to shrinkage processes and adhesion forces between individual structural elements or to the respective substrate.
  • the sprayed in high-speed flame spraying patties or structural elements also adhere only to shrinkage and adhesion forces with each other and on the underlying layer of the coated body or the roll surface, so that the present in conventional thermal spraying sensitivities in terms of edge pressure, sensitivities at point and linear loads and sensitivities with regard to the impact stresses accordingly.
  • US Pat. No. 6,083,330 attempts to achieve metallurgical bonding between the chips or structural elements sprayed on during high-speed flame spraying by subsequent stepwise tempering of bodies coated with high-speed flame spraying.
  • a reliable metallurgical bond and a low load of the coated body under relatively short times for the temperature seeks, for example, to ensure US 2008/0102291 AI, instead of the gradual warming of the entire body only up to a certain depth in the coated layer with high velocity flame spraying body is tempered without the Accordingly, the entire body to heat what is called "locally heating".
  • laser or induction heaters are to be used, it being possible for the tempering to metallurgically bond structural elements or slabs of the layer applied by means of high-speed flame spraying to one another or to the roll body or the coated surface.
  • the invention is based on the basic knowledge that even the heat that flows through the tempered coating in the coated body, can lead to significant adverse effects on the body, in particular to a delay of the same.
  • This can be avoided by tempering only partial areas of the layer or the coated surface at a time, ie, the layer and / or the coated surface only locally tempered, so that the total amount of energy which at one time in the layer and thus is also brought into the body, considerably reduced compared to the known from the prior art solutions.
  • the locally introduced energy can be distributed much further into the body without significantly heating it, since outside of the area in which locally introduced energy, especially of course in adjacent thereto areas, just no energy input, so that the energy in particular too Side can be dissipated.
  • a coating process in which first a surface of a body is coated by means of high-speed flame spraying and the layer applied by means of high-velocity flame spraying and / or the coated surface can then be locally tempered before the intended use of the body, characterized in that the applied by means of high-speed flame spraying layer and / or the coated surface are then tempered locally before the intended use of the body temporally and / or locally offset.
  • the applied by means of high-speed flame spraying layer and / or the coated surface are then tempered locally before the intended use of the body temporally and / or locally offset.
  • a layer of coated bodies applied by means of high-speed flame spraying can be characterized in that the layer has local annealing areas next to non-annealed areas.
  • local annealing region refers to a localized region of the corresponding layer, which has been tempered throughout and to non-annealed regions or other local annealing regions, at other times or under different conditions tempered, adjacent.
  • a transition region with a complex structure deviating from the annealing regions can be found in addition to other adjacent annealing regions, which is characterized by the fact that local temperature controls adjoin one another here. In this case, for example, twice as intense diffusion regions between the structural elements with one another or with the coated surface may be present in the transition regions if a sufficient overlap of the respective temperature-controlled regions has been selected.
  • transition areas more melting is to be found if adjacent tempering occurred in chronological succession.
  • the corresponding areas are often tempered with energy densities having a bell curve or Gaussian distribution curves or the like with energy densities decreasing towards the edge. This can lead to less intensive diffusion regions between the structural elements with one another or with the coated surface in the transition regions.
  • no sufficient temperature control may have taken place in order to achieve a sufficiently detectable diffusion layer, which is not critical, however, as long as such areas are sufficiently small and the stability of the layer as a whole meets the desired requirements and has been sufficiently stabilized.
  • Local tempering areas are therefore parallel to the surface of the layer or parallel to the coated surface arranged flat and limited in the area structures in the layer, which were accordingly locally, ie localized, tempered.
  • the penetration depth is initially insignificant by definition, it being assumed that, in addition to the layer itself, the coated surface is preferably tempered, since thereby - depending on the specific implementation - possibly also a correspondingly good bonding of the layer to the surface coated with the layer can be guaranteed.
  • a layer of coated bodies applied with high-speed flame spraying can also be characterized in that the layer has at least one local annealing area adjacent to a further local annealing area separated from the local temperature area by a transition area.
  • a layer of coated bodies applied with high-speed flame spraying may also be distinguished by the fact that the layer has at least one spiral-shaped or spirally arranged annealing region.
  • Such spirals are particularly suitable for rollers, bushes or other cylindrical surfaces.
  • differently shaped elongated tempering regions can also be arranged side by side or meandering.
  • Such elongated tempering areas allow a rapid temperature control of large surface areas, for example, by a corresponding locally effective heat or energy source is displaced according to the elongated extent over the layer.
  • Such elongated annealing areas in particular spiral-shaped annealing areas or spirally arranged annealing areas, preferably leave certain inherent elasticities in the layer, as a result of which the layer as a whole remains less sensitive.
  • the entire layer applied by means of high-speed flame spraying and / or the entire coated surface can accordingly be used prior to the intended use of the body be tempered locally, so that even very large bodies, which may not even fit into a furnace, can accordingly be provided with a tempered layer.
  • a corresponding, only locally effective heat or energy source along the layer or along the coated surface are added and carried out during or after the offset a local temperature. It is thus easy to provide elongated, strip-shaped or even spiral-shaped annealing areas, in that the heat or energy source remains in operation during the displacement.
  • the offset speed taking into account the desired energy or heat input and the energy density of the heat or energy source, the intensity of the temperature control can then be desired accordingly.
  • tempered areas be it a local annealing area close to the temperate zone or several local annealing areas close to the temperate zone, may or may not be
  • the same annealing region if it is an elongated annealing area, which is spirally, looped, meandering or otherwise itself formed close again or arranged again heated or even tempered again. This can lead to specially designed transition areas, as already explained above.
  • a transition region has a structure deviating from the tempering regions separated by it, for example with respect to the degree of diffusion or to the degree of fusion of the individual chips or structural elements sprayed on during high-speed flame spraying the surface coated by them.
  • a coating method in which first a surface of a body is coated by means of high-speed flame spraying, characterized by the fact that the applied by means of high-speed flame spraying layer and / or the coated surface then tempered before the intended use of the body below the melting temperature of the applied layer become.
  • the adjoining tempering which at first appears to be contradictory in view of the low pore density and the already very compact layer, also requires that the structural elements or piles of the layer applied by means of high-speed flame spraying be metallurgically bonded to one another or to the roll body or the coated surface , This can be tempered, especially at much lower temperatures and possibly also for a much shorter time, which is much more gentle on material, so that in particular the risk of warping but also the risk of unwanted grain growth or recrystallization can be reduced to a minimum.
  • the tempering is preferably effected in such a way that the structural elements are connected to one another at least via a diffusion layer or to the coated surface or to the roll body or another body.
  • tempering only to temperatures below the melting temperature of the applied layer, it is possible to choose the temperature at which tempering takes place, as well as the times somewhat more freely, or to tolerate greater inaccuracies, as long as it is ensured that that the melting temperature is not reached, since in the melting temperature can run uncontrolled processes that can lead to uncontrollable results, such as phase jumps, droplets or waves in the layer even at smaller temperature differences.
  • a tempering below the melting temperature of the applied layer thus allows in particular the use of very large and less thermally controlled furnaces, in order to be able to treat very large bodies accordingly.
  • the layer is therefore stabilized accordingly, so that the body can be fed to its intended use.
  • certain diffusion processes take place between the structural elements with one another or between the structural elements and the coated surface by a simple passage of time, so that even a non-tempered layer after considerable time over diffusion layers between the structural elements with each other or between the structural elements and the coated surface will have.
  • the diffusion rates at room temperatures but also at higher temperatures are so slow that no appreciable improvements are to be expected over the expected running times, especially as the stresses imposed by them increase To encounter layers, occur immediately with the inclusion of the intended use of the body or may occur.
  • a coating method solves the problem set forth in which a surface of a body is first coated and which is characterized in that the layer and / or the coated surface then before the intended use of the body are tempered locally.
  • a coating method solves the problem set forth in which a surface of a body is first coated and which is characterized in that the layer and / or the coated surface then before the intended use of the body are tempered locally.
  • Such local tempering is usually not necessary for components or bodies that are subject to considerable thermal loads when used as intended, since such components or bodies should be designed for appropriate thermal loads anyway.
  • a local temperature control can also be advantageous in the case of such components or bodies, in particular if only small areas are to be correspondingly coated, so that energy-consuming heating of the entire component or body can be dispensed with, or if in this way the Total time of thermal loads should be minimized to minimize premature aging or fatigue of these components or bodies due to recrystallization or grain size growth.
  • the term "tempering” refers to a targeted heat treatment after the respective application of the layer or after the flame spraying or high-speed flame spraying.
  • the tempering can be done globally by the entire body is subjected to a heat treatment accordingly. If necessary, care must be taken that the temperature introduced does not become too great, as a result of which the coated surface or the body suffers. If the targeted heat treatment takes place locally, it may be possible to work with higher energy densities, as long as the total energy is also chosen such that the body or the coated surface does not suffer.
  • Suitable heat sources for local temperature control are in particular electron beams, lasers, induction coils, flames and / or microwaves.
  • suitable interaction mechanisms by focusing or by selecting suitable interaction mechanisms, only or essentially the coated surface can be locally tempered, if this appears necessary for good metallic bonding of the structural elements or slabs to the coated surface. Possibly. can also be used from the outgoing heating to temper the overlying layer accordingly and to produce a metallurgical connection of the structural elements or flat with each other.
  • an interaction process or a focusing can be selected, which acts only on the layer that has been applied as a coating, where appropriate, a heating to the coated surface is sought in order to ensure a good metallurgical connection there.
  • a local temperature control has the advantage that the heat sources used for this purpose can generally be controlled much better in terms of their temperature response and also with regard to their energy input into the applied layer or into the body to be tempered, so that in particular also a local melting, which usually does not tolerate temperature fluctuations above 5 ° C, can be provided.
  • a local melting which usually does not tolerate temperature fluctuations above 5 ° C.
  • cumulative or alternatively laser spraying processes may also be used.
  • melting of the applied layer can also occur. Appropriate further measures can be used to avoid and / or minimize the effects of any processes that occur uncontrollably or lead to uncontrollable results. For example, a sufficiently small area may be melted so that adhesion and cohesive forces hold the molten layer in place.
  • separate local areas ie areas spatially limited on all sides, can each be melted one behind the other, so that a region that has once been melted can only harden again before an area adjacent to or overlapping it is melted.
  • the body to be tempered accordingly can be aligned such that the respective temperature-controlled area is at the top so that flow processes or droplet formation can be avoided.
  • the temperature is controlled without melting the applied layer, so that the thermal load of the respective body or the coated surface is reduced to a minimum.
  • This is particularly advantageous if a high-speed iflammspritzbacter or a similar method has been coated so that from the outset with a very small number of pores is to be expected.
  • tempering preferably only surface effects between the individual structural elements or pancakes and / or between the structural elements or pancake and the coated surface are effective, which consequently leads to a better connection, in particular to a metallurgical connection.
  • the temperature such that diffusion processes to the structural elements with each other or between the structural elements and the body or the coated surface take place. These lead to a particularly intimate metallurgical connection, so that the coating can be made substantially more stable without unnecessarily increasing the thermal load.
  • the annealing takes place at least 1.5, preferably at least 2 or 3%, below the melting temperature of the applied layer to ensure that melting does not take place even in smaller areas.
  • the object stated at the outset also solves a body coated with a layer, in particular a roller coated with a layer, which is characterized in that the layer has local tempering regions. If tempering locally, be it by webs, for example, by guiding an induction head, an electron gun or a microwave emitter linearly around a roller or along a body, it is possible to ensure tempering which places little stress on the body or the coated surface. The same applies if a corresponding energy source is traversed to different locations.
  • transition structures are formed in the crystal structure of the tempered layer at the edge of a respective region which is swept by the energy source, in which the diffusion processes have taken place less or more excessively or in which structural transitions are to be found.
  • Such transitional regions define in the manner of a border each a tempering region and are accordingly an indication that has been locally tempered according to the coating method described above.
  • the present invention is particularly suitable for large rolls, ie for rolls whose shell length is 2.5 m and / or whose diameter exceeds 350 mm. Due to the local tempering, it is possible to dispense with correspondingly large furnaces in which such rolls would otherwise have to be tempered.
  • the very gentle coating in particular by high-speed flame spraying in conjunction with relatively low tempering temperatures or in conjunction with a local temperature control is present Invention especially for hollow rollers, so for not solid trained rollers appear to be suitable. This suitability applies in particular to thin-walled hollow rolls in which the wall thickness of the roll mantle is less than 10%, preferably less than 5%, of the roll diameter.
