ES2960815T3

ES2960815T3 - Reparación de defectos en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámica sobre un sustrato metálico o cerámico, incluyendo la superficie del sustrato

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Publication number: ES2960815T3
Application number: ES19184905T
Authority: ES
Inventors: Oliver Knauf
Original assignee: Omeras GmbH
Current assignee: Omeras GmbH
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2039-07-08
Also published as: EP3763686C0; EP3763686B1; CA3145573A1; CN114096503A; HUE063761T2; EP3763686A1; WO2021004823A1; PL3763686T3; US20220290308A1

Abstract

La invención se refiere a un método para reparar al menos un defecto en el vidrio o revestimiento vitrocerámico. En este caso se aplica material de revestimiento sobre al menos un defecto mediante un proceso de revestimiento, se elimina el exceso de material de revestimiento que sobresale, el material de revestimiento aplicado se seca y luego se cuece con calor. La invención se refiere además a un sistema de reparación por láser para reparar defectos, comprendiendo el sistema de reparación por láser según la invención al menos un dispositivo pivotante reemplazable, un dispositivo de irradiación de calor reemplazable y una unidad de suministro de energía. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Reparación de defectos en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámica sobre un sustrato metálico o cerámico, incluyendo la superficie del sustrato

La invención se refiere a la reparación de al menos un defecto en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámico, en donde el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico está dispuesto sobre un sustrato metálico o cerámico, y a la reparación de defectos en la superficie del sustrato metálico o cerámico. La invención comprende un método de reparación y un sistema de reparación por láser para tratar defectos en objetos esmaltados.

Un material compuesto hecho de un material inorgánico vítreo, también denominado material de vitrocerámica, que comprende un material de base metálica, se denomina esmalte. El material de vitrocerámica se crea mediante fusión completa o parcial de materias primas principalmente oxídicas y un enlace químico con el material de base metálica y forma un recubrimiento vitrocerámico que también se denomina capa de esmalte. La preparación inorgánica producida de esta manera se aplica con aditivos en una o más capas como recubrimiento sobre sustratos metálicos y se funde a temperaturas por encima de 800 °C.

Las propiedades del esmalte deben coincidir con el sustrato correspondiente usado y el propósito correspondiente. En principio, los esmaltes tienen una alta resistencia a la corrosión, alta resistencia al desgaste, neutralidad química, comportamiento higiénico, biológico y catalíticamente inerte, propiedades aislantes y superficies lisas. Por lo tanto, los esmaltes sirven como un recubrimiento protector para los sustratos. Además, los esmaltes son fáciles de limpiar, resistentes al rayado y dimensionalmente estables. Por lo tanto, los objetos enunciados tales como metales de hojas esmaltadas se usan ventajosamente como recubrimiento para habitaciones o como paneles en túneles o subformas. Por ejemplo, se esmaltan grandes contenedores, instalaciones de almacenamiento, tuberías, señales, piezas industriales, bienes de consumo, recipientes y aparatos de cocina. En lo sucesivo, los sustratos metálicos o cerámicos que tengan un recubrimiento vitrocerámico o una capa de esmalte se denominarán objetos esmaltados.

A continuación se describe un método típico para producir sustratos esmaltados mediante molienda húmeda.

En la producción de esmalte, los componentes del esmalte base y/o del esmalte superior se muelen finamente y, a continuación, se funden de forma homogénea en un horno fijo o continuo. Posteriormente, la masa fundida se enfría térmicamente. El templado tiene lugar tanto seco como húmedo, por ejemplo, en agua. El templado crea la denominada frita que también se denomina frita de vidrio y tiene propiedades vítreas.

Las formulaciones de esmalte, que comprenden una o más fritas, cuerpos de color diseñados como óxidos de color, y otros aditivos tales como arcilla, cuarzo y/o agentes espesantes se muelen finamente a polvo en una bola o molino planetario con la adición de un disolvente. En la molienda en húmedo, el disolvente usado es normalmente agua o un disolvente orgánico. La suspensión del polvo de esmalte en el disolvente obtenido durante la molienda en húmedo está presente como un deslizamiento del esmalte y también se denomina por debajo de un material deslizante o de recubrimiento. Dependiendo de las fritas, óxidos de color y aditivos contenidos en la composición, la suspensión puede tener diferentes colores, grados de brillo y propiedades.

El deslizamiento del esmalte puede tener viscosidades diferentes y, en consecuencia, puede diseñarse para ser líquida o pastosa (deslizamiento del esmalte tipo pasta). Dependiendo de la composición, es un deslizamiento de esmalte base o un deslizamiento de esmalte superior. Alternativamente, el polvo de esmalte seco obtenido mediante molienda en seco también se puede usar como esmalte en polvo para su posterior producción.

Después de que se haya tenido lugar un pretratamiento de sustrato opcional a través de diversas etapas, tales como métodos de limpieza mecánica y/o química y/o secado y/o desengrasado y/o precalentamiento, el deslizamiento del esmalte base se aplica entonces de manera uniforme posible al sustrato usando un método de recubrimiento. El deslizamiento del esmalte base debe estar completamente seco antes del horneado para formar al menos una capa de esmalte base. Dependiendo del material del sustrato, el horneado tiene lugar a una temperatura adecuada. Por ejemplo, las temperaturas para un sustrato de aluminio son menores que para un sustrato de acero. La al menos una capa de esmalte base se funde juntas para formar un recubrimiento vítreo. El deslizamiento del esmalte base se aplica a un sustrato por inmersión o pulverización y horneado, en el caso de sustratos de acero o acero inoxidable, a aproximadamente 800 °C a 900 °C o en el caso de sustratos de aluminio a aproximadamente 450 °C a 550 °C para formar una capa de esmalte base que, dependiendo del proceso, tiene un espesor de aproximadamente 80 pm a 250 pm.

Posteriormente, la aplicación del deslizamiento de esmalte superior se lleva a cabo tan uniformemente como sea posible por medio de un método de recubrimiento con posterior secado completo y posterior cocción de la lámina de esmalte superior para formar al menos una capa de esmalte superior de aproximadamente 100 pm de espesor. En la mayoría de los casos, una pluralidad de capas de esmalte superior cubre el sustrato subyacente o la capa de esmalte base subyacente. En una realización, el deslizamiento de esmalte superior se aplica al esmalte base mediante inmersión o pulverización y se somete a cocción a 800 °C a 850 °C. El espesor total de la capa de la capa de esmalte superior está en el intervalo de 0 a 1 mm, preferiblemente de 0,05 mm a 0,5 mm.

Durante la producción de objetos esmaltados, pero también durante el ensamblaje o como resultado de errores en el uso de los mismos, frecuentemente se pueden producir defectos en las capas de esmalte y/o los sustratos subyacentes.

El propio proceso de esmaltado se ve influenciado por los innumerables parámetros. Por ejemplo, los materiales de sustrato utilizados, las temperaturas y la atmósfera del horno, las sustancias disueltas en el agua o la composición y el tamaño del grano del polvo de esmalte o el deslizamiento del esmalte tienen una influencia importante en la producción de objetos esmaltados. Cualquier defecto que se produzca se basa en deficiencias en la microestructura. Estos defectos son poros, burbujas, grietas o poros, cuyos defectos se pueden rastrear de nuevo a procesos de desgasificación química/físicamente causados. La desgasificación principalmente proviene de los sustratos. Los gases que escapan son principalmente óxidos de carbono e hidrógenos, que emergen sobre el sustrato debido al proceso de horneado, pero están bloqueados y absorben por las más capas de esmalte herméticos por difusión anteriores, y en consecuencia existen defectos puntuales o de área relativamente grande debido a tensiones de compresión, en particular en las interfases.

Además, las propiedades mecánicas también pueden verse afectadas debido a la fuerza de unión o adhesión insuficiente del esmalte con respecto a dureza, abrasión o tenacidad a la fractura, lo que da como resultado la formación de líneas de tensión.

Los defectos en las capas de esmalte pueden resultar de la posterior destrucción del recubrimiento en la región de defectos relacionados con la producción (por ejemplo, a través de la erupción de burbujas o poros previamente cerrados o a través de errores de ensamblaje tales como puntos de impacto o destellos voladoras) o mediante el uso de los objetos esmaltados para su función correspondiente. El defecto de los paneles de los túneles o del metro también puede deberse, por ejemplo, a la caída de rocas. Al menos una capa de esmalte cerca de la superficie se rompe. Los fallos en el ensamblaje, como el trabajo de esmerilado en objetos esmaltados, también pueden causar fenómenos de corrosión, que a menudo son favorecidos por las correspondientes condiciones climáticas. Los defectos suelen tener un diámetro de hasta 20 mm, la mayoría entre 0,3 mm y 5 mm. La profundidad de los defectos se extiende hasta 1 mm, pero los defectos suelen tener una profundidad de entre 0,05 mm y 0,5 mm.

