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Be schreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technologie zum Aufbringen
von Beschichtungen durch Hochtemperaturspritzen und betrifft insbesondere Verfahren
und die Vorrichtungen zum Explosionsplattieren sowie/bauliche Gestaltung eines Körpers
aus einem verzehrbaren Stoff zum Durchführen des Verf ahrens Am erfolgreichsten
kann die vorliegende Erfindung beim Aufbringen von vielstoffhaltigen Beschichtungen
sowie Beschichtungen aus chemisch iktiven Stoffen verwendet werden.
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Das Explosionsplattieren ist in der Technik seit Jahrden der zehnten
bekannt und findet in1USA und1SU weitgehende, praktische Anwendung in verschiedenen
Industriezweigen. Wichtige Aufgaben, die beim Aufbringen von Beschichtungen aus
chemisch aktiven Stoffen mit Legierungszusätzen entstehen, sind allerdings noch
nicht gelöst. Beispielsweise tritt das Problem des Explosionsplattieren sowohl mit
einem solchen chemisch aktiven Metall, wie Titan, als auch mit legierten Stählen
immer noch sehr in den Vordergrund. versuches herm kömmiiche Verfahren zum Aufbringen
derartiger Stoffe zu verwenden (s. z.B. US-PS 3 773259 und US-PS 3 88415), ergaben
keine gewünschte Ergebnisse. Als Hauptarbeitsgänge der erwähnten Verfahren sind
zu verzeichen: Vermischen ei nes pulverförmigen, sich verzehrenden Stoffes mit einem
gasw artigen Explosionsgemisch, impulsartige Entzündung und De-Detonation des Gemisches
mit nachfolgender Beförderung des besagten Pulvers mittels eines Stromes der Detonationsprodukte
für dessen Aufbringen auf ein Werkstück.
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Aus mehreren Untersuchungen der erhaltenen Beschichtungen hat es
sich herausgestellt, daß die Eigenschaften des Beschichtungsstoffes schlechter als
die der sich verzehrenden Stoffe vor deren Aufbringen sind. Beim Aufbringen von
chemisch aktiven Stoffen ist dies durch deren energische Oxydierung im Strom der
Detonationsprodutte und beim Aufbringen von legierten Stoffen durch "Ausbrennen"
von Legierungszusätzen bedingt.
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In der US-1>S 2 714 563 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer
Mehrkomponentenbeschichtung beschrieben, bei dem als verzehrbare Stoffe ein heterogenes
Gemisch verwendet wird.
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Das besagte Verfahren beinhaltet folgende mehrmals wie der holte Arbeitsgänge:
Einführung des Pulvers und des Explosionsgasgemisches in das Rohr, impulsartige
Entzündung und Detonation des Explosionsgasgemisches iin Rohr und nachfolgende Beförderung
des Pulvers mittels eines Stromes der Detonationsprodukte zur Oberfläche des zu
bearbeitenden Werkstückes. Das pulverförmige verzehrbare Beschichtungsgut stößt
.gegen die Oberfläche des Werkstück kes und bildet darauf eine Beschichtung.
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Obwohl dieses Verfahren perspektivisch ist, ist es aber nicht im
Stande, die Probleme des qualitativen Eplosionsplattierensraus chemisch aktiven
oder legierten Stoffen zu lösen. Dem beschriebenen Verfahren haftet ein Nachteil
an, der darin besteht, daß Legierungszusätze und chemisch aktive Stoffe leicht oxydierbar
sind. Die Ursache hierfür ist das längere Verbleiben des verzehrbaren Stoffes in
den betonationsprodukten bei erhöhten Temperaturen und für den fachmann auf diesem
Gebiet bereits bekannt.