  • Straight hollow rollers and in particular thin-walled hollow rollers but also other large rollers tend to distort too much thermal stress. This can be successfully avoided by the present invention.
  • the present invention is particularly suitable for paper and / or foil rolls, which often have to have a micrometer-accurate surface at 10 meters in length or more.
  • the present invention is suitable for other large bodies, in particular since considerable energies must be applied in order to heat the entire large body to the desired temperature accordingly.
  • a body is understood to mean any body whose greatest extension exceeds 350 mm in one dimension
  • the present invention is also suitable in particular for filigree bodies, as they may also be hollow rollers, in particular thin-walled hollow rollers.
  • filigree bodies comprise bodies in which a wall thickness is less than 10%, preferably less than 5%, of the respective body dimension.
  • the present invention is particularly suitable for hollow bodies, in particular for hollow Filigran redesign, since just hollow body and Filigran redesign are particularly vulnerable to a delay, as caused by excessive energy input.
  • hollow body and Filigran redesign does not necessarily have to be large body, but that the corresponding benefits can be used accordingly, for example, coated bushings, which are naturally relatively small, for example, rework, such as a subsequent grinding of the coated surfaces and a subsequent trimming uncoated surface areas to avoid after tempering, which, if necessary, can of course only be performed once.
  • the coated surface is preferably made of an iron-based alloy, ie iron, steel, stainless steel, cast iron, gray cast iron or chilled cast iron.
  • alloys based on nickel with Fe, Cr, B, Si and C are suitable as a layer which is or is applied to the coated surface.
  • Co or Fe can also be used cumulatively or alternatively to Ni.
  • C usually serves as an additive for the hardness, while B and Si lower the melting temperature.
  • the melting point of steel is on the order of 1,500 ° C, while the above-mentioned Ni-base alloys have melting points between 950 ° C and 1050 ° C and Fe / Co based melting points between 1050 ° C and 1150 ° C exhibit.
  • hard phases in particular hard materials, such as hard metals, non-melting nitrides, carbides and oxides or ceramics can accordingly be used as constituents, fillers or even as a layer as such.
  • a local temperature control can also be advantageous when using conventional solder materials and leads to a non-excessive stress on the roll body or the coated surface.
  • a layer can be applied over the entire surface by means of high-speed flame spraying in order subsequently to carry out the tempering only in heavily loaded areas, for example at the edge of the holes in the perforated plates or at the loaded edges of the sieves.
  • the latter minimizes the thermal stress and the processing time, whereby the application during high-speed flame spraying does not have to be correspondingly filigree and therefore requires intensive control.
  • the arrangement or design of the annealing areas may, if appropriate, specifically influence the physical surface properties of the layer.
  • spiral annealing areas on a roller depending on the specific application of the roller, certain regulatory effects on the location of a conveyed by the roller or passing past the roller material, such as a paper web, allow, although the actual layer is not within the required smoothness the layer needs to have substantial unevenness.
  • in the direction of rotation of the roller to the left running spiral exert a force to the left of the roller on the material, which can be used with appropriate design of all components to Rieht- or smoothing operations.
  • spiral annealing areas comprise at least two counter-rotating spirals
  • spreading effects or centering effects can be exerted by the spirals on the material, in particular on a paper web.
  • the local spiral annealing areas do not have to be continuously formed as a spiral. Rather, it is also possible to arrange a plurality of individual local annealing areas on, next to and above one another or overlapping, that on average follows a spiral basic structure of the layer, which consists of local spiral annealing areas. Likewise, several rectified spirals or a multi-start spiral can be provided.
  • the materials used for the layers are preferably alloys with a significantly lower melting point than the melting point of the surface to be coated.
  • alloys having a melting point of approximately up to 1000 ° C may be applied to iron-based bodies having melting points of approximately up to 1500 ° C, and it has been found that even at tempering temperatures between 700 ° C and 800 ° C Connection of the structural elements with each other or with the body or the coated surface can be ensured, in particular at lower temperatures or - depending on the alloy - even at 700 ° C possibly a relatively long time has to be waited until sufficient diffusion processes have taken place, while at higher temperatures - depending on the alloys used - already a little over 700 ° C, especially from 750 ° C, the diffusion processes already proceed on acceptable time scales.
  • the invention proposes, as a further solution to the above-mentioned problem, a cold tool coated with a layer applied by high-speed flame spraying, in particular a correspondingly coated roller, which or which is characterized in that the layer has tempering ranges.
  • a layer applied by high-speed flame spraying there is no reason in the prior art to temper a layer applied by means of high-speed flame spraying. With such a tempering process, however, the connection of the structural elements with one another or with a body or on a coated surface can be improved so that it builds the entire layer substantially more stable.
  • it is conceivable to temper the entire body in one step if the layer has been applied by means of high-speed flame spraying. Even after such an application, however, local tempering with correspondingly locally limited annealing areas is particularly preferred, since warping can be minimized, particularly in the case of large bodies or hollow bodies, but especially in filigree bodies and thin-walled hollow rollers.
  • tools in its most general context is to be understood to mean any component which, in any way, and in particular not merely shaping, acts on another component in order to change it purposefully, if only in its position , So this term applies in particular for Tools in the narrower sense, such as screwdrivers, drill heads, stirrers, sieves or dies, but also for lifting tools or holding claws in drawing machines or other conveying tools or for measuring tips or measuring heads.
  • the term "in the cold state” denotes that the temperatures which occur during the intended interaction with the workpiece or with the material are far below the diffusion temperatures at which detectable diffusion processes take place during the expected service life.
  • such cold tools differ from tools, such as rolls of rolling mills or forms for glassblowing, in which such high temperatures occur as intended, that flame-sprayed layers temper.
  • a thermal load is uncritical since high temperatures are to be expected already here, so that, in particular, high-speed flame spraying for coating does not appear necessary.
  • the object stated at the outset also solves a cold tool coated with a layer applied by means of high-speed flame spraying, in particular a correspondingly coated roller, which is characterized in that the layer has structural elements which are connected to one another or to the cold tool via a diffusion layer.
  • Such diffusion layer does not necessarily have to be found continuously in all areas of the layer. Rather, it is important in the result that the layer for the intended use of the respective body or the roller is sufficiently strong. It is also conceivable that the layer at least locally completely melts during annealing, it being assumed that this local melting is ultimately still so low in its entirety that thereby the body or the coated surface is not or only insignificantly disadvantageous is influenced or warped.
  • the number of pores in the coating or in the layer can be less than 10%, preferably less than 5, in particular due to local melting but also to high-speed flame spraying or possibly other processes, such as vacuum deposition %, be lowered.
  • Such a low pore density leads that corrosive attacks can be much harder on the layer.
  • such a low pore density necessitates that an excellent roll surface can be made available even if the coating is regrind several times, which is of crucial importance in particular for the paper and / or film industry.
  • Figure 1 is a coated hollow roller in a schematic section
  • Figure 2 is an enlarged detail of the view of Figure 1 after an order of a
  • FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 after an annealing process
  • Figure 4 is a schematic view of the arrangement of Figure 3;
  • Figure 5 is a schematic plan view of a to the arrangement of Figure 3 in
  • FIG. 6 is a schematic view of a roller coated with spiral-shaped annealing areas
  • FIG. 7 shows a detail enlargement of a layer in a similar representation to FIGS. 2 and 3 with a non-annealed area
  • FIG. 8 shows a schematic detail enlargement of a layer-coated one
  • Rolling body having an opening with a non-annealed area.
  • FIG. 9 shows a pulper with a coated driver and a coated one
  • Figure 10 is a cutaway plan view of the perforated plate of Figure 9;
  • Figure 1 1 a conveyor screw with coated leading edge;
  • Figure 12 is an internally coated liner
  • FIG. 13 shows an externally coated fabric bushing.
  • the roller 1 illustrated in FIG. 1 has a body 10, which in this exemplary embodiment is formed by a tube 12 and two laterally arranged end carriers 14, which are of disc-shaped design and are connected to the tube 12 via welded connections 18. At the end supports 14 each have a roll neck 16 is welded, so that the roller 1 can rotate in a corresponding fishing.
  • the roller 1 is thus formed as a hollow roller, wherein - depending on the concrete implementation of such a roller - also several carriers which the
  • End supports 14 are similarly formed, may be provided in the interior of the tube 12.
  • the roller 1 of this embodiment is 3 m long and has a diameter of 300 mm with a wall thickness of the tube 12 of 5 mm.
  • the roll 1 is also a hollow roll or thin-walled one
  • the surface 19 of the body 10 or of the tube 12 is coated with a layer 20. This is done in the present embodiment via high-speed flame spraying, so that the coating consists of individual Hoch Anthonysflamm- injection pancake 22, which form individual structural elements 23 of the layer 20, as shown in particular in Figure 2 schematically.
  • the tube is made of iron, while the layer is made of a nickel-based alloy with Fe, Cr, B, Si and C as alloying additives.
  • transition regions 25 melting is to be found increasingly, if adjacent tempering zones 24 have been tempered in quick succession.
  • the tempering zones 24 are frequently tempered with energy densities which have a bell curve or Gaussian distribution curves or the like with energy densities decreasing towards the edge. This can lead to less intensive diffusion regions between the structural elements 23 and to the coated surface 19 being present in the transition regions 25.
  • no sufficient temperature control may have taken place in order to achieve a sufficiently detectable diffusion layer, but this is not critical as long as such regions are sufficiently small and the stability of the layer 20 overall corresponds to the desired requirements and has been sufficiently stabilized. It is preferable to work with transition regions 25 which are between 0.1 mm and 3 mm, in particular between 1 mm and 2 mm, which ultimately depends on the accuracy of the guidance of the energy sources used for tempering.
  • the tube 12 is locally heated by means of an induction head on its surface 19, so that diffusion processes take place between the coated surface 19 and the structural elements 23.
  • the heating takes place in this case to about 800 ° C to 900 ° C, wherein the width of the Temper michszonen 24 in Figure 4 and the smaller major axis of the Temper michszonen 24 of Figure 5 is approximately 10 mm.
  • the width or minor major axis of the tempering zones 24 may be between 5 mm and 30 mm, depending on the desired energy densities, the spatial dimensions of the bodies 10 and the materials used, and the desired processing speeds.
  • the thickness of the diffusion layer between the structural elements 23 with each other or to the coated surfaces 19 different may be intense or thick pronounced or that in some areas no such diffusion layers are to be found, which in particular depends on the time and frequency with which they were tempered. Likewise, it can happen that smaller areas completely melt, which is ultimately not necessary in itself and can involve the risk of excessive thermal stress in itself.
  • the roller shown in FIG. 6 has spiral-shaped annealing areas 27, which are shown by corresponding local annealing areas 26 forming Temper michszonen 24 similar to the arrangement of Figure 4, on which two opposing spirals 30, 31 form.
  • the roller 1 according to FIG. 6 can act centering in the middle or sweeping out from the center onto a paper web or another material passing by the roller 1.
  • non-spiral, for example, substantially point, circular, or elypsoidal local tempering 26, which are arranged with a spiral-shaped basic structure on the roller 1, such spiral-shaped annealing areas 27 and corresponding spirals 30, 31 can provide ,
  • the entire layer 20 does not need to be continuously tempered. Rather, it is also possible to provide non-tempered regions 28, as illustrated by the example of an opening 32 in the roller body 10, which can be arranged, for example, in the region of an edge 29, which revolves around the opening 32.
  • non-tempered region 28 and local annealing regions 26 are already flowing due to heat-conducting effects.
  • the layer 20, as shown by way of example in FIG. 8, can extend into a chamfered region of the opening 32.
  • this region can leave a focus of a laser or a tempering zone conditioned in some other way so that there is no longer sufficient heat input and in the region of the edge 29 a non-tempered region 28 follows, which is surrounded by annealing regions 26.
  • rollers not necessarily only rollers must be coated accordingly.
  • the surface of a driver 3 for a pulper 2 may be provided with a layer 20, as shown schematically in FIG. 9 by way of example is shown.
  • appropriate temperature control devices such as induction heads, microwave radiators or lasers
  • induction heads, microwave radiators or lasers can be attached to similar devices or even the same devices as must be provided anyway for the application process, for example, in particular for high-speed flame spraying.