Aunque estos defectos generalmente aparecen aislados y dispersos, forman puntos de ataque para fenómenos de corrosión y también son desventajosos desde un punto de vista estético. En particular en el campo de la construcción del tanque, una falla completa del sistema o estándar es posible debido a un defecto de corrosión en uno de estos puntos de defectos y, por lo tanto, representa un alto riesgo económico e higiénico.

Los métodos de reparación de defectos en capas de esmalte ya se conocen de la técnica anterior. Las partes que tienen defectos a menudo se intercambian y reemplazan con nuevos componentes libres de defectos o se recuperan o reparan externamente. Frecuentemente, se aplican selladores, placas o parches a los defectos o los defectos se reparan mediante relleno.

El documento BR 9-700-234 a describe un método para reparar daños menores a superficies esmaltadas. Se aplica un material de recubrimiento, el material de recubrimiento aplicado para la reparación se calienta por medio de una fuente de calor, en este caso un láser y se fusiona con el esmalte intacto circundante. Es característico en este caso que la entrada de calor solo tenga lugar en el punto dañado y el entorno inmediato del mismo o sobre el material de recubrimiento utilizado para la reparación.

El documento WO 2015-055-822 A1 describe un método para producir superficies completamente o parcialmente esmaltadas. Para este fin, la superficie se calienta localmente por medio de un inductor magnético. Además, la profundidad de penetración electromagnética se establece en un valor de menos de 1 mm debido a la banda de frecuencia usada por el inductor.

El documento EP 2-269-766 A1 describe un método de reparación para reparar recipientes esmaltados dañados o componentes de recipiente. El método usa una lámina de acero cubierta con una lámina de tantalio, la lámina de acero se aplica a un punto dañado y lo cubre. Esta cubierta está a su vez cubierta o sellada con respecto a la pared esmaltada del recipiente usando un elemento de sellado hecho de politetrafluoroetileno (PTFE).

El documento DE 1947983 A describe un método para tratar un objeto metálico que tiene un recubrimiento superficial de esmalte precocido para realizar a continuación un recubrimiento electroforético de reparación de puntos dañados de la superficie mediante la precipitación de materiales de recubrimiento poliméricos adecuados a partir de una dispersión acuosa.

El documento EP 0-407-027 B1 describe un método para reparar una región dañada de un dispositivo hecho de acero esmaltado. Se aplica un agente de reparación que comprende compuestos químicos tales como alcóxidos metálicos a la región dañada, calentado y solidificado en vidrio usando un método sol-gel.

El documento DE 3437620 A1 describe un método para reparar un defecto en una capa de esmalte. Estos defectos en forma de poros de esmalte se reparan presionando un disco de esmalte que se tritura para complementar el defecto. A continuación, este disco se fija en una cocción adicional, se aplica un deslizamiento de esmalte en la región del borde del disco antes de que se lleve a cabo el proceso de horneado. Sin embargo, la cocción adicional requerida para fijar firmemente el disco de esmalte de reparación hace que este método no sea adecuado para reparaciones móviles en el sitio.

El documento DE 1696626 B describe un método para reparar capas de esmalte defectuosas en bañeras de hierro fundido. Los defectos que se han producido durante el esmaltado, como poros, burbujas y agujeros de alfiler, ahora también pueden eliminarse después de que el esmalte se haya enfriado, sin tener que volver a calentar y dañar la bañera debido a grietas, burbujas o poros. Después del enfriamiento, las bañeras se mecanizan en los puntos de defectos, completa o parcialmente provistas de una nueva capa de esmalte y se queman para hacerlas lisas. La reparación comprende perforar los defectos, aplicar una suspensión de esmalte a los puntos a reparar o pulverizar polvo de esmalte sobre los puntos precalentados a reparar y luego quemar la capa de reparación para hacerlas lisas. El mismo esmalte se usa para la reparación como para la capa superior original. Dado que la cubeta entera o solo la parte de la cubeta a la que se aplicó la nueva capa de esmalte se recalienta, esto es un procedimiento grande, impreciso y complejo en el que se funden los puntos sin defectos.

El documento DE 4021466 A1 describe un método para la regeneración de pequeños puntos dañados en la capa de esmalte en depósitos de acero esmaltado. En este caso, el punto dañado y las regiones adyacentes se granallan con un agente de granallado, en particular corindón, y se desbastan para obtener una mejor adherencia. Los puntos dañados tratados de este modo se recubren con una capa superior metálica (y, por tanto, no con el material original) mediante un proceso de pulverización térmica, por lo que la superficie de la capa de esmalte no se funde. Los procesos de pulverización, llama, arco eléctrico, detonación o plasma pueden usarse como portadores de energía para fundir el material aditivo. Posteriormente, los poros de esta capa superior microporosa se sellan mediante mecanizado mecánico o selladores de poros. En este caso, también es un método de reparación complejo, en particular debido a la fusión.

También se conocen métodos de reparación basados en inducción. En el documento WO 2015/055822 A1, entre otras cosas, se describe la reparación de un componente completamente esmaltado o parcialmente esmaltado, reparándose directamente en el sitio de instalación, es decir, sin desmantelar y volver a ensamblar. Los puntos dañados a tratar en el esmalte de las piezas industriales o bienes de consumo se limpian mecánica y/o químicamente y se retira la contaminación. Posteriormente, se aplica un compuesto de esmalte al punto a reparar y se funde inductivamente y rápidamente y se horneó inmediatamente localmente. El inductor puede diseñarse como un dispositivo portátil y se mueve manualmente sobre la superficie de la pieza de trabajo. El tamaño del inductor está diseñado para ser flexible y adaptable al punto correspondiente a tratar. Sin embargo, no hay pretratamiento térmico de los defectos, por ejemplo por un láser, pero puramente mecánica o químicamente. Además, el esmaltado tiene lugar sobre una base de inducción y no con el uso de un láser. De forma desventajosa, debido a la forma en que el inductor funciona debido a las pérdidas de corriente de Foucault generadas en el sustrato, el método no puede adaptarse individualmente a cada material y a la composición de color del esmalte. Más bien, debido a las composiciones consistentemente diferentes del material, las capas de esmalte dispuestas sobre la misma se calientan de una manera relativamente incontrolada a partir del sustrato.

Además, los métodos de reparación tienen deficiencias significativas en términos de pérdidas de energía que ocurren, ya que la entrada de energía no es suficiente con grosores de pared más gruesos de los sustratos, y se produce una migración de calor en el sustrato y las capas de esmalte suprayacentes. No es posible enfocar el haz de calor en un punto específico, lo que significa que por razones de controlabilidad, solo se pueden considerar grosores de pared más delgados para este método de reparación. Si los grosores de pared de los sustratos son demasiado bajos, es probable el sobrecalentamiento local del sustrato, lo que da como resultado tanto la distorsión del componente como las grietas por tensión. Por otro lado, los grosores de pared más altos requieren que las fuentes de inductor tengan un alto valor de conexión, lo que a su vez tiene un efecto negativo sobre la salud ocupacional y la seguridad en términos de la interacción del campo magnético con personas que, por ejemplo, tienen un marcapasos, lo que hace que el uso simple del método de reparación sea problemático. Además, en el caso de mayores grosores de pared, los altos valores de conexión requeridos para esto no son adecuados para el trabajo de reparación móvil.

Por lo tanto, sería altamente deseable proporcionar un método de reparación que esté diseñado para que pueda llevarse a cabo directamente en el sitio y puede ajustarse individualmente al material correspondiente. Además, el calentamiento extenso y costoso del punto tratado debe dispensarse con y objetos esmaltados con mayores grosores de pared también deben ser reparados. Además, debe garantizarse el uso móvil del método de reparación.

El objeto es proporcionar un método de reparación que supere las desventajas de la técnica anterior.

En el proceso, los defectos, incluidas las capas gruesas de esmalte y los sustratos dispuestos debajo, deben repararse localmente, de forma directa, ahorrando tiempo, de manera eficaz y sin pérdida de energía. Se debe evitar la formación de grietas y líneas de tensión; en cambio, debe hacerse posible una impresión general homogénea de los defectos reparados.

Además, el método de reparación debe implementarse por medio de un dispositivo transportable y compacto provisto para este propósito.

Según la invención, el objeto se logra mediante la reparación de al menos un defecto en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámico según la reivindicación 1, en donde el vidrio o el recubrimiento cerámico de vidrio se dispone sobre un sustrato metálico o cerámico. Además, el objeto se logra según la invención mediante la reparación de defectos sobre la superficie del sustrato metálico o cerámico. Las realizaciones ventajosas de la invención se dan en las reivindicaciones dependientes.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un método para reparar al menos un defecto en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámico sobre un sustrato metálico o cerámico que incluye la superficie del sustrato, comprendiendo el método según la invención los siguientes pasos del método: la aplicación de material de recubrimiento al al menos un defecto mediante un método de recubrimiento, la eliminación del exceso de material de recubrimiento que sobresale, el secado del material de recubrimiento aplicado y la cocción del material de recubrimiento aplicado con la entrada de calor. El horneado implica las siguientes etapas: Una primera entrada de calor enfocada y de alta energía mediante irradiación con láser con una fusión asociada del punto de radiación y una segunda entrada de calor de baja energía, posterior y posterior, con enfriamiento continuo controlado del punto de radiación.

Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de reparación por láser para reparar defectos en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámico sobre un sustrato metálico o cerámico que incluye la superficie del sustrato, en donde el sistema de reparación por láser según la invención comprende al menos un dispositivo pivotante intercambiable, un dispositivo de irradiación térmica intercambiable y una unidad de suministro de energía. El sistema de reparación por láser está dispuesto de forma desmontable sobre la capa de esmalte y el dispositivo de irradiación de calor está dispuesto de forma móvil y desmontable en el dispositivo pivotante. Además, el dispositivo de irradiación de calor comprende al menos un cabezal de mecanizado láser intercambiable y al menos un láser intercambiable. El dispositivo pivotante tiene al menos dos posiciones para colocar el dispositivo de irradiación de calor, una primera posición correspondiente a una posición de reposo y una segunda posición correspondiente a una posición de mecanizado en la parte superior del defecto.

En una realización, se usan sustratos metálicos o cerámicos como sustratos, que también se denominan materiales portadores. En una realización adicional, se utilizan como sustratos metales esmaltables, aleaciones metálicas o láminas metálicas como aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio, láminas de acero de bajo contenido en carbono, cobre, oro, plata, platino, aceros inoxidables, hierro fundido o vidrios. En una realización, las capas de esmalte aplicadas a los sustratos como capas horizontales comprenden al menos una capa de esmalte base que está en contacto directo con el sustrato, y al menos una capa de esmalte superior que se aplica al esmalte base. En una realización, los objetos esmaltados tienen una pluralidad de capas de esmalte. Debido a los óxidos adhesivos que contiene, el esmalte base sirve para adherir la capa de esmalte a la superficie del sustrato. En una realización, en condiciones específicas, por ejemplo, si el sustrato se recubre con níquel de antemano, el esmalte base se puede usar directamente como el esmalte directo.

Según la invención, la superficie del objeto esmaltado se entiende que significa la capa de esmalte superior más externa. La capa de esmalte base también se denomina más abajo el esmalte base, la capa de esmalte superior también se denomina más abajo del esmalte superior.

En una realización, una composición típica para un esmalte base comprende un 34 % de bórax, un 28 % de feldespato, un 5 % de fluorita, un 20 % de cuarzo, un 6 % de sosa, un 5 % de nitrato sódico y entre un 0,5 y un 1,5 % de óxido de cobalto, manganeso y níquel.

En una realización, una composición típica para un esmalte superior comprende 23 % de bórax, 52 % de feldespato, 5 % de fluorita, 5 % de cuarzo, 5 % de sosa, 25 % de nitrato sódico, 0,5 a 1,5 % de óxido de cobalto, manganeso y níquel, y 6,5 % de criolita. En una realización adicional, en el proceso de producción posterior se añaden de aproximadamente el 6 a aproximadamente el 10 % de opacificantes como óxido de estaño, silicatos de titanio y trióxido de antimonio, así como óxidos de color.

En el contexto de la invención, los defectos también se denominan defectos, puntos defectuosos, deficiencias o puntos a tratar. Los defectos pueden aparecer o penetrar en la superficie del objeto esmaltado (principalmente en el esmalte superior), en las capas de esmalte de la base y/o del esmalte superior, y/o incluso hasta la superficie del sustrato. Además, los fenómenos de corrosión pueden producirse en el sustrato o en su superficie como defectos. Por el contrario, las regiones del objeto esmaltado en las que no hay defectos se denominan intactas.

A continuación se describe el método de reparación según la invención para un ciclo. Las etapas individuales del método se suceden directamente.

En una realización preferida, el método de reparación tiene al menos un ciclo, un ciclo que comprende la aplicación de material de recubrimiento (en lo sucesivo también denominado recubrimiento) al al menos un defecto y el posterior horneado mediante un láser (en lo sucesivo también denominado irradiación). Las otras etapas de pre y postratamiento no son absolutamente necesarias. En una realización adicional, es posible una combinación o ejecución repetida de las etapas en sucesión para lograr el mejor éxito posible de la reparación.

En una realización, la detección del al menos un defecto tiene lugar antes de que se aplique el método de reparación según la invención. Esta prueba puede detectar defectos y la calidad superficial de la capa de esmalte. La extensión del tratamiento posterior y la posición de los defectos en los objetos esmaltados pueden así reconocerse ventajosamente, de modo que la reparación según la invención puede llevarse a cabo rápidamente y de forma selectiva.

Los defectos en las capas de esmalte o los sustratos subyacentes a menudo se pueden reconocer a simple vista, dependiendo de la incidencia de luz. En una realización preferida, la detección de al menos un defecto tiene lugar por medio de una prueba óptica y/o eléctrica. En una realización preferida, la prueba óptica comprende una inspección visual. En una realización preferida, la prueba eléctrica comprende una prueba de alta tensión según la norma DIN EN 14430. En una realización, la prueba de alta tensión se lleva a cabo según la norma DIN EN 14430 a una corriente continua de 20 kV. En una realización alternativa, la prueba eléctrica comprende una prueba de baja tensión según la norma DIN EN ISO 8289.

En una realización preferida, la detección de al menos un defecto se lleva a cabo antes de la aplicación del material de recubrimiento con posterior cocción y/o después de la aplicación del material de recubrimiento con posterior cocción para fines de control.

En una realización preferida, tiene lugar un pretratamiento mecánico y/o químico y/o térmico de al menos un defecto. De esta manera, en particular, los contaminantes en la superficie del al menos un defecto se eliminan ventajosamente. El intervalo intacto que rodea el defecto correspondiente también puede limpiarse. El pretratamiento mecánico y/o químico libera ventajosamente el defecto de la contaminación.

En una realización, el pretratamiento mecánico comprende el esmerilado y/o fresado, que también hace accesibles las regiones del defecto que están alejadas de la superficie, lo que es especialmente ventajoso en el caso de defectos más profundos, que también pueden estar presentes en el sustrato. En una realización, el pretratamiento químico comprende el grabado local y/o el desengrasado del defecto. Además, el pretratamiento comprende un secado posterior del defecto.

En una realización adicional, el pretratamiento de al menos un defecto comprende un pretratamiento térmico en el que tiene lugar el precalentamiento. En una realización, el precalentamiento del objeto esmaltado tiene lugar a una temperatura constante, preferiblemente entre 20 °C y 30 °C. En una realización, el pretratamiento térmico se evapora específicamente contaminantes tales como partículas superficiales. En una realización, el pretratamiento térmico se implementa mediante un proceso láser térmico usando un rayo láser. Esto crea de forma ventajosa una estructura superficial definida del al menos un defecto. Además, el proceso láser térmico se usa ventajosamente para producir una base inicial homogénea para el al menos un defecto de manera dirigida. Para este fin, en una realización, el defecto se define en un patrón homogéneo, donde se eliminan los productos de contaminación y/o reacción en la base del defecto. En una realización, se usa una densidad de potencia más baja para el pretratamiento térmico por medio de un láser que para el método de reparación posterior. El tratamiento térmico se lleva a cabo en el objeto esmaltado a partir de

En una realización, el al menos un defecto se llena (también denominado más abajo como recubrimiento) con material de recubrimiento. Según la invención, se usa un polvo de esmalte molido finamente o un esmalte de esmalte como material de recubrimiento que se introduce en el defecto o se aplica al defecto. En una realización preferida, el material de recubrimiento tiene la misma composición y las mismas propiedades que el material intacto del objeto esmaltado. En una realización, el material de recubrimiento tiene la misma composición y las mismas propiedades que la al menos una capa de esmalte superior intacta y/o la al menos una capa de esmalte base intacta. En una realización alternativa, el material de recubrimiento tiene una composición y propiedades que difieren del material intacto del objeto esmaltado. En una realización adicional, el material de recubrimiento tiene la misma composición y la misma propiedad o composición diferente y propiedades diferentes como sustrato subyacente.

En una realización, el material de recubrimiento se aplica al menos un defecto usando un método de recubrimiento. En una realización preferida, el método de recubrimiento se selecciona entre un método de pulverización, un método de cepillado, un método de rasqueta, un método de fundición, un método de inundación, un método de inmersión, un método de serigrafía y/o un método de pulverización. En una realización, el método de recubrimiento se selecciona dependiendo de la accesibilidad del objeto esmaltado a tratar. Por ejemplo, la pulverización tiene lugar en superficies esmaltadas fácilmente accesibles, mientras que el vertido tiene lugar en cavidades esmaltadas poco accesibles.

En una realización, el material de recubrimiento se aplica al defecto a reparar mediante un sistema de recubrimiento.

Según la invención, se retira el exceso de material de recubrimiento situado sobre la superficie del objeto esmaltado. El exceso de material de recubrimiento se elimina mecánicamente, por ejemplo tirando de un objeto tal como una escobilla o una cuchilla. Según la invención, el defecto provisto del material de recubrimiento se seca a continuación. Esto se hace en aire o con el suministro de calor.