Die dazu geeignete Technologie und die Ausrüstung
bieten jedoch keine Möglichkeit, die erwähnte Ursache zu vermeiden. Um diese Aufgabe
zu lösen, mwß man entweder das Werkstück dicht an der Schnittstelle des Rohres anordnen
oder das Rohr verkürzen. In der Praxis laßt sich das Rohr nicht kürzer machen, weil
dies zur rapiden Herabsetzung der Wärme- und kinetischen Energie des Pulvers bei
dessen Aufprall gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes zur undlwesentlichen
Verschlechterung der Be schichtungs qualität führt.
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Die Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält
ein Gehäuse, auf welchem ein Rohr mit einem Elektroentlader, eine Mischvorrichtung
für Gase und eine Pulverdosiervorrichtung, die mit dem Rohr verbunden sind, angeordnet
sind, sowie einen Werkstückhalter,-welcher auch auf dem Gehäuse gegenüber der Auslaßöffnung
des Rohres montiert ist. Der beschriebenen Anlage haften alle genannten Nachteile
an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verf ahren und eine
Anlage zum Explosionsplattieren anzugeben, welche eine Verkleinerung des Weges des
verzehrberen Stoffes im Strom der Detonationsprodukte ohne Verkürzerung des Rohres
und eine Erhöhung der Qualität der Beschichtung aus chemisch aktiven oder legierten
Stoffen gewährleisten.
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Das erfindungsgemäBe Verfahren gemaß dem Patentweist anspruch folgende
Vorteile auf. Vie Durchführung des Verfahrens ermöglicht es, die Verweilzeit des
dispersen verzehrbaren Stoffes in dem Strom der Detonationsprodukte erheblich
zu
vermindern, wodurch die Oxydationswirkung der Detonationsprodukte des Explosionsgasgemisches
auf den verzehrbaren Stoff praktisch vollständig ausgeschlossen wird.
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Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren zum Explosionspiattieren
ist es möglich, eine qualitative Beschichtung aus legierten und chemisch aktiven
Metallen zu erhalten. Es ist dabei zu betonen, daß als Pulver, welches zum Ablösen
der teilchen des verzehrbaren Stoffes dient, ein beliebiger Schleifstoft, beispielsweise
Siliziumdioxid (Sand) verwendet werden kann.
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Um eine aus zwei Komponenten zusammengesetzte Beschichtung zu erhalten,
ist es vorteilhaft, die Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß
dem Patentanspruch 2 durchzuführen. Diese Ausführungsvariante ermöglicht es, die
Beschichtungskomponente in der ganzen Beschichtungsschicht zu verteilen, was unter
Anwendung der eingangs beschriebenen Verfahren mittels des Pulvergemisches kaum
gelingt.
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Bei der Anwendungals Piilvereines fein verteilten Schleifstoffes1ist
es vorteilhaft, die Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem
Patentanspruch 3 durchzuführen.
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Beim Explosionsplattieren auf liVerkstücke aus einem wärmeunbeständigen
Stoff, beispielsweise aus einem Kunststoff, ist es vorteilhaft, die Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 4 durchzuführen.
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Es ist zu betonen, daß unter Anwendung der eingangs beschriebenen
Verfahren zuia Explosionsplattieren diese Möglichkeit
kaum erreichbar
ist.
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Die Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahren nach Patentanspruch
5 gewährleistet eine Erhöhung der Qualität der Beschichtung. Diese Ausführungsvariante
ermöglicht es, sowohl die Teilchen aus dem verzehrbaren Stoffe intensiver herauszuschlagen,
als auch diese eilchen bis auf eine zu deren Anhalten am Werkstück hinreichende
Temperatur zu erwärmen.
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Um die Leistungsrähigkeit zu erhöhen, sowie eine Beschichtung aus
einem hochschmelzenden Stoff zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Ausführungsvariante
e des ert.indungsgemaßen Verfahrens nach Patentanspruch 6 durchzuführen. Beim Erhitzen
sinkt die Härte des verzehrbaren Stoffes erheblich ab, dementsprechend werden die
Pulverteilchen bei deren Aufprall gegen den aus dem verzehrbaren Stoff hergestellten
Körper die Teilchen aus dem letzteren herausschlagen.