  • the range of effectiveness of these devices for temperature control approximately corresponds to the range of action of the respective application device, so that the drives and their control, such as the drives and sensors of a robot or manipulator arm, trained according to the same or twice can be used.
  • the perforated plate 4 is preferably only in locally narrow areas around the holes 5 around appropriately tempered, while preferably the entire surface of the perforated plate 4 is coated with a layer 20 by means of high-speed flame spraying or even by means of flame spraying. Subsequently, for example, an induction head is held in the holes 5, so that 5 singular Temper michszonen 24 arise only at the edge of the holes, while otherwise the layer 20 remains untreated.
  • the total energies required for this purpose are so small that even brief melting can be provided, so that even layers applied by means of flame spraying 20 can possibly outgas sufficiently, without fear of warping of the perforated plate 4.
  • Both the perforated plates 4 and the drivers 3 can in this case reach sizes of 3 to 5 m directly in the paper industry, for example.
  • the leading edges 7 see Figure 1 1), so the heavily loaded flanks of conveying screws 6 can be coated accordingly without the risk of warping, which is used in particular for screws, which together with cylindrical sieves as screen presses be, it is advantageous because then it can be ensured that the outer edges of the conveyor screws 6 can be passed as closely as possible to the wires without causing damage due to distortion, it is understood that the screens if necessary accordingly can be coated.
  • Such conveyor screws 6 may be several meters long and have a diameter of 500 mm or more.
  • liners are generally designed to be much smaller, due to their filigree design delay by tempering or excessive application temperatures can be done very quickly.
  • high-speed flame spraying for application and / or local tempering is accordingly advantageous, in particular since it is generally not possible to subsequently orient such bushings 8 or to rework them accordingly.
  • a bushing 8 whose inner surface 19 has been coated with a layer 20, it may be possible to regrind the inner side, in particular if a slightly thicker layer 20 has been applied, which can then be ground off. In this way, any distortions caused by thermal distortion can be eliminated.
  • the layer 20 is not applied by high-speed flame spraying but by conventional flame spraying, since less space is required for the latter. Due to the local tempering, a substantial curing of the layer can still be carried out against flaking, even if pores can not possibly be expelled, since the individual flakes of the flame spraying are better connected to each other and to the body 10. However, depending on the specific configuration of the bushing, it may also be possible to locally melt the layer 20 in order to be able to even expel pores in this way.
  • a cloth bushing 9 (see FIG. 13) can also be externally provided with a layer 20 by means of high-speed flame spraying or conventional flame spraying, which is then appropriately tempered locally, so that it no longer cools disfiguration.
  • a previous annealing and subsequent straightening of the bush can be recommended here in order to make it tension-free before it is provided with the layer 20.
  • the aforementioned bodies 10 are each used as tools in accordance with their intended use so that they do not undergo any great heating during their intended use.
  • hydraulic pistons and cylinders are also suitable for a corresponding coating, provided with a high-speed flame-sprayed layer which is very stable as far as possible.
  • Such pistons can also be several meters in size, with usually only highly loaded surfaces requiring a corresponding coating ,

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Abstract

Um bei einem Beschichtungsverfahren, bei welchem zunächst eine Oberfläche mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen beschichtet wird, die Empfindlichkeiten hinsichtlich der Kantenpressung, Empfindlichkeiten bei punkt- und linienförmigen Belastungen und Empfindlichkeiten hinsichtlich der Schlagbeanspruchungen des beschichteten Körpers zu minimieren, werden die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht und/oder die beschichtete Oberfläche anschließend zeitlich und/oder örtlich versetzt lokal temperiert.

Description

Beschichtungsverfahren, insbesondere Walzenbeschichtungsverfahren, und beschichteter Körper, insbesondere beschichtete Walze
[01] Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren sowie einen mit einer Schicht beschichteten Körper. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Walzenbeschichtungsverfahren und eine mit einer Schicht beschichtete Walze.
[02] Für Papierwalzen, insbesondere für Kalanderwalzen, sind entsprechende Walzenbeschichtungsverfahren bzw. mit einer Schicht beschichtete Walzen beispielsweise aus der DE 10 2008 037 999 AI bzw. aus der EP 2 157 234 A2, aus der DE 10 2009 045 824 AI und aus der DE 10 2008 044 369 AI bekannt. Hierbei wird die Kalanderwalze zunächst mit einer elastischen Schicht beschichtet und dann noch eine weiter Schicht durch ein Hochgeschwindig- keitsflammspritzen (High Velocity Oxy Fuel, HVOF-Verfahren) auf die elastische Schicht aufgebracht. Hierbei kann ausweislich dieser Druckschriften sicher gestellt werden, dass die äußere Schicht einerseits hoch verschleißfest ist und andererseits eine sehr innige Verbindung zwischen der weiteren Schicht und der elastischen Schicht gewährleistet wird. Darüber hinaus wird durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bei geeigneter Verfahrensführung gewährleistet, dass das aufgespritzte Material in Poren oder sonstige Öffnungen an der Oberfläche der elastischen Schicht eindringt und dann eine geschlossene Schicht bildet, die eine gute Haftung zu der elastischen Schicht aufweist. Auch die EP 0 710 741 A2 offenbart eine mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen beschichtete Kalanderwalze. Ebenso offenbaren die DE 103 54 507 AI und die US 5,283, 121 jeweils eine Schicht, die auf Walzen einer Papiermaschine mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebracht werden kann.
[03] Darüber hinaus kann durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen gewährleistet werden, dass die Zahl etwaiger Poren insbesondere an der Oberfläche der hiermit aufgespritzten Schicht minimal ist. Dieses liegt daran, dass die mit sehr hoher Geschwindigkeit auftreffenden Materialtropfen durch ihre kinetische Energie als„Fladen" bzw. in Form eines Pfannkuchen ausgeformt werden und auf diese Weise Strukturelemente bilden, zwischen denen jedoch auf Grund der hohen kinetischen Energie äußerst wenige Poren zu finden sind.
[04] Auch bei anderen Körpern, die einem Verschleiß unterliegen, ist es bekannt, eine Schicht aufzutragen, welche entweder den Verschließ hemmen oder aber Abtragungen, die durch den Verschleiß bedingt sind, ersetzen soll. Hierbei versteht es sich, dass derartige
BESTÄTIGUNGSKOPIE Beschichtungen auch noch weitere funktionale Eigenschaften beibringen können, wie beispielsweise ein antihaftende Wirkung.
[05] So ist es beispielsweise bekannt, die Treiber in Pulpern bei der Papierherstellung, die Schrauben von Schraubenförderern, die Messer von Refinern aber auch die Laufflächen von Lagerbuchsen oder ähnliches, mit einer Verschleißschutzbeschichtung zu versehen bzw. nachträglich, nachdem Verschließ aufgetreten ist, durch das Auftragen einer Schicht, beispielsweise durch Aufschweißen, aufzupanzern bzw. auszubessern. Hierbei werden derartige Bauteile anschließend, nach dem Aufpanzern bzw. Ausbessern, wieder ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch zugeführt, wobei es durchaus möglich ist, dass derartige Bauteile in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht nur mechanischen, also beispielsweise abrasiven Dauerbelastungen durch vorbeiströmende, möglicherweise sogar Partikel oder sonstiges enthaltende Fluide, sowie gelegentlichen Schlägen durch Fehlbedienungen oder umherfliegende oder fallende Festteile sondern auch thermischen Belastungen durch heiße Materialien, mit denen sie in Berührung kommen, unterliegen können. [06] Das thermische Spritzen umfasst Verfahren zur Herstellung von Schichten und Formkörpern, bei denen Spitzzusätze, also die aufzuspritzenden Materialien, innerhalb oder außerhalb von Spritzgeräten an-, ab- oder aufgeschmolzen und auf entsprechend vorbereitete Oberflächen von Werkstücken aufgeschleudert werden. Die gespritzten Schichten können hierbei aus Spritzzusätzen im flüssigen oder plastischen Zustand aufgetragen werden. Hierbei werden in der Regel die Oberflächen der Werkstücke nicht angeschmolzen, so dass insbesondere auch thermisch empfindliche Oberflächen mit derartigen Verfahren betriebssicher beschichtet werden können. Vorteil des thermischen Spritzens ist, dass die beschichteten Werkstücke nur geringfügig erwärmt werden, sodass ungewünschte Gefügeveränderungen des Grundwerkstoffs und Verzug der Bauteile vermieden werden. Je nach Spritzverfahren und Spritzzusatz lassen sich unterschiedliche Schichtdicken auftragen, wobei zum jetzigen Zeitpunkt als Untergrenzen eine Schichtdicke von ungefähr ΙΟμπι anzusetzen ist. Konventionell hergestellte Spritzschichten reagieren empfindlich gegen Kantenpressung, punkt- und linienförmige Belastungen und Schlagbeanspruchung, was insbesondere daran liegt, dass thermische gespritzte Schichten im Wesentlichen lediglich auf Grund von Schrumpfungsprozessen und Adhäsionskräften zwischen einzelnen Strukturelementen bzw. zu jeweiligen Untergrund stabilisiert sind.
[07] Während das herkömmliche thermische Spitzen in der Regel einen Porenanteil von ungefähr 20% in der Schicht lässt, ist es möglich, durch das Hochgeschwindigkeitsflamm- spritzen Schichten mit einem Porenanteil von 5% und darunter, insbesondere bei geeigneter Verfahrensführung von 1 % und darunter, zu erzielen.
[08] Um mithin den hohen Anteil an Poren in herkömmlich Flammgespritzten Schichten zu reduzieren, sind, falls notwendig, diese Schichten über längere Zeit thermisch zu behandeln, so dass die Poren ausgasen. In der Regel muss hierzu eine Temperatur in der Größenordnung der Schmelztemperatur des gespritzten Schichtmaterials gewählt und über längere Zeit aufrecht erhalten werden. Diese verhältnismäßig hohen Temperaturen zusammen mit der langen thermischen Belastungszeit belasten einen Walzenkörper oder auch andere Körper bzw. die unter dieser flammgespritzten Schicht liegenden Schichten erheblich. Hierbei kann es neben einem Verziehen der jeweiligen Körper bedingt durch Wärmeausdehnung insbesondere auch zu strukturellen Veränderungen der Materialien dieser Körper kommen. So können beispielsweise bei Stählen oder sonstigen eisenhaltigen Metallen aber auch bei anderen Metallen oder anderen Werkstoffen Umkristallisierungsprozesse oder ein Anwachsen von Korngrößen beobachtet werden, die langfristig - und insbesondere bei durch Verschleiß bedingten mehrfachen Beschichtungs- und Tempervorgängen - zu einer Materialschwächung führen. Genau dieses suchen gerade die eingangs genannte Druckschrift durch das Hochgeschwindigkeitsflamm- spritzen zu vermeiden.
[09] Doch haften die beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgespritzten Fladen bzw. Strukturelemente ebenfalls lediglich über Schrumpf- und Adhäsionskräfte untereinander und an der darunter liegenden Schicht des beschichteten Körpers bzw. der Walzenoberfläche, sodass die beim herkömmlichen thermischen Spritzen vorhandenen Empfindlichkeiten hinsichtlich der Kantenpressung, Empfindlichkeiten bei punkt-und linienförmigen Belastungen und Empfindlichkeiten hinsichtlich der Schlagbeanspruchungen dementsprechend vorliegen. Selbiges gilt für korrosive Prozesse, die beispielsweise durch das Eindringen von Wasser oder ähnlichen Flüssigkeit zwischen diese Strukturelemente bedingt sein können.
[ 10] Durch ein nachträgliches stufenweises Temperieren von mittels Hochgeschwindigkeits- flammspritzen beschichteten Körpern versucht die US 6,083,330 eine metallurgische Bindung zwischen den beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgespritzten Fladen bzw. Strukturelementen zu erreichen. Eine betriebssichere metallurgische Bindung und eine geringe Belastung des beschichteten Körpers unter verhältnismäßig kurzen Zeiten für die Temperierung sucht beispielsweise die US 2008/0102291 A I zu gewährleisten, indem statt der stufenweisen Erwärmung des gesamten Körpers nur bis zu einer gewissen Schichttiefe in den mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen beschichteten Körper hinein temperiert wird, ohne den gesamten Körper dementsprechend zu erwärmen, was dort "locally heating" genannt wird. Hierzu sollen Laser- oder Induktionsheizungen genutzt werden, wobei durch die Temperierung Strukturelemente bzw. Fladen der über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht metallurgisch miteinander bzw. an dem Walzenkörper oder der beschichteten Oberfläche angebunden werden können.