En una realización, el precalentamiento de las regiones de borde del al menos un defecto tiene lugar por un rayo láser desenfocado. En comparación con el rayo láser enfocado, el rayo láser desenfocado irradia un área más grande del objeto esmaltado con una intensidad general más baja y, en consecuencia, una densidad de potencia más baja. Al precalentar las regiones de borde con un rayo láser desenfocado, se evitan ventajosamente grietas en las regiones de borde del sitio de reparación reduciendo las tensiones térmicas a través del calentamiento más lento con más incluso distribución de calor y enfriamiento más lento.

Según la invención, el material de recubrimiento aplicado al menos un defecto se hornea con la entrada de calor. Según la invención, el horneado del material de recubrimiento tiene lugar (también denominado irradiación o fusión) por medio de la entrada de calor. La entrada de calor tiene una primera entrada de calor enfocada y de alta energía y una segunda entrada de calor desenfocada. Según la invención, la primera entrada de calor se garantiza mediante un láser y la segunda entrada de calor por un láser o un inductor. Esto da como resultado de forma ventajosa la curación directa y local del al menos un defecto.

Según la invención, el horneado del material de recubrimiento aplicado al defecto con la entrada de calor comprende dos etapas.

El horneado según la invención comprende una primera entrada de calor de alta energía enfocada por irradiación láser con una fusión asociada del punto de radiación y, por lo tanto, la región del defecto cubierta por el rayo láser. El láser puede usarse ventajosamente para lograr un escaneo rápido sobre la superficie con una entrada de energía elevada asociada para un calentamiento eficiente de la muestra y la fusión del defecto. Sin embargo, la radiación térmica asociada, que también puede producirse en las capas de esmalte intactas que rodean el punto defectuoso e incluso en el sustrato, puede causar una formación de grietas en las capas de esmalte.

Por tanto, el proceso de horneado de acuerdo con la invención comprende una segunda entrada de calor de baja energía desenfocada después de la primera entrada enfocada de alta energía de calor, con enfriamiento continuo controlado del punto de radiación. La segunda entrada de calor desenfocada tiene una densidad de potencia menor que la primera entrada de calor de alta energía enfocada. Como resultado de la segunda entrada de calor desenfocada, un área más grande del objeto esmaltado se irradia con una intensidad general más baja y, en consecuencia, una densidad de potencia más baja en comparación con el primer rayo láser enfocado que tiene una entrada de calor de alta energía. Ventajosamente, la muestra calentada en la primera etapa no se enfría abruptamente, pero de manera uniforme y lenta.

Según la invención, la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada se lleva a cabo mediante irradiación con láser o inductivamente.

En una realización, como resultado de la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada, la región definida o completa del defecto se irradia con un rayo láser desenfocado sobre un área relativamente grande. Durante el desenfocamiento del rayo láser, tiene lugar una reducción de potencia en forma de una curva de enfriamiento regulada por potencia. La muestra calentada por la primera entrada de calor enfocada y de alta energía no se enfría de forma ventajosa, pero de una manera controlada, continua y lenta por la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada posterior con un rayo láser desenfocado. Además, el tratamiento por medio de la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada por medio de irradiación láser da como resultado ventajosamente un tratamiento local, concentrado y limitado del defecto tratado con un efecto profundo. El enfriamiento más lento causado por el rayo láser desenfocado reduce las tensiones térmicas e impide ventajosamente la formación de grietas.

En una realización adicional, la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada provoca que una región grande del defecto se irradie inductivamente sobre un área grande. Con la inducción, el calor se genera mediante pérdidas de corriente de Foucault directamente en el sustrato (no en la superficie de las capas de esmalte o en las capas de esmalte como es el caso con tratamiento con láser) e irradia hacia arriba en las capas de esmalte superiores. El tratamiento térmico inductivo es particularmente ventajoso en el caso de defectos más grandes. En una realización, la profundidad de penetración del campo electromagnético es dependiente de la frecuencia y la temperatura. La profundidad de penetración de la radiación de inducción se establece de tal manera que no tenga lugar más entrada de energía con la disipación de calor asociada que la requerida para el defecto individual. El tratamiento térmico controlado limita ventajosamente la disipación de calor en el material intacto hasta un mínimo. En una realización, los parámetros del método que pueden variarse para la inducción comprenden la potencia y/o el tiempo de exposición y/o la secuencia de movimientos del inductor con respecto a la velocidad, la dirección y la curva oscilante. Ventajosamente, la irradiación inductiva a través de la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada da como resultado un tratamiento uniforme y uniforme del defecto sin la formación de grietas. En una realización, la entrada de calor tiene lugar mediante irradiación inductiva a través de un inductor.

En una realización alternativa, la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada tiene lugar por medio de irradiación láser e inductivamente. Esta combinación de irradiación con láser e inducción combina ventajosamente las características del tratamiento con láser e inducción de modo que el resultado del tratamiento deseado se pueda establecer de manera dirigida y las ventajas respectivas de ambos métodos se pueden usar eficazmente. Dado que el calor se genera en la capa de esmalte mediante la irradiación con láser y el calor se genera en el sustrato por el tratamiento inductivo, ventajosamente no se deforma el objeto esmaltado debido a la tensión térmica sobre el sustrato. Además, el efecto de profundidad de la entrada de calor se puede combinar con un tratamiento de gran área y, por tanto, se puede evitar la formación de grietas. La inercia de los materiales también es menor, como resultado de lo cual el horneado puede regularse de forma ventajosa de manera más efectiva.

En una realización alternativa adicional, el defecto a tratar se calienta puramente por inducción mediante la entrada de calor para hornear el material de recubrimiento correspondiente. Para este fin, el dispositivo de irradiación de calor del sistema de reparación por láser comprende al menos un inductor.

El defecto tratado, reparado se enfría después del horneado.

En una realización, después de hornear el material de recubrimiento, la comprobación se lleva a cabo como una comprobación de calidad del defecto tratado, reparado. Esto se hace de forma análoga a la detección del al menos un defecto. En una realización, la comprobación de los defectos tratados, reparados se lleva a cabo utilizando una comprobación óptica y/o eléctrica.

En una realización, cuando la detección del defecto mecanizado determina que el defecto tratado, reparado se ha conectado homogéneamente al intervalo intacto del objeto esmaltado y/o parece estar libre de grietas, el método de reparación se completa. En una realización adicional, si la detección del defecto mecanizado determina que el defecto tratado, reparado no parece homogéneo y/o libre de grietas (por ejemplo, debido a su profundidad o su diámetro), En una realización preferida, las etapas individuales del método pueden repetirse varias veces en sucesión, dependiendo del defecto y el éxito del tratamiento. Ventajosamente, los parámetros del método individuales pueden adaptarse o corregirse según se requiera.

En una realización preferida, el polvo de esmalte o esmalte finamente molido diseñado como material de recubrimiento tiene tamaños de grano en el intervalo de 0,35 pm a 160 pm, preferiblemente de 0,50 pm a 70 pm, muy preferiblemente de 18 pm a 50 pm. El polvo de esmalte finamente molido o el deslizamiento del esmalte de estas magnitudes da como resultado, de forma ventajosa, una fusión de área relativamente grande en el método de horneado posterior, la fusión también puede tener lugar con un diámetro de rayo láser pequeño. Además, el polvo de esmalte molido finamente o el esmalte de esmalte permite ventajosamente que los defectos se llenen mejor con el polvo de esmalte o el deslizamiento del esmalte y la posterior eliminación del polvo de esmalte saliente o el deslizamiento del esmalte. Debido al grado fino de esmerilado, la densidad de empaquetamiento del polvo de esmalte o el deslizamiento del esmalte también aumenta de forma ventajosa.

En una realización, además de la composición química y el grado de trituración, se introduce al menos una carga en la formulación del esmalte para optimizar el material de recubrimiento. La al menos una carga se usa para producir volumen en el punto de defecto a tratar para la reparación. Además, la al menos una carga optimiza ventajosamente tanto la contracción como el riesgo de agrietamiento de la masa fundida en el punto de defecto a reparar y asegurar un acoplamiento eficaz del rayo láser en el punto de defecto a reparar. En una realización, la carga se selecciona de partículas de metal en polvo, polvo de metal, polvo de óxido de metal, cerámica y/o partículas de metal-cerámica.

En una realización, en caso de daño más profundo al objeto esmaltado, en particular en caso de daño al sustrato o a la superficie del sustrato, el defecto en el sustrato se repara al grabar hacia el sustrato. Posteriormente, el defecto se llena con el material que faltó. En una realización, el relleno del material del defecto en un sustrato metálico tiene lugar a través de la introducción de la carga. En una realización, el relleno de material del defecto es seguido por un proceso de fusión que se implementa preferiblemente mediante una entrada láser térmica. Posteriormente, por medio del método según la invención, el defecto tratado se cubre con polvo de esmalte o deslizamiento de esmalte, y este polvo o deslizamiento se hornean con la entrada de calor. El llenado del material por medio del relleno y el proceso posterior se repiten y se llevan a cabo hasta que el defecto se llena completamente. En una realización, hay un sistema multicapa.