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Es wird empfohlen, beim Durchführen der Aus führungsvariante des
erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 6, den Körper aus dem verzehrbaren
Stoff bis auf eine Temperatur gemäß dem Anspruch 7 zu erwärmen.
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Beim Durchführen der besagten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens nach Patentanspruch 6, ist es vorteilhaft, den Körper aus dem verzehrbaren
Stoff gemäß dem Patentanspruch 8 zu erwärmen.
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Die erfindungsgemäße Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 9 hat folwende Vorteile. Die baulichen Besonderheiten
der
erfindungsgemäßen Anlage ermöglichen es, negative Temperatureinflüsse
und chemische Einflüsse (Oxydierungswirkung) der Detonationsprodukte auf den legierten
oder chemisch einen aktiven verzehrbaren Stoff auf 1Minimalwert zu vermindern.
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Die erfindungsgemäße Anlage nach Patentanspruch 10 ist am einfachsten
aufgebaut.
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Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage nach eine Patentanspruch
11 ermöglicht es,/zerstörende Wirkung des Schleifstoffes und der Detonationsprodukte
auf das Werkder stück zu verhindern. Ueber einenl Auslaßkanäle der besagten Ausführungsforin
der erfindungsgemäßen Anlage werden die Teilchen, welche von der Oberfläche des
Körpers aus dem verzehrdem Werkstück zubaren Stoff abgelöst sin&/ und über den
anderen die Teilchen des Schleifstoffes vom Werkstück abgeführt.
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Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gemäß dem Patentanspruch
12 gewährleistet eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit. Die bauliche Gestaltung dieser
Ausführungseine form der Erfindung ermöglicht es, elektrische Entladung im ionisierten
Strom der Detonationsprodukte zu schaffen, wodurch die Teilchen des verzehrbaren
Stoffes auf das Werkstück übertragen werden.
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Der erfindungsgemäße aus dem verzehrbaren Stoff hergestellte Körper
zum Durchführen des erfindungsgernäßen Verfahrens hat gemäß dem Patentanspruch 13/folgende
Vorteile. Unter Anwendung des Körpers der besagten usführungsform ist es möglich,
hochqualitative, aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Beschichtungen zu erhalten.
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Es ist eine Ausführungsforn des erfindungsgemaden aus
dem
verzehrbaren Stoff hergestellten Körpers nach Patentanspruch 14 möglich.
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Es ist ferner eine Ausführungsform des erfindungsgemäusen aus dem
verzehrbaren Stoff hergestellten Körper nach Patentanspruch 15 möglich.
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Im weiteren wird die vorliegende Erfindung an Hand der ausführlicher
Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens, der
erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgeinäßen Körpers unter Bezugnahme auf
Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Funktionsbild der erfindungsgemäßen Anlage zum
Explosionsplattieren; Fig. 2 eine AusSührunisform der erfindungsgemäßen Anlage,
in welcher der Körper aus dem verzehrbaren Stoff als Halter dient, im Längsschnitt;
Fig. 3 ein Funktionsbild der erfindungsgemäßen Anlage zum Explosionsplattieren von
wärmeunbeständigen Werkstükken; i'ig. 4 eine Ausführungsform des Rohres mit der
V-förmig ausgeführten Auslaßöffnung der erfindungsgeinäßen Anlage, im Längsschnitt;
Fig. 5 ein Funktionsbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit
einer zusätzlichen Gleichstromquelle; Fig. 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
aus einem verzehrbaren Stoff hergestellten Körpers, welcher in Form von Stäben ausgeführt
ist;
Fig. 7 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen aus einem
verzehrbaren Stoff hergestellten Körpers, welcher ein Plattenpaket darstellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Explosionsplattieren wird unter
Anwendung der in den Zeichnungen dargestellten Anlage durchgeführt.
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Die Anlage enthält ein Gehäuse 1 (5. Fig. 1), auf welchem ein Rohr
2 mit einem Elektroentlader 3 angeordnet ist.
