DE10065957A1 - Beschichtungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Bei dem Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut (5) werden zuerst die Oberflächen der Massenteile des Schüttgutes (5) aufgerauht bzw. gereinigt. Anschließend wird auf den einzelnen Massenteilen eine Beschichtung aufgebracht. Während dem Auftragen der Beschichtung befindet sich das Schüttgut in einer rotierenden Trommel (1). Mittels eines nachfolgenden Glättvorganges werden glatte Oberflächen an den einzelnen Teilen des Schüttgutes (5) und eine Verdichtung der Beschichtung erzielt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut gemäss
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Schutz gegen Korrosion werden Massenteile aus Stahl beispielsweise in Form von
Bolzen, Nägeln und Schrauben usw., als Schüttgut mit einer Beschichtung, beispielsweise
aus Zink, unterschiedlicher Dicke versehen.
Das Aufbringen dieser Beschichtung kann, je nach Korrosionsschutzanforderungen,
welche an das fertige Produkt gestellt werden, durch Verfahren wie galvanisches Ver
zinken, mechanisches Plattieren, Feuerverzinken usw. durchgeführt werden.
Als heute weitest verbreitetes Verfahren ist hier das galvanische Verzinken zu nennen.
Dabei werden Massenteile als Schüttgut in den einzelnen Behandlungsstufen in langsam
rotierenden Trommeln durch verschiedene Bäder bewegt.
Durch die notwendige nasschemische Vorbehandlung infolge Metallauflösung, und je
nach Elektrolytzusammensetzung - sauer, alkalisch- sowie durch Wasserzersetzung
infolge niedriger Stromausbeute, kann Wasserstoff entstehen, welcher in das Bauteil ein
diffundieren und speziell bei hochfesten Bauteilen zu Sprödbrüchen - primäre Wasser
stoffversprödung - führen kann. Durch entspröden der Bauteile durch relativ kosten
intensives Tempern, bei dem der Wasserstoff teilweise wieder aus dem Bauteil entweicht,
kann der Effekt der Wasserstoffversprödung teilweise wieder aufgehoben werden.
Durch Weiterentwicklungen auf dem Elektrolyt- und dem Anlagenbausektor sind zwar
diese Verfahren gegenüber früher sehr viel ökologischer geworden, trotzdem sind die
anfallenden Abfallmengen immer noch enorm und führen zu relativ hohen Bauteilkosten.
Aus der US-5 393 346 ist ein Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut
bekannt, bei dem auf das sich in einer drehenden Trommel befindliche Schüttgut ein
flüssiger Überzug durch eine Öffnung in der Trommel auf das Schüttgut aufgesprüht wird.
Anschliessend wird der flüssige Überzug durch eine Erwärmung des Schüttgutes
getrocknet, so dass sich auf den einzelnen Teilen in der Trommel ein Film bildet, der auch
in Ausnehmungen dieser Teile nicht übermässig dick ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umweltfreundliches und preiswertes
1
Beschichtungsverfahren für die Beschichtung von Massenteilen als Schüttgut zu ent
wickeln, bei dem kein schädlicher Wasserstoffeintrag in die einzelnen Teile des Schütt
gutes erfolgt.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt mit einem Beschichtungsverfahren, welches die im
kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.
Während des Beschichtens wird das Schüttgut mit Hilfe der rotierenden Trommel ständig
in Bewegung gehalten, so dass sich die einzelnen Teile des Schüttgutes nie für einen
längeren Zeitraum an der gleichen Stelle berühren. Das Beschichtungsmaterial wird von
einer ausserhalb der Trommel angeordneten Beschichtungsanlage bereitgestellt, in dieser
erhitzt sowie unter einem hohen Druck zerstäubt und dabei auf das Schüttgut
geschleudert. Das Beschichtungsmaterial wird mit einer Geschwindigkeit von beispiels
weise 30 m/sec bis 650 m/sec auf das Schüttgut geschleudert. Beim Beschichten entsteht
auf dem kontinuierlich bewegten Schüttgut eine gleichmässige Beschichtung, deren Dicke
durch verschiedene Prozessparameter wie z. B. Spritzdauer, Abschmelzleistung einge
stellt werden kann. Durch das Erhitzen wird das Beschichtungsmaterial zum Schmelzen
gebracht.