En una realización preferida, el sistema de reparación por láser está dispuesto de forma desmontable sobre el objeto esmaltado. En una realización, el láser está dispuesto de forma móvil en un dispositivo de sujeción. Por tanto, el láser puede ser ventajosamente fácil de manejar y transportar. En una realización, el dispositivo de sujeción está diseñado como un sistema de reparación por láser. En una realización, el sistema de reparación por láser se coloca en el objeto esmaltado en las proximidades del defecto correspondiente a tratar.

En una realización preferida, el sistema de reparación por láser comprende al menos un dispositivo pivotante, un dispositivo de irradiación de calor y una unidad de suministro de energía. En una realización preferida, el dispositivo de irradiación de calor está dispuesto de forma móvil y desmontable en el dispositivo pivotante. En una realización, la unidad de suministro de energía comprende al menos un convertidor y/o una unidad de control.

En una realización preferida adicional, el sistema de reparación por láser comprende un sistema de recubrimiento que tiene un suministro de material de recubrimiento. En una realización, el sistema de recubrimiento se une al dispositivo pivotante y se puede mover por medio de raíles de rodadura y/o rieles de guía en el dispositivo pivotante en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal con respecto al objeto esmaltado. En una realización, el sistema de recubrimiento se coloca sobre el defecto a mecanizar durante la aplicación del material de recubrimiento. En una realización, el sistema de recubrimiento está diseñado como un sistema de pulverización. En una realización, el sistema de recubrimiento está diseñado para ser intercambiable. Por tanto, el método de recubrimiento puede adaptarse ventajosamente a la forma del objeto esmaltado a tratar.

En una realización preferida adicional, el sistema de reparación por láser comprende un dispositivo de pretratamiento que comprende un pretratamiento del defecto antes del recubrimiento y la posterior cocción del material de recubrimiento por el láser. En una realización, el dispositivo de pretratamiento comprende unidades de limpieza mecánicas y químicas. En una realización, el dispositivo de pretratamiento comprende una trituradora y/o un cortador de fresado y/o dispositivos de grabado y/o grabado. En una realización adicional, el dispositivo de pretratamiento comprende un dispositivo térmico. El dispositivo térmico sirve para suministrar calor y está diseñado como una placa de calentamiento y/o inductor y/o láser. En una realización, el láser utilizado para el dispositivo de pretratamiento es el mismo que el utilizado para hornear el material de recubrimiento. El dispositivo térmico también se usa ventajosamente para secar el material de recubrimiento aplicado.

En una realización preferida adicional, el sistema de reparación por láser comprende un sistema de detección. En una realización, el sistema de detección comprende una unidad de prueba de tensión, que tiene una unidad de prueba de alta tensión y/o una unidad de prueba de baja tensión. En una realización, el sistema de detección se usa antes y/o después de la aplicación del material de recubrimiento y la posterior cocción del material de recubrimiento. En una realización, el sistema de detección comprende además un sistema de cámara para control visual.

El dispositivo de irradiación de calor puede intercambiarse ventajosamente, por ejemplo, en el caso de reparaciones. En una realización preferida, el dispositivo de irradiación de calor comprende al menos un cabezal de mecanizado láser y al menos un láser. En una realización alternativa, el dispositivo de irradiación de calor comprende al menos un inductor con una unidad de suministro de energía asociada.

En una realización, el dispositivo de irradiación de calor comprende al menos un cabezal de mecanizado láser y al menos un láser y al menos un inductor con una unidad de suministro de energía asociada.

En una realización preferida, el dispositivo pivotante está diseñado para colocarse sobre el objeto esmaltado, la parte inferior del dispositivo pivotante apunta a la superficie del objeto esmaltado. En una realización, el dispositivo pivotante se usa para colocar el dispositivo de irradiación de calor y, por lo tanto, el cabezal de mecanizado por láser. En una realización preferida, el dispositivo pivotante tiene al menos dos brazos pivotantes en los que se dispone una plataforma. En una realización preferida, el dispositivo de irradiación de calor con láser y cabezal de mecanizado láser unidos está montado en la plataforma. En una realización preferida adicional, la plataforma está diseñada para moverse en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal con respecto al objeto esmaltado por medio de los al menos dos brazos pivotantes.

En una realización preferida, el dispositivo pivotante tiene al menos dos posiciones para colocar el dispositivo de irradiación de calor. En una realización, la plataforma está diseñada para engancharse en al menos dos posiciones, preferiblemente las correspondientes posiciones de extremo exteriores posibles, por medio de los al menos dos brazos pivotantes, por lo que se logra un posicionamiento geométricamente determinado de la plataforma y, por tanto, el dispositivo de irradiación de calor con láser y cabezal de mecanizado láser. Este posicionamiento con alta precisión de repetición permite ventajosamente una buena reproducibilidad de la reparación. Debido al posicionamiento definido del dispositivo de irradiación de calor, es estable y fijado en la posición correspondiente. En una realización preferida, la primera posición del dispositivo pivotante corresponde a la posición de reposo. En una realización preferida adicional, la segunda posición corresponde a la posición de mecanizado, siendo posible que la segunda posición se disponga exactamente encima del defecto.

En una realización, el dispositivo pivotante está fijado sobre la superficie del objeto esmaltado por medio de al menos un medio de fijación. Por tanto, el dispositivo pivotante se asegura ventajosamente en objetos esmaltados orientados de forma plana y oblicua. Debido al soporte estable de los al menos un medio de fijación, el dispositivo pivotante también se fija al revés sobre un objeto esmaltado, por ejemplo, cuando se usa en paneles de techo dañados. En una realización, los al menos un medio de fijación se pueden liberar fácilmente y sin dejar daños en la superficie del objeto esmaltado. En una realización preferida, el al menos un medio de fijación está dispuesto de forma desmontable en la parte inferior del dispositivo pivotante. En una realización, el al menos un medio de fijación está diseñado como un imán y también se denomina base magnética. En una realización, el al menos un imán está diseñado como un electroimán, es decir, es magnetizado cuando se energiza y, por lo tanto, se fija sobre la capa de esmalte en el estado de transporte de corriente y es no magnético y, por lo tanto, se puede desmontar de la capa de esmalte en el estado desenergizado.

En una realización alternativa, los al menos un medio de fijación está diseñado como un dispositivo de succión por vacío.

En una realización, el al menos un medio de fijación está dispuesto en el dispositivo pivotante de tal manera que el dispositivo pivotante se puede colocar en diferentes posiciones de los defectos sobre la superficie del objeto esmaltado y, por lo tanto, ventajosamente también mecanizar los defectos en los bordes de los objetos esmaltados u otras regiones de acceso difícil, tales como curvaturas.

En una realización, el cabezal de mecanizado láser está conectado de forma desmontable al dispositivo de irradiación de calor. El cabezal de mecanizado por láser asume la misma posición que el dispositivo de irradiación de calor. El cabezal de mecanizado láser puede intercambiarse ventajosamente, por ejemplo, en el caso de reparaciones.

En una realización, el cabezal de mecanizado láser es la interfaz del láser a la pieza de trabajo y, por tanto, el objeto esmaltado. En una realización, cuando el láser está en la segunda posición, parte del método de reparación según la invención se lleva a cabo horneando el material de recubrimiento en el defecto por medio de acoplamiento del rayo láser. El área del defecto que está cubierta por el rayo láser se denomina diámetro del rayo láser o mancha de radiación. En una realización, el rayo láser cubre al menos parcialmente el defecto. En una realización, el diámetro del rayo láser corresponde al menos al diámetro del defecto.

En una realización, el láser está conectado de forma desmontable al dispositivo de irradiación de calor. El láser puede intercambiarse ventajosamente, por ejemplo, en el caso de reparaciones o cuando se usa un tipo diferente de láser, por ejemplo con respecto a la longitud de onda y/o la forma de señal. El tipo de láser utilizado depende del defecto a tratar, por ejemplo, en términos de material y capacidad de absorción. En una realización, la profundidad de penetración de la radiación láser se establece de tal manera que la radiación láser no penetre más profundamente en el material de lo necesario para reparar el defecto y, por tanto, se rompe el material intacto.

En una realización, el dispositivo de irradiación de calor tiene protección láser y/o un espaciador. En una realización adicional, el dispositivo de irradiación de calor comprende un pirómetro acoplado a fibra y/o un sistema de cámara.

En una realización preferida, el sistema de reparación por láser según la invención se coloca sobre la superficie del objeto esmaltado y se fija en la primera posición sobre el mismo por medio de los al menos un medio de fijación. En una realización, el cabezal de mecanizado láser dispuesto en el dispositivo de irradiación de calor se mueve posteriormente a la segunda posición mediante el dispositivo pivotante para preestablecer un posicionamiento mecánico del cabezal de mecanizado por láser por medio del sistema de cámara y una cruceta unida en el sistema de cámara. En una realización alternativa, la colocación aproximada del sistema de reparación por láser tiene lugar a través de los hilos del retículo en el sistema de cámara y/o la óptica de enfoque en el cabezal de mecanizado por láser y el posicionamiento fino se lleva a cabo mediante software de reconocimiento de imágenes.

