WO2019242974A1 - Justierbarer injektorhalter und verfahren für die einstellung des spritzflecks beim thermischen beschichten - Google Patents

Justierbarer injektorhalter und verfahren für die einstellung des spritzflecks beim thermischen beschichten Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an adjustable injector holder for setting the spray spot during thermal coating and processes.
  • the spray spot In thermal coating, especially in atmospheric plasma coating, the spray spot is of crucial importance for the quality of the coating.
  • the position of the spray spot the characteristics such as the height and shape have a major influence.
  • the spray spot In the case of geometrically demanding components, the spray spot largely determines the layer thickness distribution. In addition, it affects the morphology of the layer, e.g. the porosity.
  • the figure shows schematically an adjustable Injektorhal ter.
  • the injector holder is not designed as a ring, but in particular as a rectangular frame, the position of which is changed by adjusting means, in particular adjusting screws, in particular in 1/1 ⁇ steps can be. This allows the position of injectors on the frame to be precisely described by the X and Y setting positions.
  • the injectors inject a coating material into a flame.
  • the direction of the flame represents the Z-direction. This allows the position to be set reproducibly and is also able to describe a relationship between the change in the injector position on the frame and the position of a spray spot.
  • the advantage is that the setting of a ring according to the prior art is no longer based on feeling, but the position of the injectors which generate the spray spot can be described very precisely. It is therefore always reproducible. You can also determine how many clicks on the injector holder shift the position of the spray spot by how many millimeters. This makes it quicker to set the spray spot and you are able to set up a formula for setting the spray spot.
  • this preferably enables a closed-loop setting of the spraying spot in connection with an automated measurement.
  • the figure shows an adjustable injector holder 1, which has a single, common frame 4. At in particular opposite positions, two injectors 7 ', 7' 'are preferably arranged together, from which a powder or coating material (not shown here) flows out and correspondingly generates a spray spot 10.
  • the frame 4 has adjustment means, in particular adjusting screw ben 13 and 16.
  • the set screw 16 can push the frame 4 in the Y position ver, whereas the set screw 13 can push the X position ver.
  • the set screw can preferably be advanced in l / 10mm steps.
  • the frame 4 is square or rectangular Darge here, but can also have any other shape (octagon, ...) alswei sen, as long as the frame 4 can be manipulated by the adjusting screws in the X and / or Y direction.
  • the spray spot In thermal coating, especially in atmospheric plasma coating, the spray spot is of crucial importance for the quality of the coating. In the case of geometrically demanding components, the geometry of the spraying spot largely determines the layer thickness distribution. In addition, it affects the morphology of the layer, e.g. the porosity. The position of the spray spot, the shape (height) and the shape such as e.g. the edge course.
  • the position of the spray spot is often determined visually and with a ruler. To do this, a cross is drawn on a plate and the deviation in the x-y direction is assessed as well as the rotation of the spray spot.
  • the spray spot was set around the position of the injector on the plasma torch. Since the injector ring is circular, its position can only be adjusted by tightening the "grub screws". At what deviation from the ideal spray spot which changes in the position of the injector ring have to be made is therefore not quantifiable.
  • the geometry of the spray spot 10 is captured with a 3-D scan. This then captures the following features of the spray spot 10:
  • injector holder 1 With injector holder 1, it can be moved by defined values in the X and Y directions. When the operator has made the changes to the injector holder, he scans the spray spot created with the changes again. The system then tells him whether the spray spot is ok or whether changes need to be made again.
  • the software learns from the results of the
  • Software also tells the operator how to align the position of the injectors on the plasma torch in order to obtain a spray spot that complies with the specifications.

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Abstract

Durch einen Injektorhalter (1), der Stellschrauben (13, 16) aufweist, die eine Positionierung in X- und Y-Richtung ermöglichen, ist eine exakte reproduzierbare Justierung von Injektoren (7', 7'') möglich.