[1 1] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Beschichtungsverfahren und einen mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteten Körper bereitzustellen, welche den Körper thermisch noch weniger belasten.
[ 12] Als Lösung werden ein Beschichtungsverfahren und ein mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteter Körper mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Es sei hierbei betont, dass das Beschichtungsverfahren insbesondere zum Beschichten von Walzen geeignet ist und dass als Körper insbesondere eine Walze entsprechend beschichtet sein kann. Andererseits versteht es sich, dass auch für andere Körper als Walzen entsprechende Vorteile erzielt werden können.
[13] Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass bereits die Wärme, welche über die temperierte Beschichtung in den beschichteten Körper abfließt, zu erheblichen Beeinträchtigungen des Körpers, insbesondere zu einem Verzug desselben, führen kann. Dieses lässt sich vermeiden, indem nur Teilbereiche der Schicht bzw. der beschichteten Oberfläche zu einem Zeitpunkt temperiert, also die Schicht und/oder die beschichtete Oberfläche nur lokal temperiert, werden, so dass die gesamte Energiemenge, welche zu einem Zeitpunkt in die Schicht und damit auch in den Körper gebracht wird, erheblich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen vermindert ist. Die lokal eingebrachte Energie kann sich wesentlich weiter in den Körper verteilen, ohne diesen erheblich zu erwärmen, da außerhalb des Bereichs, in welchem lokal Energie eingebracht wird, insbesondere natürlich in hierzu benachbarten Gebieten, gerade kein Energieeintrag erfolgt, so dass die Energie insbesondere auch zu Seite abgeführt werden kann.
[14] So kann sich ein Beschichtungsverfahren, bei welchem zunächst eine Oberfläche eines Körpers mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen beschichtet wird und die mittels Hoch- geschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht und/oder die beschichtete Oberfläche anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers lokal temperiert werden, dadurch auszeichnen, dass die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht und oder die beschichtete Oberfläche anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers zeitlich und/oder örtlich versetzt lokal temperiert werden. Insofern wird jeweils lediglich lokal, in räumlich begrenzten Gebieten Energie in den entsprechenden Körper eingebracht, wobei ggf. dieses auch in verschiedenen Bereichen gleichzeitig erfolgen kann, wenn diese ausreichend beabstandet sind und somit eine übermäßige Belastung es Körpers ausgeschlossen werden kann. Bei einem zeitlichen Versatz kann ggf. insbesondere nur mit einer Wärmequelle gearbeitet werden, die dann hintereinander entsprechend lokal tempiert, indem sie entsprechend versetzt wird.
[ 15] Auch kann sich ein mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteter Körper dadurch auszeichnen, dass die Schicht lokale Temperbereiche neben nicht-getemperten Bereichen aufweist.
[16] In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff des "lokalen Temperbereichs" ein lokal begrenztes Gebiet der entsprechenden Schicht, welches in sich durchgängig einer Temperierung unterzogen wurde und an nicht-getemperte Bereichen oder an andere lokale Temperbereiche, die zu anderen Zeitpunkten oder unter anderen Bedingungen getempert wurden, angrenzt. In der Regel wird zu anderen angrenzenden Temperbereichen ein Übergangsbereich mit einer komplexen, von den Temperbereichen abweichenden Struktur zu finden sein, die davon geprägt ist, dass hier lokale Temperierungen aneinander grenzen. Hierbei können in den Übergangsbereichen beispielsweise doppelt so intensive Diffusionsbereiche zwischen den Strukturelementen untereinander bzw. zu der beschichteten Oberfläche vorliegen, wenn ein ausreichender Überlapp der jeweilig temperierten Gebiete gewählt wurde. Insbesondere ist es auch denkbar, dass in diesen Übergangsbereichen vermehrt Aufschmelzungen zu finden sind, wenn benachbarte Temperierungen zeitlich kurz hintereinander erfolgten. Andererseits werden die entsprechenden Gebiete häufig mit Energiedichten temperiert, die eine Glockenkurve oder Gaußsche-Verteilungskurven oder ähnliches mit zum Rand hin abnehmenden Energiedichten aufweisen. Dieses kann dazu führen, dass in den Übergangsbereichen weniger intensive Diffusionsbereiche zwischen den Strukturelementen untereinander bzw. zu der beschichteten Oberfläche vorliegen. Ebenso kann in diesen Übergangsbereichen auch keine ausreichende Temperierung erfolgt sein, um eine ausreichend nachweisbare Diffusionsschicht zu erzielen, was jedoch unkritisch ist, solange derartige Bereiche ausreichend klein sind und die Stabilität der Schicht insgesamt den gewünschten Anforderungen entspricht und ausreichend stabilisiert wurde. [17] Lokale Temperbereiche sind mithin parallel zur Oberfläche der Schicht bzw. parallel zu der beschichteten Oberfläche angeordnete flächige und in der Fläche begrenzte Gebilde in der Schicht, welche dementsprechend lokal, also örtlich begrenzt, temperiert wurden. Hierbei ist die Eindringtiefe zunächst definitionsgemäß unerheblich, wobei davon ausgegangen wird, dass neben der Schicht selbst auch die beschichtete Oberfläche vorzugsweise temperiert wird, da hierdurch - je nach konkreter Umsetzung - ggf. auch eine entsprechend gute Anbindung der Schicht an die mit der Schicht beschichtete Oberfläche gewährleistet werden kann.
[ 18] Dementsprechend kann sich ein mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteter Körper auch dadurch auszeichnen, dass die Schicht wenigstens einen lokalen Temperbereich neben einem weiteren, durch einen Übergangsbereich von dem lokalen Tempereich getrennten lokalen Temperbereich aufweist.
[ 19] Unabhängig von dem Vorhandensein definierter Übergangsbereiche zeugt jedoch schon die Anwesenheit mehrerer lokaler Temperbereiche von einer entsprechenden lokalen zeitlich bzw. örtlich versetzten Temperierung, so dass sich schon ein mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteter Körper dadurch auszeichnen kann, dass die Schicht lokale Temperbereiche aufweist.
[20] Ebenso kann sich ein mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichteter Körper auch dadurch auszeichnen, dass die Schicht wenigstens einen spiralförmigen oder spiralförmig angeordneten Temperbereich aufweist. Derartige Spiralen eigenen sich insbesondere für Walzen, Buchsen oder andere zylinderförmige Oberflächen. Bei anderen Oberflächengeometrien können auch anders geformte längliche Temperbereiche nebeneinander oder mäanderförmig angeordnet werden. Derartige längliche Temperbereiche ermöglichen eine schnelle Temperierung auch großflächiger Oberflächenbereiche, indem beispielsweise eine entsprechende lokal wirksame Wärme- oder Energiequelle entsprechend der länglichen Ausdehnung über die Schicht verlagert wird.
[21] Derartige längliche Temperbereiche, insbesondere spiralförmige Temperbereiche bzw. spiralförmig angeordnete Temperbereiche belassen in der Schicht vorzugsweise gewisse Eigenelastizitäten, wodurch die Schicht insgesamt unempfindlicher verbleibt.
[22] Insbesondere kann selbstverständlich die gesamte mittels Hoch- geschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht und/oder die gesamte beschichtete Oberfläche anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers dementsprechend lokal temperiert werden, so dass auch sehr große Körper, die ggf. überhaupt nicht in einen Ofen passen, dementsprechend mit einer temperierten Schicht versehen werden können.
[23] Zur lokalen Temperierung kann eine entsprechende, lediglich lokal wirksame Wärmeoder Energiequelle entlang der Schicht bzw. entlang der beschichteten Oberfläche versetzt werden und während oder nach dem Versetzen eine lokale Temperierung erfolgen. So lassen sich leicht längliche, streifenförmige bzw. auch spiralförmige Temperbereiche bereitstellen,, indem die Wärme bzw. Energiequelle während des Versetzens in Betrieb bleibt. Durch die Versatzgeschwindigkeit unter Berücksichtigung des gewünschten Energie- bzw. Wärmeeintrags und der Energiedichte der Wärme- bzw. Energiequelle kann dann die Intensität der Temperierung entsprechend gewünscht werden.
[24] Beim lokalen Temperieren können bereits temperierte Gebiete, seien es beispielsweise ein lokale Temperbereich, der in der Nähe des gerade temperierten Gebiets zu finden ist, oder mehrere lokale Temperbereiche, die in der Nähe des gerade temperierten Gebiets zu finden sind, oder sei es beispielsweise derselbe Temperbereich, wenn es sich um eine länglichen Temperbereich handelt, der spiralförmig, schleifenförmig, mäanderförmig oder sonstwie sich selbst wieder nahe kommend ausgebildet bzw. angeordnet ist, nochmals erwärmt oder sogar nochmals temperiert werden. Dieses kann zu besonders ausgebildeten Übergangsbereichen führen, wie bereits vorstehend erläutert.
[25] Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn ein Übergangsbereich eine von den durch ihn getrennten Temperbereichen abweichende Struktur aufweist, beispielsweise in Bezug auf den Diffusionsgrad bzw. auf den Verschmelzungsgrad der einzelnen, beim Hochgeschwindig- keitsflammspritzen aufgespritzten Fladen bzw. Strukturelemente untereinander bzw. zu der durch sie beschichteten Oberfläche.
[26] Insbesondere kann sich ein Beschichtungsverfahren, bei welchem zunächst eine Oberfläche eines Körpers mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen beschichtet wird, dadurch auszeichnen, dass die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht und/oder die beschichte Oberfläche anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers unterhalb der Schmelztemperatur der aufgebrachten Schicht temperiert werden. [27] Durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen kann, wie bereits vorstehend erläutert, die Anzahl der Poren minimiert werden, was bereits aufgabengemäß eine gegenüber herkömmlichen Flammspritzen stabilere Schicht gewährleistet, insbesondere auch gegen korrosiven Einflüsse von Wasser oder ähnlichem. Das sich anschließende und an sich angesichts der niedrigen Porendichte sowie der bereits hierdurch sehr kompakt ausgebildeten Schicht zunächst widersinnig erscheinende Temperieren bedingt darüber hinaus, dass die Strukturelemente bzw. Fladen der über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht metallurgisch miteinander bzw. mit dem Walzenkörper oder der beschichteten Oberfläche angebunden sind. Hierbei kann insbesondere bei wesentlich niedrigeren Temperaturen und ggf. auch über wesentlich kürzere Zeit temperiert werden, was wesentlich materialschonender ist, so dass insbesondere die Gefahr eines Verziehens aber auch die Gefahr von unerwünschtem Kornwachstum bzw. von Umkristallisierungen auf ein Minimum reduziert werden kann.
[28] Das Tempern erfolgt hierbei vorzugsweise derart, dass die Strukturelemente zumindest über eine Diffusionsschicht miteinander oder mit der beschichteten Oberfläche bzw. mit dem Walzenkörper oder einem anderen Körper verbunden sind.
[29] Dadurch, dass lediglich auf Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der auf- gebrachten Schicht temperiert wird, ist es möglich, die Temperatur, bei welcher getempert wird, sowie die Zeiten etwas freier zu wählen bzw. größere Ungenauigkeiten zu tolerieren, solange sichergestellt ist, dass die Schmelztemperatur nicht erreicht wird, da im Bereich der Schmelztemperatur unkontrollierte Prozesse ablaufen können, die schon bei kleineren Temperaturunterschieden zu unkontrollierbaren Ergebnissen, wie beispielsweise zu Phasensprüngen, Tropfenbildung oder Wellen in der Schicht, führen können. Ein Temperieren unterhalb der Schmelztemperatur der aufgebrachten Schicht erlaubt mithin insbesondere den Einsatz sehr großer und auch nicht so genau thermisch kontrollierter Öfen, um auch sehr große Körper dementsprechend behandeln zu können.