En una realización, un pretratamiento térmico del defecto se lleva a cabo por el láser, como resultado de lo cual se logra una geometría definida para facilitar el horneado posterior del material de recubrimiento. En una realización adicional, el cabezal de mecanizado láser dispuesto en el dispositivo de irradiación de calor se mueve a continuación de vuelta a la primera posición de modo que no está en la manera en que el defecto se llena con material de recubrimiento. Después de que se ha secado el material de recubrimiento y se ha retirado el material de recubrimiento en exceso, el cabezal de mecanizado láser dispuesto en el dispositivo de irradiación de calor se mueve posteriormente a la segunda posición de modo que el material de recubrimiento lleno en el defecto puede hornearse mediante tratamiento térmico del láser. Después de que ha tenido lugar el horneado, el cabezal de mecanizado láser dispuesto en el dispositivo de irradiación de calor se mueve de vuelta a la primera posición, de modo que el punto tratado puede verificarse con respecto al éxito de la reparación. Si no hay deficiencias adicionales, el sistema de reparación por láser puede retirarse de la superficie del objeto esmaltado aflojando el al menos un medio de fijación del objeto esmaltado. Si son necesarias correcciones adicionales, el cabezal de mecanizado láser dispuesto en el dispositivo de irradiación de calor puede moverse a la segunda posición de nuevo o hasta que se ha logrado el éxito para tratar térmicamente el punto tratado de nuevo y/o al material de recubrimiento de cocción que se aplicó adicionalmente.

En una realización preferida, la entrada de calor del método de reparación según la invención tiene lugar a través de un sistema de reparación por láser según la invención. El sistema de reparación por láser se coloca en el objeto esmaltado antes de la detección del al menos un defecto o después de la detección del al menos un defecto o antes del pretratamiento del al menos un defecto o después del pretratamiento del al menos un defecto. En una realización preferida, el sistema de reparación por láser según la invención se retira del objeto esmaltado después de completar el método de reparación exitoso de acuerdo con la invención.

En una realización, se entiende que el láser es el dispositivo con el que se generan rayos láser. En una realización, los parámetros del método se seleccionan de una manera adaptada. En una realización, los parámetros importantes y variables del método de la irradiación con láser con respecto a la propagación y el enfoque de calor comprenden parámetros tales como los materiales del sustrato y esmalte y/o el pretratamiento y/o la selección del tipo láser combinado con el ajuste de la longitud de onda y/o la densidad de potencia y/o el diámetro del haz y/o la duración de la irradiación y/o la duración del pulso (en el caso de láseres operados de manera pulsada).

En una realización, el defecto a tratar se irradia una vez con el láser y se funde, en lo sucesivo también denominado irradiación individual. En una realización adicional, el defecto a tratar se irradia varias veces con el láser y se funde, también denominado a continuación irradiación múltiple. En el caso de una irradiación múltiple, la frecuencia del pulso (intervalo de pulsos temporales) y el número de pulsos también se varían.

En una realización, el láser está adaptado a las propiedades del material tales como la capacidad de absorción del esmalte. En una realización, el láser está diseñado para escribir, cortar y/o mecanizar la superficie. Como resultado, una prescripción del objeto esmaltado puede tener lugar ventajosamente durante la reparación.

En una realización, los láseres de gas o láseres de estado sólido se usan como láseres para el método de reparación según la invención. En una realización, se usa un láser de CO<2>como láser de gas. En una realización, se usa un láser de fibra o un láser de diodo o un láser bombeado por diodo como láser de estado sólido. En una realización preferida, se usa un láser Nd:YAG (láser de granate de itrio-aluminio dopado con neodimio). En una realización adicional, puede usarse cualquier tipo estructural como el láser sin restringirse a una fuente láser específica.

En una realización preferida, la potencia de láser es de 5 W a 200 W, preferiblemente de 5 W a 50 W, muy particularmente preferiblemente de 5 W a 20 W. La potencia de láser se selecciona dependiendo de la composición de material correspondiente y, en particular, del tamaño de grano.

En una realización, la forma de señal del láser es pulsada y/o diseñada como una onda continua (cw). En una realización preferida, la radiación láser del al menos un defecto se lleva a cabo mediante un láser de estado sólido pulsado. En una realización, cuando el láser funciona de manera pulsada, la frecuencia de repetición de pulso es de 1 kHz a 1000 kHz, preferentemente de 20 kHz a 200 kHz. En una realización preferida, cuando el láser funciona de manera pulsada, la duración del pulso es de 9 ns a 250 ns, preferiblemente de 50 ns a 150 ns.

En una realización, la velocidad de alimentación del cabezal de mecanizado por láser depende del tamaño del defecto y está en el intervalo de 5 a 100 mm/s, preferiblemente en el intervalo de 5 a 40 mm/s.

En una realización, el deslizamiento del esmalte tiene un grado de absorción de aproximadamente 65 % a 50 % a una longitud de onda en el intervalo de infrarrojo cercano de 500 nm a 1070 nm.

En una realización preferida, la longitud de onda de la radiación láser para la reparación de las capas de esmalte está en el intervalo de infrarrojo cercano, preferiblemente de 780 nm a 3 pm, particularmente de manera preferible de 800 nm a 1070 nm.

En una realización, es posible en el caso de un recubrimiento para hacer grabado de un modo dirigido sobre una capa de esmalte y fusionarlos con las capas de esmalte subyacentes. En una realización, el láser puede usarse para crear grabado en la superficie de la capa de esmalte. En una realización alternativa, la prescripción de la capa de esmalte mediante grabado láser también es posible sin un método de reparación asociado y/o sin un sistema de reparación por láser asociado.

En una realización, con el posicionamiento del objeto esmaltado a tratar sin cambios, el plano focal se cambia con respecto a la superficie del material del objeto esmaltado. En una realización, para este propósito, el sistema de reparación por láser se mueve en la dirección z a lo largo de la posición vertical con respecto al objeto esmaltado. En una realización preferida, el cabezal de mecanizado láser comprende óptica de enfoque para este propósito para guiar el rayo láser entre el resonador óptico del láser y el cabezal de mecanizado láser. En una realización, la óptica de enfoque comprende al menos un espejo ajustable y/o al menos un brazo articulado y/o al menos una lente, por lo que una mancha de radiación con densidad de potencia variable puede ajustarse automáticamente enfocando y desenfocando en el defecto a tratar. En una realización, el foco óptico de enfoque y/o el desenfoque del rayo láser en el defecto. De esta manera, es ventajosamente posible cambiar entre un haz de láser desenfocado y enfocado, dependiendo del propósito del tratamiento, de manera efectiva en términos de tiempo.

En una realización, los espejos de la óptica de enfoque comprenden al menos un espejo de deflexión y/o al menos un espejo de escáner, diseñados los espejos para poder pivotar con la ayuda de una unidad. En una realización, el accionamiento de los espejos está diseñado como un accionamiento giratorio, como, por ejemplo, como un escáner galvanométrico. En otra realización, el accionamiento del escáner está diseñado como un actuador, como, por ejemplo, un accionamiento piezoeléctrico. En una realización adicional, la óptica de enfoque comprende fibras ópticas tales como fibras de vidrio y/o, por lo que es posible una mayor flexibilidad del sistema de forma ventajosa. Esto significa que el láser también puede servir para su uso móvil.

Alternativamente, para conseguir el sistema de reparación láser con un punto de radiación que sea variable en densidad de potencia mientras el posicionamiento no cambia, el objeto esmaltado debe moverse hacia arriba o hacia abajo en la dirección z a lo largo de la posición vertical relativa al objeto esmaltado.

En una realización, el sistema de reparación láser está diseñado para ser compacto y transportable. En una realización preferida, el sistema de reparación por láser está diseñado para su uso móvil como dispositivo portátil para reparaciones en el sitio. Ventajosamente, el sistema de reparación por láser tiene un tamaño manejable y transportable, como el de una aspiradora o una maleta, con un peso máximo de 20 kg. El sistema de reparación por láser también puede transportarse ventajosamente en la cabina de una aeronave o en un tronco. Debido al diseño compacto y transportable del sistema de reparación por láser, se puede mover manualmente sobre la superficie del objeto esmaltado a tratar. De esta manera, los objetos esmaltados de gran formato con defectos, cuyos objetos son difíciles de transportar, pueden repararse de forma ventajosa “ en el sitio” , es decir, por ejemplo en sitios de construcción.

En una realización, el método de reparación según la invención se lleva a cabo en el objeto esmaltado incorporado que tiene al menos un defecto. Por tanto, el sistema móvil de reparación por láser es lo suficientemente flexible como para tratar los puntos relevantes. En una realización alternativa, el método de reparación según la invención tiene lugar en el objeto esmaltado que tiene al menos un defecto, cuyo objeto está presente individualmente para la reparación y/o el mantenimiento y/o antes del ensamblaje final.