Description

JUSTIERBARER INJEKTORHALTER UND VERFAHREN FÜR DIE EINSTELLUNG DES
SPRITZFLECKS BEIM THERMISCHEN BESCHICHTEN
Die Erfindung betrifft einen justierbaren Injektorhalter für die Einstellung des Spritzflecks beim thermischen Beschichten und Verfahren.
Beim thermischen Beschichten, insbesondere beim atmosphäri schen Plasmabeschichten, ist der Spritzfleck für die Qualität der Beschichtung von entscheidender Bedeutung. Großen Ein fluss haben die Position des Spritzflecks, die Ausprägung wie die Höhe und die Form. Bei geometrisch anspruchsvollen Kompo nenten bestimmt der Spritzfleck maßgeblich die Schichtdicken verteilung. Zudem hat er bei jeder Art von Beschichtung Aus wirkung auf die Morphologie der Schicht, wie z.B. die Porosi tät .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Qualität des Spritz flecks zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 und 7.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön nen, weitere Vorteile zu erzielen.
Die Figur zeigt schematisch einen justierbaren Injektorhal ter .
Die Figur und die Beschreibung stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Das Problem wird so gelöst, dass der Injektorhalter nicht als Ring, sondern insbesondere als rechteckiger Rahmen ausgeführt wird, dessen Position durch Verstellmittel, insbesondere Stellschrauben, insbesondere in 1/1 Omm Schritten verändert werden kann. Dadurch lässt sich die Position von Injektoren auf dem Rahmen genau durch die X- und Y-Einstellposition be schreiben .
Die Injektoren spritzen ein Beschichtungsmaterial in eine Flamme. Die Flammrichtung stellt die Z-Richtung dar. Man kann die Position dadurch reproduzierbar einstellen und ist auch in der Lage einen Zusammenhang zwischen Veränderung der In jektorposition auf dem Rahmen und der Position eines Spritz flecks zu beschreiben.
Der Vorteil liegt darin, dass das Einstellen eines Rings nach dem Stand der Technik nicht mehr auf Gefühl basiert, sondern die Position der Injektoren, die den Spritzfleck erzeugen, ganz genau beschrieben werden kann. Sie ist somit immer wie der reproduzierbar. Zudem kann bestimmt werden wie viele Klicks am Injektorhalter die Position des Spritzflecks um wie viel Millimeter verschieben. Das Einstellen des Spritzflecks kann dadurch schneller erfolgen und man ist in der Lage eine Formel für die Einstellung des Spritzflecks aufzustellen.
Dies ermöglicht vorzugsweise im zweiten Schritt eine Closed- Loop-Einstellung des Spritzflecks in Zusammenhang mit einer automatisierten Vermessung.
Die Figur zeigt einen justierbaren Injektorhalter 1, der einen einzigen, gemeinsamen Rahmen 4 aufweist. An insbeson dere gegenüberliegenden Positionen sind vorzugsweise zwei In jektoren 7', 7'' gemeinsam angeordnet, aus denen ein hier nicht näher dargestelltes Pulver oder Beschichtungsmaterial ausströmt und entsprechend einen Spritzfleck 10 erzeugt.
Der Rahmen 4 weist Verstellmittel, insbesondere Stellschrau ben 13 und 16 auf.
Die Stellschraube 16 kann den Rahmen 4 in Y-Position ver schieben, wohingegen die Stellschraube 13 die X-Position ver schieben kann. Vorzugsweise kann die Stellschraube in l/10mm- Schritten vorangetrieben werden. Der Rahmen 4 ist hier quadratisch oder rechteckig darge stellt, kann aber auch jede andere Form (Oktagon, ...) aufwei sen, solange sich der Rahmen 4 durch die Stellschrauben in X- und/oder Y-Richtung manipulieren lässt.
Beim thermischen Beschichten, insbesondere beim atmosphäri schen Plasmabeschichten, ist der Spritzfleck für die Qualität der Beschichtung von entscheidender Bedeutung. Bei geomet risch anspruchsvollen Komponenten bestimmt die Geometrie des Spritzflecks maßgeblich die Schichtdickenverteilung. Zudem hat er bei jeder Art von Beschichtung Auswirkung auf die Mor phologie der Schicht, wie z.B. die Porosität. Großen Einfluss haben die Position des Spritzfleckes, die Ausprägung (Höhe) und die Form wie z.B. der Randverlauf.
Oft wird die Position des Spritzfleckes visuell und mit einem Lineal ermittelt. Dazu wird ein Kreuz auf eine Platte ge zeichnet und die Abweichung in x-y-Richtung beurteilt sowie die Verdrehung des Spritzfleckes.
Bisher wurde der Spritzfleck über die Position des Injektor rings am Plasmabrenner eingestellt. Da der Injektorring kreisförmig ist, kann seine Position lediglich über das ver setzte Anziehen von „Madenschrauben" eingestellt werden. Bei welcher Abweichung vom Idealspritzfleck welche Änderungen der Position des Injektorrings vorgenommen werden müssen, ist da her so nicht quantifizierbar.
Die Geometrie des Spritzflecks 10 wird mit einem 3-D-Scan er fasst. Dieser erfasst dann die folgenden Merkmale des Spritz flecks 10:
- Höhe des Spritzflecks 10,
- Position X, Y des Spritzflecks 10,
- Abweichung der Form (bananenförmig, S-förmig, gerade)
Zurzeit erhältliche 3-D-Scan-Systeme sind bereits in der Lage dies zu leisten. Jedoch können sie noch kein Maß für die Ab weichung der Form des Spritzfleckes bestimmen. Eine Software liest dann die Merkmale des Spritzflecks aus den Scandaten aus und zeigt sie anschließend dem Operator die Maßnahmen zur Korrektur auf: Änderung der X-Y-Positionen der Injektoren, falls notwendig.
Mit dem Injektorhalter 1 kann dieser um definierte Werte in X- und Y-Richtung verschoben werden. Wenn der Operator die Änderungen am Injektorhalter vorgenommen hat, scannt er den mit Änderungen entstandenen Spritzfleck erneut. Das System gibt ihm dann aus, ob der Spritzfleck ok ist oder erneut Än derungen vorgenommen werden müssen.
Idealerweise lernt die Software aus den Ergebnissen der
Spritzfleckeinstellung, so dass die hinterlegte Formel für die Anpassung der Injektorposition immer weiter verfeinert wird .
Eine Software gibt dem Operator gleich mit aus, wie er die Position der Injektoren am Plasmabrenner ausrichten muss, um einen Spritzfleck zu erhalten, der den Spezifikationen ent spricht .