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Auf dem Gehäuse 1 sind noch eine trjischvorrichtung 4 für Gase und
eine Piilverdosiervorrichtung 5 angeordnet. Die Mischvorrichtung 4 ist über einen
Rohranschluß 6 und die Dosiervorrichtung 5 über einen Rohranschluß 7 mit dem Rohr
2 verbunden. Auf dem Gehäuse 1 gegenüber der Auslaßöffnung des Rohres 2 ist ein
Halter 8einesWerkstückes 9 montiert. Gemäß für der Erfindung ist die Anlage mit
einem Halter 10/einen aus einem verzehrbaren Stoff hergestellten Körper 11 versehen.
Der Halter 10 ist auf dem Gehäuse 1 vor dem lIalter 8 des Werkstückes 9 derart angeordnet,
daß sich der auf ihm befestigte, aus dem verzehrbaren Stoff hergestellte Körper
11 auf dem Weg der Detonationsprodukte befindet. Es ist zu betonen, daß der verzehrbare
Stoff einen festen Körper darstellt, welcher verschiedene Ausführungsformen aufweisen
kann.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gezeigt,
in welcher als Halter 10 des Körpers 11 die Auslaßöffnung des Rohres 2 dient. Der
Körper 11 aus dem verzehrbaren Stoff kann in diesem Falle in Form einer Einlage
12 und in iorm eines umströmten,auf Stützen 14 koaxial zum Rohr 2 befestigten Werkstückes
13 ausgeführt werden.
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Zum Aufbringen von Beschichtungen auf Werkstücke aus wärmeunbeständigen
Stoffen dient eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, deren Funktionsbild
in Fig. 3 dargestellt ist. Wie es aus diesem Funktionsbild ersichtlich ist ist der
Halter 8 des Werkstückes 9 von der Mittellinie des Rohres 2 derart versetzt, daß
die Detonationsprodukte nicht an das Werkstück 9 gelaneine gen können. Der Körper
11 weistlflache Oberfläche 15 auf, welche zur Mittellinie des Rohres 2 unter einem
Winkel vc (o°d Oc 4 90°) gerichtet ist. Die dem Rohr 2 zugekehrte Oberfläche 15
ist gleich der Fläche der Projektion des Querschnittes des Rohres auf die letztere.
Das Werkstück 9 ist in einem Halter 8 mit einem Abstand 1 von; Körper 11 senkrecht
zur Oberfläche 15 eingespannt. Der Abstand 1 wird nach folgender Formel berechnet:
wobei der Abstand von der Auslaßöffnung des Rohres 2 bis um Idittelpunkt der Oberfläche
15; der D -linnere Durchmesser des Rohres 2; der Ja -/Stromöffnungswinkel der betonationsprodukte
ist.
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Die Ausführungsform des Rohres 2, die in Fig. 4 gezeigt eine ist,
ermöglicht es,/zerstörende Wirkung des Schleifpulvers und der Detonationsprodukte
auf das Werkstück zu verhindern.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist die Auslaßöffnung des Rohres 2 V-förmig
ausgeführt. Der innere Rohrkanal 16 ist an seinem
Auslaßende in
zwei Auslaßkanäle 17 bzw. 18 getrennt. Der II alt er 10 des aus dem verzehrbaren
Stoff hergestellten Körpers 11 ist direkt an der Stelle der Teilung des Rohrkanals
16 verankert. Der Auslaßkanal 17 dient zur Entnahme einer bestimmten Menge des dispersen,
als Pulver verwendbaren Schleifstoffes. Gegenüber dem Auslaßkanal 18 ist der Halter
8 des Werkstückes 9 angeordnet.