[30] Nach dem Tempern ist mithin die Schicht dementsprechend stabilisiert, so dass der Körper seinem bestimmungsgemäßen Einsatz zugeführt werden kann. Hierbei versteht es sich, dass an sich gewisse Diffusionsprozesse zwischen den Strukturelementen untereinander bzw. zwischen den Strukturelementen und der beschichteten Oberfläche durch einfachen Zeitablauf stattfinden, so dass auch eine nicht temperierte Schicht nach erheblichem Zeitablauf über Diffusionsschichten zwischen den Strukturelementen untereinander bzw. zwischen den Strukturelementen und der beschichteten Oberfläche verfügen wird. Unter normalen Umständen sind die Diffusionsgeschwindigkeiten bei Raumtemperaturen aber auch bei höheren Temperaturen derart langsam, dass über die erwarteten Laufzeiten keine nennenswerten Verbesserungen zu erwarten sind, zumal die Belastungen, denen es durch die aufgebrachten Schichten zu begegnen gilt, unmittelbar mit Aufnahme des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Körpers auftreten bzw. auftreten können. Insofern ist es dementsprechend notwendig, dass das Tempern bereits vor Beginn des bestimmungsgemäßen Einsatzes erfolgt. Dieses gilt insbesondere auch für Bauteile oder Körper, die während ihres bestimmungsgemäßen Einsatzes erheblichen thermischen Belastungen unterliegen, so dass eigentlich zu erwarten ist, dass in kürzerer Zeit entsprechende Diffusionsprozesse stattfinden werden.
[31] Um die thermische Belastung des Walzenkörpers bzw. der beschichteten Oberfläche zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn lokal temperiert wird. Auf diese Weise kann die gesamte, in die Walze eingetragene Energie minimiert werden, sodass nach wie vor eine zu hohe thermische Belastung einer beschichteten Oberfläche oder auch des gesamten beschichteten Körpers vermieden werden kann.
[32] Hierbei versteht es sich, dass dementsprechend unabhängig von dem übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung ein Beschichtungsverfahren die eingangsgestellte Aufgabe löst, bei welchem zunächst eine Oberfläche eines Körpers beschichtet wird und welches sich dadurch auszeichnet, dass die Schicht und/oder die beschichtete Oberfläche anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers lokal temperiert werden. Insbesondere ist denkbar, dass auf diese Weise auch mit herkömmlichen Flammspritzen oder auf sonstige Weise beschichtete Oberflächen dementsprechend behandelt werden können, um beispielsweise Poren auszutreiben. Derartiges lokales Temperieren wird bei Bauteilen oder Körpern, die bei bestimmungsgemäßem Einsatz erheblichen thermischen Belastungen unterliegen, in der Regel nicht notwendig sein, da derartige Bauteile oder Körper ohnehin für entsprechende thermische Belastungen ausgelegt sein sollten. Je nach Belastungsdauer kann jedoch auch bei derartigen Bauteilen oder Körpern eine lokale Temperierung von Vorteil sein, insbesondere wenn lediglich kleine Bereiche entsprechend beschichtet werden sollen, so dass auf ein Energie verzehrendes Erhitzen des gesamten Bauteils oder Körpers verzichtet werden kann, oder wenn auf diese Weise die Gesamtzeit der thermischen Belastungen minimiert werden soll, um ein vorzeitiges Altern oder Ermüden dieser Bauteile oder Körper aufgrund von Umkristallisierungen oder Korngrößenwachstum auf ein Minimum zu reduzieren.
[33] Hierbei ist davon auszugehen, dass, selbst wenn die Schicht sich lokal verflüssigt oder über längere Zeit lokal stark erwärmt wird, die gesamte Energiemenge immer noch ausreichend gering gewählt werden kann, um Walzenkörper oder sonstige Körper bzw. die beschichtete Oberfläche nicht zu beeinträchtigen. Andererseits versteht sich, dass bei einer mittels Hochge- schwindigkeitsflammspritzen beschichteten Schicht die oben erwähnten Vorteile kumuliert umgesetzt werden können, wobei dann wegen der hierdurch bedingt ohnehin geringen Porendichte insbesondere die Energiemengen nicht so hoch gewählt werden müssen, dass beispielsweise auch Poren ausgasen.
[34] Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet der Begriff "Temperieren" eine gezielte Wärmebehandlung nach dem jeweiligen Aufbringen der Schicht bzw. nach dem Flammspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen. Hierbei kann das Temperieren global erfolgen, indem der gesamte Körper entsprechend einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Dabei ist ggf. darauf zu achten, dass die eingebrachte Temperatur nicht zu groß wird, mithin die beschichtete Oberfläche bzw. der Körper hierunter leidet. Erfolgt die gezielte Wärmebehandlung lokal, kann ggf. mit höheren Energiedichten gearbeitet werden, solange die Gesamtenergie ebenso derart gewählt, dass der Körper bzw. die beschichtete Oberfläche nicht leiden.
[35] Als Wärmequellen für eine lokale Temperierung eignen sich insbesondere Elektronenstrahlen, Laser, Induktionsspulen, Flammen und/oder Mikrowellen. Je nach konkreter Ver- fahren sführung kann durch eine Fokussierung oder durch die Wahl geeigneter Wechselwirkungsmechanismen auch lediglich bzw. im Wesentlichen die beschichtete Oberfläche lokal temperiert werden, wenn dieses für gute metallische Anbindung der Strukturelemente bzw. Fladen an der beschichteten Oberfläche erforderlich erscheint. Ggf. kann auch die hiervon ausgehende Erwärmung genutzt werden, um die darüber liegende Schicht entsprechend zu temperieren und eine metallurgische Anbindung der Strukturelemente bzw. Fladen untereinander zu erzeugen. Andererseits kann auch ein Wechselwirkungsprozess oder eine Fokussierung gewählt werden, die lediglich auf die Schicht, die als Beschichtung aufgebracht wurde, wirkt, wobei ggf. eine Erwärmung bis zur beschichteten Oberfläche angestrebt wird, um auch dort eine gute metallurgische Anbindung zu gewährleisten. [36] Eine lokale Temperierung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die hierzu verwendeten Wärmequellen in der Regel wesentlich besser in ihrem Temperaturgang und auch hinsichtlich ihrem Energieeintrag in die aufgebrachte Schicht bzw. in den zu temperierenden Körper kontrolliert werden können, so dass insbesondere ggf. auch ein lokales Aufschmelzen, was in der Regel Temperaturschwankungen über 5 °C nicht toleriert, vorgesehen sein kann. [37] Neben Flammenspritzen und Hochgeschwindigkeitsflammspritzen können ggf. auch kumulativ bzw. alternativ hierzu Laserspritzprozesse zur Anwendung kommen. [38] Wenn lokal temperiert wird, kann auch ein Aufschmelzen der aufgebrachten Schicht erfolgen. Durch geeignete weitere Maßnahmen können etwaige Prozesse, die unkontrolliert ablaufen bzw. zu unkontrollierbaren Ergebnissen führen, vermieden bzw. in ihren Auswirkungen minimiert werden. So kann beispielsweise ein ausreichend kleiner Bereich aufgeschmolzen werden, so dass Adhäsions- und Kohäsionskräfte die aufgeschmolzene Schicht an ihrem Ort halten. Insbesondere können jeweils getrennte lokale Bereiche, also räumlich allseitig begrenzte Bereiche, jeweils hintereinander aufgeschmolzen werden, so dass ein einmal aufgeschmolzener Bereich erst wieder erhärten kann, bevor ein an in angrenzender oder mit ihm überlappender Bereich aufgeschmolzen wird. Ebenso kann der entsprechend zu temperierende Körper derart ausgerichtet werden, dass der jeweils temperierte Bereich oben liegt, so dass Fließvorgänge oder Tropfenbildung vermieden werden können.
[39] Vorzugsweise wird jedoch ohne Aufschmelzen der aufgebrachten Schicht temperiert, sodass die thermische Belastung des jeweiligen Körpers bzw. der beschichteten Oberfläche auf ein Minimum reduziert wird. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn über ein Hochge- schwindigkeits-iflammspritzverfahren oder ein vergleichbares Verfahren beschichtet wurde, sodass von vornherein mit einer sehr geringen Zahl an Poren zu rechnen ist. Durch das Temperieren werden vorzugsweise lediglich Oberflächeneffekte zwischen den einzelnen Strukturelementen bzw. Fladen und/oder zwischen den Strukturelementen bzw. Fladen und der beschichteten Oberfläche wirksam, was mithin zu einer besseren Anbindung, insbesondere zu einem metallurgischen Anbindung, führt.
[40] Insbesondere kann es von Vorteil sein, die Temperatur derart zu wählen, dass Diffusionsprozesse zu den Strukturelementen untereinander oder aber zwischen den Strukturelementen und dem Körper bzw. der beschichteten Oberfläche stattfinden. Diese führen zu einer besonders innigen metallurgischen Anbindung, sodass die Beschichtung wesentlich stabiler ausgebildet werden kann ohne die thermische Belastung unnötig stark zu steigern.
[41] Hierbei zu berücksichtigen, dass derartige Diffusionsprozesse bzw. ähnliche Wanderbzw. Austauschprozess in der Regel zeit- und temperaturabhängig sind. Insofern kann durch niedrigere Temperaturen bei längerer Zeit ggf. ein ähnliches Ergebnis erzielt werden, wie bei höheren Temperaturen und kürzere Zeiten. Hier gilt es unter Berücksichtigung der verwendeten Werkstoffe insbesondere unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit des jeweiligen Körpers ein Optimum zu finden. [42] Während es ohne weiteres auch möglich ist, bei höheren Temperaturen ein Aufschmelzen der aufgebrachten Schicht zu verhindern, indem die entsprechende Energiemenge zeitlich begrenzt in die Schicht bzw. in die beschichtete Oberfläche eingebracht wird, vereinfacht sich die Verfahrensführung, wenn die Temperierung unterhalb der Schmelztem- peratur vorgenommen wird. Dieses bedingt insbesondere, dass die Gefahr einer Überbelastung des Walzenkörpers bzw. der beschichteten Oberfläche auf ein Minimum reduziert werden kann. Außerdem kann dann ohne weiteres über längere Zeit temperiert werden, sodass die metallurgische Anbindung bzw. die Diffusionsprozesse ausreichend Zeit haben, sich auszubilden.
[43] Vorzugsweise erfolgt das Tempern zumindest 1 ,5 , vorzugsweise wenigstens 2 oder 3 % unterhalb der Schmelztemperatur der aufgebrachten Schicht, um sicherzustellen, dass ein Aufschmelzen auch nur in kleineren Bereichen nicht erfolgt.
[44] Entsprechend der vorstehend beschriebenen Beschichtungsverfahren löst die eingangs gestellte Aufgabe auch ein mit einer Schicht beschichteter Körper, insbesondere eine mit einer Schicht beschichtete Walze, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Schicht lokale Temperbereiche aufweist. Wird lokal temperiert, - sei dieses beispielsweise durch Bahnen, indem eine Induktionskopf, eine Elektronenkanone oder ein Mikrowellenstrahler beispielsweise linienartig um eine Walze herum oder entlang eines Körpers geführt werden -, so kann eine dem Körper bzw. die beschichtete Oberfläche wenig belastende Temperierung gewährleistet werden. Selbiges gilt, wenn eine entsprechende Energiequelle punktuell zu verschiedenen Orten verfahren wird. Bei einer derartigen Vorgehensweise werden sich am Rand eines jeweiligen Bereichs, welcher von der Energiequelle überstrichen wird, Übergangsstrukturen in dem Kristallgefüge der temperierten Schicht ausbilden, in denen die Diffusionsprozesse weniger oder aber übermäßiger stattgefunden haben bzw. in denen strukturelle Übergänge vorzufinden sind. Derartige Übergangsbereiche definieren in Art einer Umrandung jeweils einen Temperbereich und sind dementsprechend ein Hinweis, dass entsprechend der vorstehend erläuterten Beschichtungsverfahren lokal temperiert wurde.
[45] Gerade wegen der lokalen Temperbereiche bzw. wegen des lokalen Temperierens eignet sich vorliegende Erfindung insbesondere für Großwalzen, also für Walzen deren Mantellänge 2,5 m und/oder deren Durchmesser 350 mm übersteigt. Durch die lokale Tem- perierung kann auf entsprechend große Öfen, in denen derartige Walzen ansonsten temperiert werden müssten, verzichtet werden. Die sehr schonende Beschichtung, insbesondere durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen in Verbindung mit verhältnismäßig niedrigen Temperierungstemperaturen oder in Verbindung mit einer lokalen Temperierung lässt vorliegende Erfindung insbesondere für Hohlwalzen, also für nicht massiv ausgebildetem Walzen, als geeignet erscheinen. Diese Eignung gilt insbesondere für dünnwandige Hohlwalzen, bei denen die Wanddicke des Walzenmantels unter 10%, vorzugsweise unter 5%, des Walzendurchmessers liegt. Gerade Hohlwalzen und insbesondere dünnwandige Hohlwalzen aber auch sonstige Großwalzen neigen dazu bei zu großer thermischer Belastung zu verziehen. Dieses kann durch vorliegende Erfindung erfolgreich vermieden werden.