Claims

Patentansprüche
1. Justierbarer Injektorhalter (1),
der zumindest einen Injektor (7', 7''),
insbesondere zwei Injektoren (7', 7''),
ganz insbesondere nur zwei Injektoren (7', 7'') aufweist, der (7', 7'') oder die (7', 7'') an einem einzigen, gemein samen Rahmen (4) befestigt sind,
wobei der Rahmen (4) zwei Verstellmittel,
insbesondere zwei Stellschrauben (13, 16) aufweist, die den Rahmen (4) kontrolliert in X- und/oder Y-Richtung positionieren können,
wobei die Z-Richtung senkrecht zur Spritzrichtung der In jektoren (7', 7'') oder zur Rahmenebene verläuft.
2. Verfahren zur Justierung eines Injektorhalters (1), insbesondere eines Injektorhalters (1) gemäß Anspruch 1, bei dem der Injektorhalter (1) kontrolliert in X- und/oder in Y-Richtung positioniert wird.
3. Injektorhalter oder Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein rechteckiger oder quadratischer Rahmen (4) ver wendet wird.
4. Injektorhalter oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3,
bei dem durch die Positionierung zwei Injektoren (7', 7'') verschoben werden können oder werden.
5. Injektorhalter oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4,
bei dem die Stellschrauben (13, 16) in 1 /I Omm-Schritten veränderbar sind oder verändert werden.
6. Injektorhalter oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5,
bei dem die zwei Injektoren (7', 7'') gegenüber einander angeordnet werden.
7. Verfahren,
insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6,
bei dem die Geometrie eines Spritzflecks (10) von Injekto ren (7', 7'') vermessen wird,
und aufgrund einer vorhandenen Datenbasis oder einer Bewer tung eine Veränderung von Verstellmitteln (13, 16) in X- uns/oder Y-Richtung erfolgt,
wobei dies als Vorgabe für einen Operator geschehen kann oder automatisch erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
bei dem ein geschlossener Regelkreis vorliegt,
bei dem die Verstellmittel,
insbesondere Stellschrauben (13, 16),
so lange verstellt werden,
bis die vorgegebene Geometrie des Spritzflecks (10) er reicht ist.
PCT/EP2019/063222 2018-06-21 2019-05-22 Justierbarer injektorhalter und verfahren für die einstellung des spritzflecks beim thermischen beschichten WO2019242974A1 (de)

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