Zum Aufbringen der Beschichtung auf das Schüttgut sind erfindungsgemäss alle
thermischen Spritzverfahren, wie das autogene Flammspritzen mit Draht, das autogene
Flammspritzen mit Pulver, das Kunststoffflammspritzen, das Detonationsspritzen, das
Lichtbogenflammspritzen, das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, das Plasmaspritzen,
das Laserspritzen sowie das Kaltgasspritzen geeignet. Bei dem Beschichtungsmaterial
handelt es sich um einen schmelzbaren Werkstoff, der drahtförmig - beispielsweise Zink
draht - oder pulverförmig - beispielsweise Zinkpulver, Metalllegierungen, Kunststoff oder
Keramiken - vorliegt.
Ein starkes Abkühlen des erhitzten und zerstäubten Beschichtungsmaterials aufgrund
einer grossen Distanz zwischen dem Schüttgut und jenem Bereich der Beschichtungs
anlage, in dem das Beschichtungsmaterial zerstäubt wird, kann beispielsweise dadurch
verhindert werden, indem zweckmässigerweise die Erhitzung des Beschichtungsmaterials
mit einer nahe am Schüttgut angeordneten Spritzpistole der Beschichtungsanlage erfolgt.
Vorzugsweise wird in einem dem Beschichten vorgeschalteten Verfahrensschritt die
Oberfläche des Schüttgutes mittels eines Strahlvorganges aufgerauht und aktiviert. Diese
Aufrauhung und Aktivierung der Oberfläche des Schüttgutes trägt zur besseren Haftung
des Beschichtungsmaterials bei, das beim Beschichten auf das Schüttgut aufgebracht
wird.
Das Schüttgut wird zweckmässigerweise mittels eines Strahlvorganges ausserhalb der
Trommel, beispielsweise in einer Druckluft-, Sandstrahl- oder Schleuderradanlage bei der
feinkörniges Strahlmedium mit hoher Geschwindigkeit auf das Schüttgut geschleudert wird,
aufgerauht. Das Schüttgut weist nach dem Strahlvorgang beispielsweise eine Ober
flächenrauhigkeit von RZ 16-20 µm auf.
Die aufgetragene Beschichtung ist verhältnismässig rauh. Bei Bedarf kann vorzugsweise
in einem dem Beschichten nachgeschalteten Verfahrensschritt die Oberfläche des Schütt
gutes geglättet werden. Dabei wird die verfahrenstypische Rauhigkeit eingeebnet und die
Schicht verdichtet, so dass die Eigenschaften der Beschichtung bezüglich Aussehen und
Korrosionsverhalten verbessert werden.
Besonders hohe Beschichtungsgüten lassen sich erzielen, wenn das Glätten des Schütt
gutes vorteilhafterweise ausserhalb der Trommel in einer Glättvorrichtung mit wenigstens
einem zusätzlichen Hilfsmittel erfolgt. Bei dem Hilfsmittel handelt es sich beispielsweise
um kleine polierte Stahlkugeln mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,3 mm bis 5
mm. Der Behälter des Taumelmischers kann beim Glättvorgang beispielsweise rotieren
oder taumeln. Er kann aber auch zylindrisch ausgebildet und mit einer Förderwendel
bestückt sein, die das zu glättende Schüttgut sowie das Hilfsmittel zum Glätten von einem
einfüllseitigen, ersten Ende zu einem auswurfseitigen, zweiten Ende des Behälters trans
portiert.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben,
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrens
schritte "Aufrauhen/Aktivieren, Beschichten und Glätten" des
erfindungsgemässen Beschichtungsverfahrens
Fig. 2 den Verfahrensschritt "Beschichten";
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritt A wird das Schüttgut 5, bei dem es sich
beispielsweise um stiftförmige Elemente wie Nägel handelt, aufgerauht. Dies geschieht
beispielsweise mittels eines Strahlvorganges in einer nicht dargestellten Druckluft-Sand
strahl- oder Schleuderradanlage, bei der feinkörniges Strahlmedium mit hoher
Geschwindigkeit auf das Schüttgut 5 geschleudert wird. Dieser Strahlvorgang ergibt nicht
nur saubere Oberflächen sondern rauht diese auch auf, damit die beim nachfolgenden
Beschichten aufgebrachte Beschichtung besonders gut haften kann.