[46] Dementsprechend eignet sich vorliegende Erfindung insbesondere für Papier- und/oder Folienwalzen, die häufig bei 10 m Länge oder mehr eine auf Mikrometer genaue Oberfläche aufweisen müssen. [47] Ebenso eignet sich vorliegende Erfindung für andere Großkörper, insbesondere da erhebliche Energien aufgebracht werden müssen, um den gesamten Großkörper entsprechend auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. Hierbei wird vorliegend unter einem Großkörper jeder Körper verstanden, dessen größte Erstreckung in einer Dimension 350 mm übersteigt, ebenso eignet sich vorliegende Erfindung insbesondere für Filigrankörper, wie sie unter Umständen auch Hohlwalzen, insbesondere dünnwandige Hohlwalzen, darstellen. Hierbei umfassen Filigran körper Körper, bei denen eine Wandstärke unter 10%, vorzugsweise unter 5%, der jeweiligen Körperdimension beträgt. Ebenso eignet sich vorliegende Erfindung insbesondere für Hohlkörper, insbesondere für hohle Filigrankörper, da gerade Hohlkörper und Filigrankörper hinsichtlich eines Verzugs, wie er durch übermäßigen Energieeintrag bedingt ist, besonders anfällig sind. Hierbei sei insbesondere betont, dass derartige Hohlkörper und Filigrankörper nicht zwingend Großkörper sein müssen, sondern dass die entsprechenden Vorteile beispielsweise auch bei beschichteten Lagerbuchsen dementsprechend genutzt werden können, die naturgemäß verhältnismäßig klein sind, um beispielsweise Nacharbeiten, wie ein nachträgliches Schleifen der beschichteten Oberflächen und ein nachträgliches Abdrehen unbeschichteter Oberflächenbereiche, nach einem Tempern zu vermeiden, was ggf. naturgemäß nur einmal durchgeführt werden kann.
[48] Die beschichtete Oberfläche besteht vorzugsweise aus einer Legierung auf Eisenbasis, also aus Eisen, Stahl, Edelstahl, Guss, Grauguss oder Hartguss.
[49] Als Schicht, die auf die beschichtete Oberfläche aufgetragen wird oder ist, eignen sich insbesondere Legierungen auf Nickelbasis mit Fe, Cr, B, Si sowie C. Ebenso können auch Co oder Fe kumulativ bzw. alternativ zu Ni genutzt werden. Hierbei dient C in der Regel als Zusatz für die Härte, während B und Si die Schmelztemperatur erniedrigen. Vorzugsweise sind die Materialzusammensetzungen der Schicht so gewählt, dass diese härter als Stahl ist und einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Material der beschichteten Oberfläche, insbesondere mithin beispielsweise als Stahl, aufweisen. So liegt der Schmelzpunkt von Stahl beispielsweise in der Größenordnung von 1.500 °C, während die oben genannten Legierungen auf Ni-Basis Schmelzpunkte zwischen 950 °C und 1.050 °C bzw. auf Fe/Co-Basis Schmelzpunkte zwischen 1.050 °C und 1.150 °C aufweisen. Insofern verbleibt nach oben genügt Spielraum, um ggf. durch weitere Zusätze oder andere Kombinationen sogar mit noch höher schmelzenden Materialzusammensetzungen zu arbeiten. Es versteht sich, dass statt derartiger Legierungen auch andere Lotwerkstoffe sowie andere Beschichtungsmaterialien dementsprechend genutzt und temperiert werden können. Insbesondere können auch Hartphasen, insbesondere Hartstoffe, wie Hartmetalle, nicht aufschmelzende Nitride, Carbide und Oxide oder Keramik dementsprechend als Bestandteile, Füllstoffe oder aber auch als Schicht als solches genutzt werden.
[50] Es versteht sich, dass eine lokale Temperierung auch bei der Verwendung herkömmlicher Lotwerkstoffe dementsprechend vorteilhaft sein kann und zu einer nicht übermäßigen Beanspruchung des Walzenkörpers bzw. der beschichteten Oberfläche führt.
[51] In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass eine derartige Beschichtung nicht auf dem ganzen Körper bzw. auf der ganzen Walze vorgesehen sein muss. Vielmehr ist auch denkbar, lediglich ausgewählte bzw. hochbelastete Bereiche dementsprechend zu beschichten bzw. zu temperieren. Insbesondere ist es auch beispielsweise denkbar, eine Walze mit Hochge- schwindigkeitsflammspritzen an sich in herkömmlicher Weise zu beschichten und anschließend lediglich die Ränder der Walze den vorstehend beschriebenen Temperierungsvorgängen zu unterziehen. In Praxis hat sich herausgestellt, dass häufig die beiden Walzenränder extremen Belastungen unterliegen und dass eine nicht unerhebliche Gefahr besteht, dass Korrosion von den Walzenrändem ausgehend in das Innere der Walze eingreift. Durch eine lokale Temperierung lediglich am Rand bzw. durch eine entsprechende Beschichtung lediglich am Rand kann diesem Nachteil begegnet werden, insbesondere wenn ansonsten die durch Hochge- schwindigkeitsflammspritzen oder sonstwie aufgebrachte Beschichtung für den jeweiligen Einsatzfall ausreichend stabil ist. Selbiges gilt beispielsweise bei den hochbelasteten Bereichen von Treiber in Pulpem, von Schrauben von Schraubenförderem, von Messern oder Lochblechen bzw. Sieben, bei denen insbesondere die hoch belasteten Bereiche entsprechend beschichtet und behandelt werden können. Dadurch, dass thermische Belastungen vermieden werden können, kann eine besonders stabile Schicht verzugsfrei aufgebracht werden. Hierbei kann, je nach konkreten Erfordernissen, die Beschichtung und die Behandlung jeweils nur in den entsprechenden Bereichen vorgenommen werden, wie beispielsweise an den Kanten von Treibern, Schrauben oder Messern.
[52] Ebenso kann, insbesondere bei Lochblechen oder Sieben, eine Schicht ganzflächig mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgetragen werden, um anschließend das Tempern lediglich in hoch belasteten Bereich, beispielsweise am Rand der Löcher der Lochbleche bzw. an den belasteten Kanten der Siebe, vorzunehmen. Letzteres minimiert die thermische Belastung und die Bearbeitungsdauer, wobei der Auftrag beim Hochgeschwindig- keitsflammspritzen nicht entsprechend filigran und mithin regelungsintensiv erfolgen muss.
[53] Durch die Anordnung bzw. Ausgestaltung der Temperbereiche können ggf. die physikalischen Oberflächeneigenschaften der Schicht gezielt beeinflusst werden. So können beispielsweise spiralförmigen Temperbereiche an einer Walze, je nach konkreter Anwendung der Walze, gewisse Reguliereffekte auf die Lage eines von der Walze geförderten oder an der Walze vorbeilaufenden Materials, wie beispielsweise einer Papierbahn, ermöglichen, obgleich die eigentliche Schicht keine im Rahmen der geforderten Glätte der Schicht wesentlichen Unebenheiten aufweisen braucht. So kann eine beispielsweise in Rotationsrichtung der Walze nach links laufende Spirale einen Kraft nach links von der Walze auf das Material ausüben, die bei geeigneter Ausgestaltung sämtlicher Komponenten zu Rieht- oder Glättungsvorgängen genutzt werden können.
[54] Insbesondere wenn die spiralförmigen Temperbereiche wenigstens zwei gegenläufige Spiralen umfassen, können Breitstreicheffekte oder Zentriereffekte durch die Spiralen auf das Material, insbesondere auf eine Papierbahn, ausgeübt werden.
[55] In vorliegendem Zusammenhang sei betont, dass die lokalen spiralförmigen Temperbereiche nicht durchgehend als eine Spirale ausgebildet sein müssen. Vielmehr ist es auch möglich, eine Vielzahl einzelner lokaler Temperbereiche derart an-, neben- und übereinander bzw. überlappend anzuordnen, dass im Mittel eine spiralförmige Grundstruktur der Schicht folgt, die aus lokalen spiralförmigen Temperbereichen besteht. Ebenso können mehrere gleichgerichtete Spiralen bzw. eine mehrgängige Spirale vorgesehen sein.
[56] Ähnliche Effekte können auch bei anderen Körpern beispielsweise auf vorbeiströmende Flüssigkeiten oder Gase oder auf sonstige Werkstücke durch gezielte Anordnung bzw. Ausgestaltung der Temperbereiche bedingt werden. [57] Als Material für die Schichten kommen vorzugsweise Legierungen mit deutlich geringerem Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt der zu beschichtenden Oberfläche zur Anwendung. So können beispielsweise Legierungen mit einem Schmelzpunkt von ungefähr bis zu 1.000 °C auf Körper auf Eisenbasis mit Schmelzpunkten von ungefähr bis zu 1.500°C aufgebracht werden, wobei es sich herausgestellt hat, dass bereits bei Temperiertemperaturen zwischen 700 °C und 800 °C eine gute Anbindung der Strukturelemente untereinander bzw. mit dem Körper bzw. der beschichteten Oberfläche gewährleistet sein kann, wobei insbesondere bei tieferen Temperaturen bzw. - je nach Legierung - bereits bei 700 °C ggf. verhältnismäßig lange Zeit gewartet werden muss, bis ausreichend Diffusionsprozesse stattgefunden haben, während bei höheren Temperaturen - in Abhängigkeit von den verwendeten Legierungen - bereits ein wenig über 700 °C, insbesondere ab 750 °C, die Diffusionsprozesse bereits auf annehmbaren Zeitskalen ablaufen.
[58] Dementsprechend schlägt die Erfindung als weitere Lösung für die eingangs genannte Aufgabe einen mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichtete Kaltwerkzeug, insbesondere eine entsprechend beschichtete Walze, vor, welches bzw. welche sich dadurch auszeichnet, dass die Schicht Temperbereiche aufweist. Wie bereits vorstehend erläutert, gibt es an sich nach dem Stand der Technik keinen Anlass eine mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht noch zu temperieren. Mit einem derartigen Temperiervorgang lässt sich jedoch die Anbindung der Strukturelemente unter- einander bzw. mit einem Körper oder an einer beschichteten Oberfläche verbessern, sodass sie gesamte Schicht wesentlich stabiler baut. Hierbei versteht es sich, dass es einerseits denkbar ist, den gesamten Körper in einem Schritt entsprechend zu temperieren, wenn ein Auftrag der Schicht mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen erfolgt ist. Besonders bevorzugt wird auch nach einem derartigen Auftrag jedoch ein lokales Temperieren mit entsprechend lokal begrenzten Temperbereichen, da hiermit insbesondere bei Groß- bzw. Hohlkörpern, besonders aber bei Filigrankörpern und bei dünnwandigen Hohlwalzen, ein Verziehen minimiert werden kann.
[59] Dieses gilt insbesondere für beschichtete Kaltwerkzeuge, also für Werkzeuge im allgemeinsten Sinne, die in kaltem Zustand in irgendeiner Weise auf Werkstücke oder Materie einwirken und diesbezüglich mit eine Schicht gegen Verschleiß geschützt oder nach Verschleiß wieder aufbereitet werden sollen. In diesem Zusammenhang ist der Begriff "Werkzeug" in seinem allgemeinsten Kontext auf jedes Bauteil zu verstehen, welches in irgendeiner Weise, und insbesondere nicht nur formgebend, auf ein anderes Bauteil einwirkt, um dieses zielgerichtet, und sei es lediglich in seiner Lage, zu verändern. So gilt dieser Begriff insbesondere für Werkzeuge im engeren Sinne, wie Schraubendreher, Bohrköpfe, Rührer, Siebe oder Ziehsteine, aber eben auch für Hebewerkzeuge oder Halteklauen bei Ziehmaschinen oder sonstige Förderwerkzeuge bzw. für Messspitzen oder Messköpfe. Hierbei bezeichnet der Begriff "im kalten Zustand", dass die bei der bestimmungsgemäßen Wechselwirkung mit dem Werkstück bzw. mit der Materie auftretenden Temperaturen weit unter den Diffusionstemperaturen liegen, bei denen während der erwarteten Betriebsdauer nachweisbare Diffusionsprozesse stattfinden. Insofern unterscheiden sich derartige Kaltwerkzeuge von Werkzeugen, wie beispielsweise Walzen von Walzwerken oder Formen für die Glasbläserei, bei denen bestimmungsgemäß derartig hohe Temperaturen auftreten, dass flammgespritzte Schichten temperieren. Bei letzteren Werkzeugen ist jedoch eine thermische Belastung unkritisch, da hier schon bestimmungsgemäß hohe Temperaturen zu erwarten sind, so dass insbesondere ein Hochge- schwindigkeitsflammspritzen zum Beschichten nicht notwendig erscheint.