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Es ist weiterhin eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
möglich, welche in Fig. 5 dargestellt ist. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen
analog der in Fig. 1 gezeigten und oben beschriebenen Ausführungsform der Anlage
aufgebaut und enthält zusätzlich eine Gleichstromquelle 19. Der Pluspol der Gleichstromquelle
19 ist an den Halter 10 des aus dem verzehrbaren Stoff hergestellten Körpers 11
angeschlossen. Der Heiter 10 und der Körper 11 sind dabei aus stromleitenden Stoffen
ausgeführt. Der Minuspol der Gleichstromquelle 19 ist an den Halter 8 des Werkstückes
9 angeschlossen, die beide auch aus stromleitenden Stoffen ausgeführt sind.
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Für die Durchführung der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit Erwärmung des aus dem verzehrbaren Stoff hergestellten Körpers 11
kann die erfindungsgemäße Anlage mit einem bekannten ElektrokontaktheizÖerät (in
der eichnungen nicht gezeigt) vorgesehen werden. Die Schalt stücke dieses Gerätes
können dabei als Halter 10 des Körpers 11 verwendet werden.
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Um eine Mehrkornponentenbeschichtung zu erhalten, ist es vorteilhaft
einen Körper 11 zu verwenden, welcher aus mehreren Elemente die aus verschiedenen,
die Beschichtungskomponenten bildenden Stoffen hergestellt sind, aufgebaut ist.
Die erwähnten Elemente sind zu einen kompakten Paket (s. Fig. 6 und 7) zusammengebaut.
Es ist ferner eine Ausführungsforn des Körpers 11 möglich, bei welcher diese Elemente
in Form von Stäben 20 mit einem Umfassungseiner spannbügel 21 (s. Fig. 6) ausgeführt
sind. Gemäß / anderen Ausführungsforn des erfindungsgemäßen Körpers 11 sind diese
Elemente in Form von mit Hilfe von Bolzen und Klemmleisten 23 zu einem Paket zusammengezogenen
Platten 22 (s. Fig. 7) ausgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Explosionsplattieren wird unter
Anwendung der beschriebenen Anlage folgenderweise durchgeführt.
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Aus der Dosiervorrichtung 5 wird Pulver über den Rohranschluß 7 in
das Rohr 2 eingeführt. Gleichzeitig wird ein Explosionsgasgemisch aus der '.ischvorrichtung
4 über den Rohranschluß 6 dem Rohr 2 zugeführt. Mittels eines Blektroentladers 3
wird das Explosionsgasgemisch in dem Rohr 3 impulsartig entzündet, was eine Detonation
des letzteren zur Folge hat. Die in den Detonationsprodukten fein verteilten Teilchen
des Pulvers werden von dem wahrend der detonation entstandenen Strom der gasartigen
Detonationsprodukte eingefangen. Gemäß der erfindung wird mindestens ein Teil des
verzehrbaren Stoffes als im Weg der Detonationsprodukte aneordneter körper 11 verwendet.
Der Strom
der Detonationsprodukte wird dem aus dem verzehrbaren
Stoft hergestellten Körper 11 zugeführt. Die in dem Strom der Detonationsprodukte
beweglichen Pulverteilchen lösen die Teilchen des verzehrbaren Stoffes von der Oberfläche
des Körpers 11 ab. Die abgelösten Teilchen werden der Oberfläche des Werkstückes
9 zugefijhrt. Die Teilchen des verzehrbaren Stoff fes prallen auf die Oberfläche
des Werkstückes 9 und bilden darauf eine Beschichtung.
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Gemäß der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
als Pulver die Teilchen einer der Beschichtungskomponentenverwendet werden. Dabei
werden die aus dem Körper 11 abgelösten Teilchen der Oberfläche des Werkstückes
9 zusammen mit den Teilchen des Pulvers zugegeben. Die Übertragung der abgelösten
'teilchen auf die Oberfläche des Werkstückes 9 erfolgt sowohl auf Grund kinetischer
Energie, welche den Teilchen bei deren Aufprall mitgeteilt wird, als auch wegen
des gasdynamischen Stromdruckes der Detonationsprodukte. Eine derartige Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es, eine Zweikomponentenbeschichtung
zu erhalten. Wenn als Körper 11 dessen in Sig. 6 und 7 gezeigte Austührungstormm
verwendet werden, wird es nach der Durchführung der beschriebenen Reihenfolge der
Arbeitsgänge möglich, eine Mehrkomponentenbeschichtung zu erhalten.