En una realización, mediante el uso del sistema láser para la reparación, también pueden repararse capas de esmalte más gruesas y/o sustratos de los objetos esmaltados, ya que la óptica de enfoque impide específicamente la migración de calor en el material.

En una realización, el método de reparación para los defectos según la invención tiene lugar en relación con el mantenimiento de los objetos esmaltados correspondientes, por lo que la economía aumenta de forma ventajosa al ofrecer una solución completa. Por ejemplo, en el caso de los sistemas o instalaciones de almacenamiento, el tiempo de inactividad se usa efectivamente y el tiempo de inactividad de los sistemas se reduce a un mínimo.

En una realización, la reparación de los defectos según la invención tiene lugar en gran medida libre de grietas, que se hace posible de forma ventajosa por el tratamiento local y directo, así como pasos ajustables de forma flexible sobre el defecto. El número de recubrimientos y/o irradiaciones es variable y también depende, por ejemplo, de la profundidad o del diámetro del defecto a tratar. Los parámetros del método para el recubrimiento y/o la irradiación pueden adaptarse de manera flexible. Además, los gases del sustrato que escapan durante el método de reparación según la invención pueden escapar ventajosamente al exterior, ya que la superficie en la región del defecto tratado está abierta durante el método de reparación, minimizando así poros no deseados, burbujas, grietas o poros. La al menos una capa de esmalte base y/o capa de esmalte superior aplicada se adapta de forma ventajosa a la capa de esmalte base intacta existente y/o capa de esmalte superior en términos de color y/o propiedades superficiales, ya que el esmalte base y/o el esmalte superior utilizado para la reparación tienen la misma composición y propiedades que el esmalte base intacto y/o el esmalte superior. Esto evita ventajosamente la formación de grietas o la formación de líneas de tensión debido a las propiedades del material coincidente, y el punto reparado tampoco es visible.

En una realización, el método de reparación según la invención asegura una conexión de las capas de esmalte al sustrato y, por tanto, una resistencia adhesiva estable. Por tanto, los defectos reparados tienen de forma ventajosa una impresión general homogénea. Además, la adhesión mejorada reduce de forma ventajosa que las capas de esmalte desescamen el sustrato, incluso en las esquinas o bordes. Esto asegura ventajosamente una alta calidad del producto del objeto esmaltado reparado.

Debido a la flexibilidad de los parámetros del método de la radiación térmica usada en términos de propagación de calor y enfocarse mediante el ajuste, por ejemplo, longitud de onda, densidad de potencia y duración de pulsos, una adaptación individual a las propiedades de los objetos esmaltados, tales como composición de material o grosores de pared de los sustratos es ventajosamente posible. Por lo tanto, el método de reparación de acuerdo con la invención asegura ventajosamente un tratamiento eficiente y eficiente en el tiempo, ya que los parámetros del método se seleccionan y controlan específicamente. Además, el proceso de fusión y horneado se puede llevar a cabo de forma ventajosa de un modo de ahorro de energía a través de la entrada de energía dirigida por el láser, en contraste con un horno que calienta todo el objeto esmaltado globalmente y sobre un área grande.

En una realización, el método de reparación según la invención puede usarse directamente después de la fabricación de los objetos esmaltados como un control de calidad y/o directamente en el sitio en el sitio de construcción o en el sitio de ensamblaje.

En una realización, el método de reparación según la invención se aplica a recipientes esmaltados o instalaciones de almacenamiento tales como tanques de almacenamiento o silos. Los silos pueden usarse como instalaciones de almacenamiento para productos agrícolas, agua potable, aguas residuales, así como tanques artificiales de mejoramiento de peces y para su uso en tecnología de biogás. Los silos pueden tener diámetros de hasta 60 m y alturas de hasta 30 m. Los silos de este tamaño están formados por paneles y suelen ensamblarse en el lugar de destino. A menudo, los silos diseñados como depósitos de agua potable también se usan en regiones desérticas, acompañadas por condiciones de temperatura y aire extremas. Además, el ensamblaje en el sitio, por ejemplo, durante la trituración, puede provocar daños y defectos en las instalaciones de almacenamiento esmaltadas, lo que puede resultar en corrosión. Si se producen defectos, estos defectos generalmente solo pueden repararse en el sitio debido a las dimensiones del tamaño.

Además, los paneles esmaltados de gran área en túneles o de subformas pueden tener defectos, por ejemplo, debido a astillas de piedra.

Los defectos en objetos esmaltados u objetos esmaltados en habitaciones, grandes recipientes, instalaciones de almacenamiento, tuberías, signos, piezas industriales, bienes de consumo, recipientes de cocción y aparatos tales como, por ejemplo, recipientes agitados pueden repararse con el método de acuerdo con la invención. Al usar fibras ópticas, el rayo láser también puede adaptarse ventajosamente al objeto y dirigirse a puntos que son difíciles de acceder, tales como curvas en tuberías o esquinas de recipientes.

En una realización adicional, también es posible reparar defectos en capas de vidrio o vidrio, ya que el vidrio tiene propiedades similares a las capas de esmalte. En una realización adicional, en el caso de un recubrimiento, también es posible hacer grabado en vidrio de manera específica y fusionarlos con las capas de vidrio subyacentes.

Para poner en práctica la invención, también es conveniente combinar las configuraciones, realizaciones y características descritas anteriormente de las reivindicaciones según la invención en cada disposición.

Realización

La invención se explicará con más detalle a continuación sobre la base de una realización. La realización se refiere a la reparación por láser de metales laminados esmaltados y está destinada a describir la invención sin restringirla.

La invención se explica con más detalle con referencia a los dibujos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática, no a escala, del sistema de reparación por láser según la invención, cuyo sistema de reparación por láser se coloca en las proximidades de un defecto ilustrativo en un objeto esmaltado,

la figura 2 muestra el sistema de reparación por láser según la invención en una vista desde la parte delantera, con el dispositivo pivotante en la primera posición en la figura 2a y el dispositivo pivotante en la segunda posición en la figura 2b,

la figura 3 es un esquema general para el método de reparación por láser según la invención.

La figura 1 muestra un esquema, no a escala, del sistema de reparación por láser 3 según la invención, cuyo sistema de reparación por láser se coloca en las proximidades de un defecto 2 en un objeto esmaltado1. El sistema de reparación por láser 3 está dispuesto en la superficie del objeto esmaltado 1 por medio de medios de fijación 10. El objeto esmaltado 1 está diseñado en este caso como una lámina de silo esmaltada. Los medios de fijación 10 están diseñados como pies magnéticos. El cabezal de mecanizado láser 6 forma parte del dispositivo de irradiación térmica (no representado en la figura) y se dirige al defecto 2. Como resultado de la disposición en la plataforma del dispositivo pivotante (no mostrado en la figura), el cabezal de mecanizado por láser 6 está diseñado para moverse en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal 13.

La figura 2 muestra el sistema de reparación por láser 3 según la invención, cuyo sistema de reparación por láser tiene un dispositivo pivotante 4 y un dispositivo de irradiación de calor 5, en una vista frontal. El sistema de reparación por láser 3 puede colocarse en la superficie de un objeto esmaltado 1 como, por ejemplo, una placa de silo esmaltada (no mostrada en la figura) a través de dos medios de fijación 10 diseñados como pies magnéticos. Los medios de fijación 10 están diseñados como electroimanes. Además, los medios de fijación 10 son magnéticos en el estado de conducción de corriente y, por lo tanto, pueden fijarse en la superficie de la capa de esmalte del objeto esmaltado 1 y no son magnéticos en el estado sin corriente y, por lo tanto, están diseñados para poder separarse de la capa de esmalte del objeto esmaltado 1. El dispositivo pivotante 4 también tiene una plataforma 11 con cuatro brazos pivotantes 12 dispuestos sobre el mismo. Por medio de los brazos pivotantes 12, la plataforma 11 y el dispositivo de irradiación de calor 5 dispuestos sobre el mismo están diseñados para ser móviles en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal 13. El dispositivo de radiación de calor 5 montado en la plataforma 11 del dispositivo pivotante tiene un cabezal de mecanizado láser 6 que es la interfaz del láser (no mostrado en la figura) unido en el dispositivo de irradiación de calor 5 al objeto esmaltado 1.

La figura 2a muestra el dispositivo pivotante 4 en la primera posición 8, que funciona como posición de reposo. La figura 2b muestra el dispositivo pivotante 4 en la segunda posición 9 que funciona como una posición de mecanizado.

La figura 3 muestra un diagrama general del método de reparación por láser según la invención. En primer lugar, el defecto se detecta 14. Esto se hace usando una prueba de alto voltaje.

Posteriormente, el sistema de reparación por láser según la invención se coloca en 15. Esto se hace por medio de los pies magnéticos, que están unidos al lado inferior del dispositivo pivotante y colocados sobre la superficie de la lámina de silo esmaltada. Los electroimanes se energizan y aseguran que el sistema de reparación por láser esté fijado en la superficie.