[60] Während schon kurzeitige Erwärmungen letztlich die Anbindung zwischen den einzelnen Strukturelementen bzw. Fladen untereinander oder mit dem Walzenkörper verbessert, ist es von Vorteil, wenn die Temperierung ausreichend lang bzw. bei ausreichend hohen Temperaturen erfolgt, dass zwischen den Strukturelementen untereinander bzw. zwischen den Strukturelementen und dem Körper eine Diffusionsschicht ausgebildet ist, was zu einer sehr guten Anbindung führt. Dementsprechend löst die eingangs gestellte Aufgabe auch eine mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht beschichtetes Kaltwerkzeug, insbesondere eine entsprechend beschichtete Walze, das bzw. die sich dadurch auszeichnet, dass die Schicht Strukturelemente aufweist, die über eine Diffusionsschicht miteinander oder mit dem Kaltwerkzeug verbunden sind.
[61] In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass derartige Diffusionsschicht nicht zwingend durchgehend in sämtlichen Bereichen der Schicht zu finden sein muss. Vielmehr kommt es im Ergebnis darauf an, dass die Schicht für den Einsatzzweck des jeweiligen Körpers bzw. der Walze ausreichend fest ist. Ebenso ist es denkbar, dass die Schicht beim Tempern zumindest lokal komplett aufschmilzt, wobei davon ausgegangen wird, dass dieses lokale Aufschmelzen letztlich nach wie vor in seiner Gesamtheit derart gering ist, dass hierdurch der Körper bzw. die beschichtete Oberfläche nicht bzw. nur unerheblich nachteilig beeinflusst bzw. verzogen wird. [62] Insbesondere durch ein lokales Aufschmelzen aber auch durch das Hochgeschwindig- keitsflammspritzen oder möglicherweise durch andere Prozesse, wie beispielsweise ein Aufbringen unter Vakuum, kann die Zahl der Poren in der Beschichtung bzw. in der Schicht auf unter 10%, vorzugsweise auf unter 5%, gesenkt werden. Eine derartig geringe Porendichte führt dazu, dass korrosive Angriffe wesentlich schwerer an der Schicht ansetzten können. Insbesondere bedingt eine derartig geringe Porendichte, dass auch bei einem mehrmaligen Nachschleifen der Beschichtung eine hervorragende Walzenoberfläche zur Verfügung gestellt werden kann, was insbesondere für die Papier- und/oder Folienindustrie von entscheidender Bedeutung ist.
[63] Um die Gefahr eines Verziehens des Körpers bzw. des Kaltwerkzeugs trotz der vorstehend beschriebenen Maßnahmen weiter zu reduzieren, kann es von Vorteil sein, diese Bauteile in an sich bekannter Weise vorab zu temperieren, und spannungsfrei auszubilden, wobei dann ggf. noch eine Nachbearbeitung, insbesondere ein anschließendes Richten, Nachschleifen, kalibrierendes Runddrehen, Wuchten und/oder ähnliches, vorgenommen werden muss.
[64] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können. [65] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine beschichtete Hohlwalze in schematischen Schnitt;
Figur 2 eine Detailvergrößerung der Ansicht nach Figur 1 nach einem Auftrag einer
Schicht mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen;
Figur 3 die Anordnung nach Figur 2 nach einem Tempervorgang;
Figur 4 eine schematische Sicht auf die Anordnung nach Figur 3;
Figur 5 eine schematische Aufsicht auf eine zu der Anordnung nach Figur 3 in
Schnittdarstellung identische Anordnung;
Figur 6 eine mit spiralförmigen Temperbereichen beschichtete Walze in schematischer
Seitenansicht;
Figur 7 eine Detailvergrößerung einer Schicht in ähnlicher Darstellung wie Figuren 2 und 3 mit einem nicht-getemperten Bereich; und
Figur 8 eine schematische Detailvergrößerung eines mit einer Schicht beschichteten
Walzkörpers, der eine Öffnung aufweist, mit einem nicht-getemperten Bereich.
Figur 9 einen Pulper mit einem beschichteten Treiber und einem beschichteten
Lochblech in schematischer Schnittdarstellung;
Figur 10 eine ausgeschnittene Aufsicht auf das Lochblech nach Figur 9; Figur 1 1 eine Förderschraube mit beschichteter Vorderflanke;
Figur 12 eine innen beschichtete Laufbuchse; und
Figur 13 eine außen beschichtete Stoffbuchse.
[66] Die in Figur 1 dargestellte Walze 1 weist einen Körper 10 auf, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Rohr 12 sowie zwei seitlich angesetzte Stirnträger 14 gebildet ist, die scheibenförmig ausgestaltet sind und über Schweißverbindungen 18 mit dem Rohr 12 verbunden sind. An den Stirnträgern 14 ist jeweils ein Walzenzapfen 16 festgeschweißt, sodass die Walze 1 in einer entsprechenden Angel umlaufen kann.
[67] Wie unmittelbar ersichtlich, ist die Walze 1 mithin als Hohlwalze ausgebildet, wobei - je nach konkreter Umsetzung einer derartigen Walze - auch mehrere Träger, welche den
Stirnträgern 14 ähnlich ausgebildet sind, im Inneren des Rohrs 12 vorgesehen sein können.
Ebenso ist es nicht zwingend notwendig, dass der Hohlraum der Hohlwalze dicht verschlossen ist, wie dieses bei vorliegendem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Denkbar sind auch nach außen hin offene Walzenkörper. Ebenso können im Inneren vorgesehene Träger offen, d.h. lediglich als Gerüst, ausgebildet sein. Die Walze 1 dieses Ausführungsbeispiels ist 3 m lang und weist einen Durchmesser von 300 mm auf bei einer Wanddicke des Rohrs 12 von 5 mm.
Dementsprechend handelt es sich bei der Walze 1 auch um eine Hohlwalze bzw. dünnwandige
Großwalze.
[68] Die Oberfläche 19 des Körpers 10 bzw. des Rohrs 12 ist mit einer Schicht 20 beschichtet. Dieses ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel über Hochgeschwindigkeits- flammspritzen erfolgt, sodass die Beschichtung aus einzelnen Hochgeschwindigkeitsflamm- spritz-Fladen 22 besteht, welche einzelne Strukturelemente 23 der Schicht 20 bilden, wie insbesondere in Figur 2 schematisch dargestellt.
[69] Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel besteht das Rohr aus Eisen, während die Schicht aus einer Legierung auf Nickelbasis mit Fe, Cr, B, Si und C als Legierungszusätze besteht.
[70] Es ist denkbar, die gesamte Walze 1 entsprechend zu temperieren, um eine metallurgische Anbindung der Strukturelemente 23 untereinander bzw. zu der beschichteten Oberfläche zu erzielen. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel erfolgt jedoch eine lokale Temperierung, die nebeneinander liegende Temperierungszonen 24, die durch Übergangsbereiche 25 voneinander getrennt sind, bedingt, wie in Figuren 3 sowie 4 und 5 schematisch dargestellt. Die Übergangsbereiche 25 haben hierbei naturgemäß eine komplexe Struktur, die davon geprägt ist, dass hier lokale Temperierungszonen 24 aneinander grenzen. Hierbei können in den Übergangsbereichen 25 einerseits doppelt so intensive Diffusionsbereiche zwischen den Strukturelementen 23 untereinander bzw. zu der beschichteten Oberfläche 19 vorliegen, wenn ein ausreichender Überlapp der jeweiligen Temperierungszonen 24 gewählt wurde. Insbesondere ist es auch denkbar, dass in diesen Übergangsbereichen 25 vermehrt Aufschmelzungen zu finden sind, wenn benachbarte Temperierungszonen 24 zeitlich kurz hintereinander temperiert wurden. Andererseits werden die Temperierungszonen 24 häufig mit Energiedichten temperiert, die eine Glockenkurve oder Gaußsche- Verteilungskurven oder ähnliches mit zum Rand hin abnehmenden Energiedichten aufweisen. Dieses kann dazu führen, dass in den Übergangsbereichen 25 weniger intensive Diffusionsbereiche zwischen den Strukturelementen 23 untereinander bzw. zu der beschichteten Oberfläche 19 vorliegen. Ebenso kann in diesen Übergangsbereichen 25 auch keine ausreichende Temperierung erfolgt sein, um eine ausreichend nachweisbare Diffusionsschicht zu erzielen, was jedoch unkritisch ist, solange derartige Bereiche ausreichend klein sind und die Stabilität der Schicht 20 insgesamt den gewünschten Anforderungen entspricht und ausreichend stabilisiert wurde. Vorzugsweise wird mit Übergangsbereichen 25 gearbeitet, die zwischen 0, 1 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 2 mm liegen, was letztlich von der Genauigkeit der Führung der zum Temperieren genutzten Energiequellen abhängt.
[71] Hierbei wird im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel mittels eines Induktionskopfes lokal das Rohr 12 an seiner Oberfläche 19 erwärmt, sodass Diffusionsprozesse zwischen der be- schichteten Oberfläche 19 und den Strukturelementen 23 stattfinden. Die Erwärmung erfolgt hierbei auf ungefähr 800 °C bis 900 °C, wobei die Breite der Temperierungszonen 24 in Figur 4 bzw. die kleinerer Hauptachse der Temperierungszonen 24 nach Figur 5 ungefähr bei 10 mm liegt. Bei anderen Ausführungsformen und Verfahrensführungen kann die Breite bzw. die kleinere Hauptachse der Temperierungszonen 24 zwischen 5 mm und 30 mm liegen, was von den gewünschten Energiedichten, den räumlichen Dimensionen der Körper 10 und den verwendeten Materialien und den gewünschten Bearbeitungsgeschwindigkeiten abhängt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass sowohl die Schicht 20 als auch die beschichtete Oberfläche 19 und der gesamte Walzenkörper 10 nicht zu hohen thermischen Belastungen unterliegen. Es versteht sich, dass statt in der induktiven Erwärmung insbesondere auch eine Erwärmung mittels Mikrowellen oder auch mittels Laser denkbar ist, was einerseits von den Materialen und deren Wechselwirkung im jeweiligen Energieträger und andererseits von der Tiefe, in welcher die Wärme aufgebracht werden soll, abhängt.
[72] Es versteht sich des weiteren, dass die Dicke der Diffusionsschicht zwischen den Strukturelementen 23 untereinander bzw. zu der beschichteten Oberflächen 19 unterschiedlich intensiv bzw. dick ausgeprägt sein kann oder dass in einzelnen Bereichen keine derartigen Diffusionsschichten zu finden sind, was insbesondere von der Zeit und der Häufigkeit, mit welcher diese temperiert wurden, abhängt. Ebenso kann es passieren, dass kleinere Bereiche ganz Aufschmelzen, was letztlich jedoch an sich nicht notwendig ist und die Gefahr einer zu hohen thermischen Belastung in sich bergen kann.
[73] Es versteht sich, dass statt eines Hochgeschwindigkeitsflammspritz-Verfahrens je nach konkreter Umsetzung ggf. auch andere Beschichtungsprozesse vorgesehen sein könnten, insoweit diese einer lokalen Temperierung unterliegen.
[74] Die in Figur 6 dargestellte Walze weist spiralförmige Temperbereiche 27, die durch entsprechende lokale Temperbereiche 26 bildende Temperierungszonen 24 ähnlich der Anordnung nach Figur 4 dargestellt sind, auf, welche zwei gegenläufige Spiralen 30, 31 bilden. Je nach Drehrichtung kann die Walze 1 nach Figur 6 zentrierend in die Mitte oder breitstreichend aus der Mitte heraus auf eine Papierbahn oder ein sonstiges an der Walze 1 vorbeilaufendes Material wirken. Es versteht sich, dass auch nicht spiralförmige, beispielsweise im Wesentlichen punkt-, kreis-, bzw. elypsoidförmige lokale Temperbereiche 26, die mit einer spiralförmigen Grundstruktur auf der Walze 1 angeordnet sind, derartige spiralförmige angeordnete Temperbereiche 27 und entsprechende Spiralen 30, 31 bereitstellen können.