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Die in hig. 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
funktioniert im wesentlichen genau so, wie es oben beschrieben ist. Aber in diesem
halle wird als Körper 11 die Einlage 12 und der umströmte Körper 13 verwendet, welche
aus dem verzehrbaren Stoff gefertigt sind. Der Vorgang
erfolgt
in der Auslaßöffnung des Rohres 2. Auf die Oberfläche des Werkstückes 9 werden die
abgelösten Teilchen des verzehrbaren Stoffes durch den gasdynamischen Stromdruck
der Detonationsprodukte hinter dem umströmten Körper 13 übertragen.
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Zur Erhaltung einer Beschichtung aus legierten Stoffen und Stoffen
von hoher Festigkeit und hoher chemischer Akti=-vität ist es vorteilhaft, eine Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der in sig. 3 gezeigten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage durchzuführen.
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Gemäß dieser Ausführungsvariante kann als Pulver ein disperser Schleifstoff
verwendet werden. Die von der Oberfläche des Körpers 11 abgelösten Teilchen des
verzehrbaren Stoffes werden der Oberfläche des Werkstückes getrennt von den Teilchen
des Schleifstoffes zugeführt. Um die erwähnten Teilchen zu trennen, kann der Körper
11 (s. Fig. 2) als Prallblech verwendet werden. Dabei können die Teilchen des Schleifstoffes
nach deren Aufprall gegen den Körper 11 nicht in die Zone des Beschichtungsaufbringens
gelangen, während die kleineren und leith ten Teilchen des verzehrbaren Stoffes
infolge der Verwirbelung in dem Strom der Detonationsprodukte bleiben und sanit
auf der Oberfläche des Werkstückes eine Beschichtung bilden.
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Beim lLuSbringen von Beschichtungen auf Werkstücke aus wärmeunbeständigen
Stoffen kann die Ausführungsvariante des erfindungsg;eniäßen Verfahrens durchgeführt
werden, bei welcher das Werkstück 9 auBerhalb des Stromes der Detonationsprodukte
angeordnet
ist. Beim Herausschlagen der Teilchen des verzehrbaren Stoffes aus dem Körper 11
wird den letzteren kinetische Energie mitgeteilt, die für deren Austritt aus dem
Strom der Detonationsprodukte genügend ist. Dabei wird die dem Rohr 2 zugekehrte
Oberfläche 15 des Körpers 11 zur Sittellinie des Rohres 2 unter einem Winkel OL
(s. Fig. 3) gerichtet. In diesem Falle ist es vorteilhaft, als Pulver einen dispersen
Schleifstoff zu verwenden.
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Es wird ferner empfohlen, einen derartigen Schleifstoff zu verwenden,
dessen Schmeiztemperatur und Härte die des verzehrbaren Stoffes überschreiten.
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Die Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verf ahrens, bei welcher
der aus dem verzehrbaren Stoff hergestellte Körper vor dem Aufbringen der Beschichtung
zuerst erwärmt wird, gewährleistet eine Erhöhung der Leistungsfähigkein. Der Körper
11 muß nicht unbedingt vorher erwärmt werden, er kann auch im Laufe des Beschichtungsaufbringens,
d.h. ständig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt sehr einfach, wenn durch den
Körper 11 elektrischer Strom durchgeleitet wird. Beste Ergebnisse werden erreicht,
wenn der Körper 11 bis auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher dessen Härte
die des als Pulver verwendbaren Schleifstoffes erheblich unterschreitet.