Posteriormente, tiene lugar la alineación del láser 16. Para este fin, el cabezal de mecanizado láser se mueve a la posición de mecanizado. La alineación del láser 16 tiene lugar mediante un posicionamiento adecuado del cabezal de mecanizado por láser sobre el defecto. El software de reconocimiento de imágenes y un sistema de cámara con hilos cruzados aseguran el posicionamiento exacto y la alineación del cabezal de mecanizado láser con la localización asociada del defecto. Esto permite un posicionamiento mecánico.

Posteriormente, tiene lugar el pretratamiento 17. Para el pretratamiento mecánico y químico, el dispositivo de irradiación de calor está en la posición de reposo. El pretratamiento mecánico comprende moler el defecto, el pretratamiento químico comprende grabar el defecto. Además, el defecto y la región intacta alrededor del defecto están desengrasados. Para el pretratamiento térmico, el dispositivo de irradiación térmica se mueve a la posición de mecanizado. Con la ayuda del rayo láser del cabezal de mecanizado por láser, los contaminantes se evaporan en la superficie del defecto y la región intacta alrededor de ella.

A continuación, el material de recubrimiento se aplica 18 al defecto. El material de recubrimiento está diseñado como un deslizamiento de esmalte superior y llena completamente el defecto. La composición y las propiedades de la tira de esmalte superior corresponden al esmalte superior de la lámina de silo esmaltada. El deslizamiento del esmalte de los pies se lleva y sobre el defecto usando un sistema de pulverización. Cuando el material de recubrimiento se aplica al defecto 18, el dispositivo de irradiación de calor se mueve a la posición de reposo. El exceso de deslizamiento de esmalte superior, que sobresale por encima de la superficie de la lámina de silo esmaltada, se retira con una cuchilla. Posteriormente, el secado de la parte superior del deslizamiento del esmalte tiene lugar a aproximadamente 80 °C a 100 °C.

Posteriormente, tiene lugar el proceso 19 de horneado de la parte superior de deslizamiento del esmalte. Para este fin, el defecto se irradia con un rayo láser desde el cabezal de mecanizado láser. Para este fin, el dispositivo de irradiación de calor se mueve a la posición de mecanizado. Este es un láser Nd:YAG operado de manera pulsada con una longitud de onda de 1064 nm, una potencia láser de 10 W a 20 W y una duración de pulso de 100 ns.

La comprobación 20 de los defectos tratados, reparados se lleva a cabo posteriormente. Para este fin, el dispositivo de irradiación de calor se mueve de vuelta a la posición de reposo. La comprobación se lleva a cabo de nuevo mediante una prueba de alta tensión. Si la comprobación es exitosa 21 en que se ha restaurado una capa homogénea y no se produjo formación de grietas, el proceso se completa 22. Un ciclo del método de reparación de acuerdo con la invención fue por tanto suficiente para reparar el defecto, es decir, cubrirlo una vez e irradiarla una vez.

Si la comprobación no es exitosa 23, el método de reparación según la invención debe repetirse 24. El recubrimiento y la irradiación pueden repetirse tan frecuentemente como se desee, uno después del otro. Esto continúa hasta que la comprobación es exitosa 21.

Signos de referencia

1 Objeto esmaltado

2 Defecto

3 Sistema de reparación por láser

4 Dispositivo pivotante

5 Dispositivo de irradiación de calor

6 Cabezal de mecanizado láser

7 Rayo láser

8 Primera posición del dispositivo pivotante

9 Segunda posición del dispositivo pivotante

10 Medios de fijación

11 Plataforma

12 Brazo pivotante

Movimiento en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal Detectar el defecto

Colocar en el sistema de reparación por láser

Alineación del láser

Pretratamiento

Aplicar material de recubrimiento

Proceso de horneado

Comprobación

Comprobación exitosa

Proceso completado

Comprobación no exitosa

Repetir método de reparación

Claims

REIVINDICACIONES

i.Método para reparar al menos un defecto en un recubrimiento de vidrio o vitrocerámico, en donde el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico está dispuesto sobre un sustrato metálico o cerámico, y para reparar defectos en la superficie del sustrato metálico o cerámico,

en donde el método comprende las siguientes etapas del método:

-aplicar esmalte en polvo o en barbotina como material de recubrimiento sobre el al menos un defecto usando un método de recubrimiento,

-eliminar el exceso de material de recubrimiento que sobresale,

-secar el material de recubrimiento aplicado,

-hornear el material de recubrimiento aplicado con la entrada de calor, comprendiendo el método las siguientes etapas:

■ una primera entrada de calor de alta energía enfocada por irradiación láser con una fusión asociada del punto de radiación,

■ una segunda entrada de calor de baja energía desenfocada con enfriamiento continuo controlado del punto de radiación, en donde la segunda entrada de calor de baja energía desenfocada tiene lugar mediante irradiación con láser o inductivamente.
2. Método según la reivindicación 1, en donde el método tiene al menos un ciclo, en donde las etapas individuales del método son aplicables múltiples veces en sucesión, dependiendo del defecto y el éxito del tratamiento.
3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además una detección del al menos un defecto antes de la aplicación del material de recubrimiento y/o una comprobación del al menos un defecto tratado después de la cocción del material de revestimiento aplicado,caracterizado por quela detección y/o la comprobación tienen lugar mediante una prueba óptica y/o eléctrica,

-la prueba visual comprende una inspección visual, y

-comprendiendo la prueba eléctrica una prueba de alta tensión según la norma DIN EN 14430 o una prueba de baja tensión según la norma DIN EN ISO 8289.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un pretratamiento mecánico y/o químico y/o térmico del al menos un defecto.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por quela irradiación con láser se lleva a cabo mediante un láser de estado sólido pulsado en el intervalo de infrarrojo cercano de 780 nm a 3 |jm, estando diseñado el láser de estado sólido como un láser de Nd:YAG con duraciones de pulso entre 9 ns y 250 ns y una potencia de láser de 5 W a 200 W.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por quela entrada de calor tiene lugar a través de un sistema de reparación por láser, colocándose el sistema de reparación por láser sobre el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico antes de que el material de recubrimiento se aplique y se retire del vidrio o del recubrimiento vitrocerámico después del horneado.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por queel material de recubrimiento tiene las mismas propiedades que el vidrio con al menos un defecto o el recubrimiento vitrocerámico y está diseñado como una barbotina de esmalte o polvo de esmalte con tamaños de grano de 0,35 a 160 jm .
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado por queel método de recubrimiento se selecciona de un método de pulverización, un método de cepillado, un método de rasqueta, un método de fundición, un método de inundación, un método de inmersión, un método de serigrafía y/o un método de pulverización.
9. Sistema de reparación por láser para reparar defectos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende al menos un dispositivo pivotante intercambiable, un dispositivo de irradiación de calor intercambiable y una unidad de suministro de energía,caracterizado por que

-el sistema de reparación por láser está dispuesto de forma separable sobre el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico,

-el dispositivo de irradiación de calor está dispuesto de forma móvil y desmontable en el dispositivo pivotante,

-el dispositivo de irradiación de calor comprende al menos un cabezal de mecanizado láser intercambiable y al menos un láser intercambiable,

-el dispositivo pivotante tiene al menos dos posiciones para colocar el dispositivo de irradiación de calor, una primera posición correspondiente a una posición de reposo y una segunda posición correspondiente a una posición de mecanizado en la parte superior del defecto, en donde el dispositivo pivotante tiene al menos dos brazos pivotantes en los que está dispuesta una plataforma, estando montado el dispositivo de irradiación de calor en la plataforma y estando diseñada la plataforma para ser móvil por los brazos pivotantes en la dirección xy a lo largo de la dimensión horizontal con respecto al objeto esmaltado entre la primera y la segunda posición y en donde el sistema de reparación por láser está dispuesto de forma separable sobre el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico mediante al menos un medio de sujeción unido al lado inferior del dispositivo pivotante, apuntando el lado inferior del dispositivo pivotante hacia el vidrio o el recubrimiento vitrocerámico.

Sistema de reparación por láser según la reivindicación 9, que comprende además un sistema de recubrimiento y/o un dispositivo de pretratamiento y/o un sistema de detección.

Sistema de reparación por láser según cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10,caracterizado por quedurante la aplicación del material de recubrimiento al al menos un defecto y/o la eliminación del exceso de material de recubrimiento en exceso y/o el secado del material de recubrimiento y/o la detección y/o comprobación y/o el pretratamiento por un láser, el cabezal de mecanizado láser está alineado en la primera posición del dispositivo pivotante y, durante el horneado del material de recubrimiento aplicado con la entrada de calor y/o el pretratamiento térmico, está alineado en la segunda posición del dispositivo pivotante.

Uso de un método de reparación de defectos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y de un sistema de reparación por láser según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 para reparar defectos en contenedores o instalaciones de almacenamiento, revestimiento de salas, tuberías, señales, piezas industriales, bienes de consumo, recipientes de cocina, aparatos y paneles en túneles o trenes subterráneos.