[75] Wie in Figur 7 dargestellt, braucht nicht die gesamte Schicht 20 durchgehend temperiert sein. Vielmehr können auch nicht-getemperte Bereiche 28, wie am Beispiel einer Öffnung 32 in dem Walzenkörper 10 dargestellt, vorgesehen sein, die beispielhaft im Bereich einer Randung 29, welche um die Öffnung 32 umläuft, angeordnet werden können. Hierbei ist der Übergang zwischen nicht-getempertem Bereich 28 und lokalen Temperbereichen 26 schon aufgrund von wärmeleitenden Effekten fließend.
[76] Im Bereich der Randung 29 um die Öffnung 32 kann die Schicht 20, wie in Figur 8 exemplarisch dargestellt, in einen angefasten Bereich der Öffnung 32 hineinreichen. Bei Temperieren kann beispielsweise dieser Bereich eine Fokus eines Lasers oder eine auf sonstige Weise bedingte Temperierungszone verlassen, so dass hier kein ausreichender Wärmeeintrag mehr erfolgt und im Bereich der Randung 29 ein nicht-getemperter Bereich 28 folgt, welcher von Temperbereichen 26 umgeben ist. [77] Ebenso versteht es sich, dass nicht zwingend lediglich Walzen dementsprechend beschichtet werden müssen. So kann beispielsweise die Oberfläche eines Treibers 3 für einen Pulper 2 mit einer Schicht 20 versehen sein, wie dieses schematisch beispielhaft in Figur 9 dargestellt ist. Ebenso ist es denkbar, ein Lochblech 4, durch welches Unterkorn aus dem Pulper 2 abgeführt wird, oder auch andere Sieb- oder Lochblechähnliche Strukturen dementsprechend zu beschichten. Hierbei sind die Treiber 3 in der Regel verhältnismäßig massiv ausgebildet, so dass eigentlich ein Verziehen derartiger Strukturen nicht zu befürchten ist. Andererseits dauert es äußerst lang, bis derartig massive Körper 10 erwärmt und auf die zum Temperieren notwendig bzw. sinnvolle Temperatur gebracht werden, insofern kann auch hier ein lokales Temperieren vorteilhaft angewandt werden, auch wenn sich dieses prozesstechnisch aufwändiger gestaltet, als derartige Körper einfach in einen Ofen zu schieben. Andererseits können ggf. entsprechende Einrichtungen zum Temperieren, wie beispielsweise Induktionsköpfe, Mikrowellenstrahler oder Laser an ähnlichen Einrichtungen oder sogar denselben Einrichtungen befestigt werden, wie dieses für den Auftragsvorgang, beispielsweise insbesondere für das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, ohnehin vorgesehen sein müssen. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Wirkungsbereich dieser Einrichtungen zum Temperieren ungefähr dem Wirkungsbereich der jeweiligen Auftragsvorrichtung entspricht, so dass auch die Antriebe und deren Ansteuerung, wie beispielsweise die Antriebe und Sensorik eines Roboter- oder Manipulatorarms, entsprechend gleich ausgebildet bzw. entsprechend doppelt genutzt werden können.
[78] Auch ist es denkbar, bei dem Treiber 3 nicht die gesamte äußere Oberfläche sondern lediglich bestimmte besonders belastete Bereich, wie beispielsweise Schrauben- oder Rührer- vorsprünge entsprechend zu beschichten oder zu temperieren.
[79] Auch bei dem Lochblech 4 wird vorzugsweise lediglich in lokal eng begrenzten Bereichen um die Löcher 5 herum entsprechend temperiert, während vorzugsweise die gesamte Oberfläche des Lochblechs 4 mit einer Schicht 20 mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen oder auch lediglich mittels Flammspritzen beschichtet wird. Anschließend wird beispielsweise ein Induktionskopf in die Löcher 5 gehalten, so dass lediglich am Rand der Löcher 5 singulare Temperierungszonen 24 entstehen, während im Übrigen die Schicht 20 unbehandelt bleibt. Die hierzu benötigten Gesamtenergien sind derart gering, dass sogar ein kurzzeitiges Aufschmelzen vorgesehen sein kann, so dass auch mittels Flammspritzen aufgebrachte Schichten 20 ggf. ausreichend ausgasen können, ohne das Verwerfungen des Lochblechs 4 zu befürchten sind. [80] Sowohl die Lochbleche 4 als auch die Treiber 3 können hierbei beispielsweise in der Papierindustrie Großen von 3 bis 5 m unmittelbar erreichen. [81] Insbesondere auch die Vorderflanken 7 (siehe Figur 1 1), also die besonders belasteten Flanken, von Förderschrauben 6 können dementsprechend beschichtet werden, ohne dass die Gefahr eines Verziehens besteht, was insbesondere für Schrauben, die mit zylinderförmigen Sieben gemeinsam als Siebpressen genutzt werden, von Vorteil ist, da dann sichergestellt werden kann, dass die äußeren Ränder der Förderschrauben 6 möglichst dicht an den Sieben vorbeigeführt werden können, ohne dass durch Verzug bedingt Schäden zu befürchten sind, hierbei versteht es sich, dass auch die Siebe ggf. dementsprechend beschichtet werden können. Auch derartige Förderschrauben 6 können mehrere Meter lang sein und Durchmesser von 500 mm oder mehr aufweisen. [82] Obgleich Laufbuchsen in der Regel wesentlich kleiner ausgebildet sind, kann aufgrund ihres filigranen Aufbaus ein Verzug durch Temperieren oder zu hohe Auftragstemperaturen sehr schnell geschehen. Insofern ist auch bei Laufbuchsen 8 (siehe Figur 12) ein Hochgeschwindig- keitsflammspritzen zum Auftragen und/oder ein lokales Temperieren dementsprechend von Vorteil, insbesondere da es in der Regel nicht möglich ist, derartige Laufbuchsen 8 im Nachhinein noch zu richten oder entsprechen nachzubearbeiten. So ist beispielsweise bei einer Laufbuchse 8, deren innere Oberfläche 19 mit einer Schicht 20 beschichtet wurde, ggf. denkbar, die Innenseite noch nachzuschleifen, insbesondere wenn eine etwas dickere Schicht 20 aufgetragen wurde, die dann noch abschliffen werden kann. Auf diese Weise lassen sich etwaige Verwerfungen, die durch einen thermischen Verzug bedingt sind, wieder beseitigen. Außen kann jedoch ein nachträgliches Richten oder Nachbearbeiten nicht erfolgen, da einerseits keine ausreichend stabile Befestigung mehr möglich ist und andererseits ein Materialabtrag dazu führen würde, dass der Körper 10 der Laufbuchse 8 mit jedem Aufbereitungsvorgang dünner würde. Insbesondere wenn ein verhältnismäßig kleiner Innendurchmesser gewählt wurde, ist es von Vorteil, wenn die Schicht 20 nicht über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen sondern über herkömmliches Flammspritzen aufgetragen wird, da für letzteres weniger Platz benötigt wird. Durch das lokale Temperieren kann dann immer noch eine wesentliche Aushärtung der Schicht gegen Abplatzen erfolgen, selbst wenn ggf. Poren nicht ausgetrieben werden können, da die einzelnen Fladen des Flammspritzen miteinander und mit dem Körper 10 besser verbunden werden. Je nach konkreter Ausgestaltung der Buchse kann es jedoch auch möglich sein, die Schicht 20 lokal aufzuschmelzen, um auf diese Weise sogar Poren austreiben zu können.
[83] Auch eine Stoffbuchse 9 (siehe Figur 13) kann außen dementsprechend mittels Hochge- schwindigkeitsflammspritzen oder herkömmlichem Flammspritzen mit einer Schicht 20 versehen werden, die dann entsprechend lokal temperiert wird, so dass diese nicht mehr verzieht. Insbesondere hier kann sich ein vorheriges Glühen und anschließendes Begradigen der Buchse empfehlen, um diese spannungsfrei auszubilden, bevor diese mit der Schicht 20 versehen wird.
[84] Wie unmittelbar nachvollziehbar sind die vorgenannten Körper 10 jeweils als Werkzeuge bestimmungsgemäß derart eingesetzt, dass sie keinen großen Erwärmungen während ihres bestimmungsgemäßen Einsatzes unterliegen. Für eine entsprechende Beschichtung eignen sich insbesondere auch Hydraulikkolben und -zylinder, die möglichst verzugsfrei mit einer hochgeschwindigkeitsflammgespritzten Schicht, die sehr stabil ist, zu versehen, auch derartige Kolben können mehrere Meter groß werden, wobei in der Regel nur hoch belastete Oberflächen einer entsprechenden Beschichtung bedürfen.
Bezugszeichenliste:
Walze 20 Schicht
Pulper 22 Hochgeschwindkeitsflammspritzen- Treiber 20 (HVOF)-Fladen
Lochblech 23 Strukturelemente
Loch 24 Temperierungszone (exemplarisch Förderschraube beziffert)
Vorderflanke 25 Übergangsbereich (exemplarisch be- Laufbuchse 25 ziffert
Stoffbuchse 26 lokaler Temperbereich
Körper 27 spiralförmiger Temperbereich Rohr 28 nicht-getemperter Bereich
Stirn träger 29 Randung
Walzenzapfen 30 30 Spirale
Schweißverbindung (exemplarisch 31 Spirale
beziffert) 32 Öffnung
beschichtete Oberfläche

Claims

Patentansprüche:
1. Beschichtungsverfahren, insbesondere Walzenbeschichtungsverfahren, bei welchem zunächst eine Oberfläche eines Körpers (10) mittels Hochgeschwindigkeitsflamm- spritzen beschichtet wird und die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht (20) und/oder die beschichtete Oberfläche (19) anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers (10) lokal temperiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht (20) und/oder die beschichtete Oberfläche (19) anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers (10) zeitlich und/oder örtlich versetzt lokal temperiert werden.
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachte Schicht (20) und/oder die gesamte beschichtete Oberfläche (19) anschließend vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Körpers (10) lokal temperiert werden.
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärme- oder Energiequelle für die lokale Temperierung entlang der Schicht (20) bzw. entlang der beschichteten Oberfläche (19) versetzt wird und während oder nach dem Versetzen eine lokale Temperierung erfolgt.
4. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim lokalen Temperieren bereits temperierte Gebiete nochmals erwärmt oder sogar nochmals temperiert werden.
5. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Aufschmelzen der aufgebrachten Schicht (20) temperiert wird.
6. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung unterhalb der Schmelztemperatur der aufgebrachten Schicht (20) vorgenommen wird.
7. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Temperierung spiralförmig erfolgt und/oder lokale Bereiche nicht temperiert werden.
8. Mit einer über Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebrachten Schicht (20) beschichteter Körper ( 10), insbesondere beschichtete Walze (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht
(i) lokale Temperbereiche (26) neben nicht-getemperten Bereichen (28),
(ii) wenigstens einen lokalen Temperbereich (26) neben einem weiteren, durch einen Übergangsbereich (25) von dem lokalen Tempereich (26) getrennten lokalen Temperbereich (26) und/oder
(iii) lokale Temperbereiche (26) oder wenigstens einen spiralförmigen oder spiralförmig angeordneten bzw. länglichen Temperbereich (27) aufweist.
9. Körper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (25) eine von den durch ihn getrennten Temperbereichen (26) abweichende Struktur aufweist.
10. Körper (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der nicht-getemperten Bereiche (28) von den neben ihm angeordneten lokalen Temperbereichen (26) umschlossen ist.
11. Körper (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige oder spiralförmig angeordnete Temperbereich (27) wenigstens zwei gegenläufige Spiralen (30, 31) umfasst.
12. Körper (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (20) unter 10 % Poren aufweist.
13. Beschichtungsverfahren bzw. Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Großwalze und/oder Hohlwalze, insbesondere eine Papier- bzw. Folienwalze, entsprechend beschichtet wird oder ist.
14. Beschichtungsverfahren bzw. Körper ( 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Großkörper, ein Hohlkörper und/oder ein Filigrankörper entsprechend beschichtet wird oder ist.
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