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Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
funktioniert im wesentlichen analog der in Fig. 3 gezeigten Anlage. Die Teilchen
des dispersen Schleifstoffes
werden jedoch in diesem Falle nach
deren Aufprall gegen den Körper 11 über den Kanal 17 abgeführt, während die abgelösten
Teilchen des verzehrbaren Stoffes über den Kanal 18 dem Werkstück 9 zugeführt werden.
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Die Besonderheit der in Fig. 5 gezeigten Ausführungseinem form der
erfindungsgemaBen Anlage besteht darin, daß bei / Schuß im Strom der lonisierten
Detonationsprodukte zwischen dem Körper 11 und dem Werkstück 9 eine selbständige
elektrische Entladung entsteht. Durch diese elektrische hintladung wird die Ubertragung
der Teilchen des verzehrbaren Stoffes auf die Oberfläche des Werkstückes 9wesentlich
beschleunigt.
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Eine beliebige der beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen
Verf ahrens kann somit zum Aufbringen von Mehrkomponentenbeschichtungen durchgeführt
werden, wenn als Körper 11 dessen verschiedene in Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsform
verwendet werden.
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Im weiteren wird das Wesen des erfindungsgeinäßen Verfahrens an Hand
von konkreten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Beispiel 1.
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Das Explosionsplattieren erfolgt in diesem Falle unter Anwendung
einer Anlage mit einem Rohr von 21 mm Durchmesser und einer 1,3 m Länge. Als Pulver
kann dabei Siliziumdioxid (Sand), dessen Dispersionsgrad in einem Bereich von 220
bis 400 m liegt, und als Explosionsgeinisch ein Gasgemisch aus Brennstoff (Azetylen),
Oxydierungsmittel
(Sauerstoff) und Inertgas (Stickstoff) verwendet
werden.
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Azetylen vermischt man erst mit dem Sauerstoff und-verdünnt ferner
das erhaltene Azetylen-Sauerstoff-Gemisch mit Stickstoff in einem Verhältnis von
C2H2 : O2 : N2= 1 : 1,5 1,5.
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Vor der Gasexplosion beschickt man das Rohr mit dem pulverförmigen
Siliziumdioxid. Das Beschicken erfolgt durch Einblasen des Pulvers mittels des Inertgases
Stickstoff Der Verbrauch an N2 beträgt 0,8 m3 pro Stunde und die Pulverbeschichtungsdauer
beträgt 125 ins. Die Zugabe des Pulvers in das Rohr kommt 70 ms vor der Explosion
zum Stillstand.
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Als Körper aus verzehrbarem Stoff verwendet maneine rechtwinklige
Platte aus legiertem Stahl mit folgender Zusammensetzung (in Ma.-«/c): Eisen .......................
86,93 Chrom ....................... 13 Kohlenstoff ................. 0,07 Die erwähnte
latte stellt man unter einem Winkel von 400 zur mittellinie des Rohres ein, wobei
sich die obere Kante der Platte auf der Höhe der mittellinie des Rohres in einem
Abstand von 20 mm von der Oberfläche des zu bear-Leitenden Werkstückes befindet.
Das Werkstück ist aus einem Konstruktionsstahl mit einem Gehalt an Kohlenstoff von
0,o1/o gefertigt.
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Der Abstand von der Schnittstelle des Rohres bis zur Oberfläche des
zu bearbeitenden Werkstückes beträgt 100 mm.
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nach 100 Schüssen der Anlage, welche mit einer Geschwindigkeit von
4 Schüssen pro Sekunde arbeitet, bildet sich auf der Oberfläche des Werkstückes
eine 180 fm dicke Schicht des Uberzuges aus dem legierten Stahls Die erwähnte Beschichtung
zeichnet sich durch folgende physikalisch-mechanischen Eigenschaften aus.
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Haftfähigkeit der Beschichtung am Werkstück in kp/mm² .............
4,5 Porosität in % ..................... 1 Höhe der Mikrounebenheiten in µm ...
15 Zum Vergleich führt man ein bekanntes Verfahren des Explosionsplattieren mit
demselben Werkstück durch. Als Pulver (verzehrbarer Stoff) kann dabei legierter
Stahl mit folgender Zusammensetzung in Ma.-%: Eisen ...............................
86,93 Chrom ............................... 13,00 Kohlenstoff .........................
0,07 verwendet werden.
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Die Ergebnisse der Vergleichanalyse der erhaltenen Be schichtungen,
welche nach dem erfindungsgemäßen und herkömmlichen Verfahren aufgebracht sind,
sind in nachstehender Tabelle angeführt.
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Verfahren Gehalt des Gehalt Beschich- Makrohärte des Explo- verzehrba-
der Be- tungsphasen der Besionsplat- ren Aus- schich- schichtung tierens zu arzt
ss gangsstof- tung an in kp/mm2 fes an Koh- Kohlenlenstoff stoff in in % herkömmliches
Verfahren 0,07 0,01 Ferrit 300 erfindungsgemaßes Verfah- Ferrit -ren 0,07 0,05 Martensit
500 Diese Tabelle zeigt wie stark das Kohlenstoffausbrennen während des Explosionsplattieren
dank der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermindert ist.
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Beispiel 2.
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Das Aufbringen einer aus zwei komponenten zusammengesetzten Beschichtung
aus Wolfram und Kupfer erfolgt gemäß der erfindung unter Anwendung einer Anlage
mit einem zylinderförmigen Rohr von einem Innendurchmesser von 21 mm und einer Länge
von 1,4 m. I)ie Anlage arbeitet mit einer Geschwindigkeit von 4 Schüssen pro Sekunde.
Als Explosionsgemisch verwendet man ein Gasgemisch aus Azetylen und Sauerstoff in
einem Verhältnis von 1 : 1,5 und als Pulver Wolfram mit einem Dispersionsgrad von
5 bis 40 yum. Der körper aus verzehrbarem Stoff ist aus kupfer ausgeführt. Das Werkstück
stellt man in einem Abstand von 8 cm von der Schnittstelle des Rohres
ein.
Nach 100 Schüssen bildet sich auf dem Werkstück eine 150 µm dicke Beschichtung.
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Aus den erhaltenen Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die Komponenten(Woliram
und Kupfer) in der Beschichtungsschicht gleichmäßig verteilt sind. Die Höhe der
ffjikrouneben heiten beträgt höchstens 20 jim. Die Haftfestigkeit der Beschichtung
am Werkstück beträgt 2,5 kp/mm2.
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Flach einem herköimnlichen Verfahren zum Explosionsplattieren unter
Anwendung als Pulver eines Gemisches aus Kupfer-und Nolframpulver erhält man eine
geschichtete Beschichtung.
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Eine gleichmäßige Beschichtung nach den bekannten Verfahren ist kaum
zu erhalten.
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Beispiel 3.
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Das Aufbringen einer aus zwei Komponenten zusammengesetzten Beschichtung
aus Wolfram und Kupfer erfolgt nach der im Beispiel 2 beschriebenen Methode unter
beachtung derselben Betriebsdaten. Den aus Kupfer (verzehrbarer Stoff) hergestellten
Körper erwärmt man allerdings auf eine Temperatur von 40000. Die 150 zum dicke Beschichtung
erhält man bereits nach 50 Schüssen. Die erwärmung des aus dem verzqhrbaren Stoff
hergestellten Körpers führt man mit ifilfe von elektrischem Strom durch.
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Im Vergleich mit dem Beispiel 2 gelingt es somit, die Leistungsfähigkeit
um das doppelte zu erhöhen.
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Die angeführten AusfuIlrungsbeispiele der Erfindung lassen änderungen
und Ergänzungen zu, die für den Fachmann auf dem betreffenden Gebiet der technik
offenkundig sind. Auch weitere Ausführungen der ArfindurE sind möglich, wobei der
Erfindungstatbestand und -inhalt im Rahmen der Patentansprüche erhalten bleiben.