Der Verfahrensschritt B betrifft das Beschichten, bei dem beispielsweise ein dem
Korrosionsschutz dienendes, erhitztes und zerstäubtes Beschichtungsmaterial auf die
Oberfläche des Schüttgutes geschleudert wird.
Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, befindet sich das Schüttgut 5 - eine grosse
Anzahl von Nägeln - in einer rotierenden Trommel 1. Eine Rotationsachse 12 der
Trommel 1 ist gegenüber einer Horizontalen unter einem Winkel W von 25° angeordnet.
Die Trommel 1 steht mit einer Antriebswelle 2 einer Antriebsvorrichtung 3 in Verbindung,
die sich koaxial zur Rotationsachse der Trommel 1 erstreckt.
An einem ersten, stirnseitigen Ende 10 weist die Trommel 1 eine Öffnung 4 auf, die der
Zuführung des Schüttgutes 5 in die Trommel 1 und der Entnahme des Schüttgutes 5 aus
der Trommel 1 dient. Ein dem ersten, stirnseitigen Ende 10 gegenüberliegendes zweites,
stirnseitigen Ende 11 der Trommel 1 ist fest mit der Antriebswelle 2 der Antriebs
vorrichtung 3 verbunden. Die Trommel 1 ist aus einem Lochblech gefertigt, dessen nicht
näher dargestellte Löcher beispielsweise einen Durchmesser von ca. 2 mm haben. Der
Abstand der Löcher voneinander beträgt ebenfalls ca. 2 mm.
Die Trommel 1 setzt sich aus zwei unterschiedlich grossen konischen Abschnitten
zusammen, wobei sich ein in Bezug auf die Länge der Trommel 1 grösserer Abschnitt in
Richtung Antriebsvorrichtung 3 hin verjüngt. Ein kleinerer Abschnitt verjüngt sich zum
ersten, stirnseitigen Ende 10 der Trommel 1 hin und ist von der, eine grosse lichte Weite
aufweisenden, Öffnung 4 begrenzt.
Um eine Konzentration des Schüttgutes 5 in Ecken der Trommel 1, aufgrund der bei der
Rotation auf das Schüttgut 5 einwirkenden Fliehkraft, verhindern zu können, verjüngt sich
vorzugsweise die Aufnahmekammer der Trommel 1 zumindest zum zweiten, stirnseitigen
Ende 11 hin im wesentlichen konisch. Insbesondere bei grossen Schüttgutmengen ist
günstigerweise die Trommel 1 derart ausgebildet, dass sie sich ebenfalls, allerdings nur
teilweise zum ersten, stirnseitigen Ende 10 hin konisch verjüngt. Die lichte Weite der
Öffnung 4 an dem ersten, stirnseitigen Ende verringert sich dabei etwas.
Eine gute Beschickung der Trommel mit dem Schüttgut, bzw. eine gute Entnahme des
Schüttgutes aus der Trommel wird erreicht, indem die Rotationsachse der Trommel vor
zugsweise unter einem Winkel von 1° bis 90°, insbesondere zwischen 20° und 30°, zu
einer Horizontalen angeordnet ist.
Das sich in einer Aufnahmekammer 9 der Trommel 1 befindliche Schüttgut 5 befindet sich
während des Beschichtens in ständiger Bewegung. Die Spritzpistole 6 ist ein Teil einer
Beschichtungsanlage 8. Innerhalb der Spritzpistole 6 wird das Beschichtungsmaterial
erhitzt sowie unter hohem Druck zerstäubt und auf das zu beschichtende Schüttgut
geschleudert. Die Spritzpistole 6 ist - abhängig von der Neigung der Trommel 1 und der
Grösse der Öffnung 4 in der Trommel 1 - knapp ausserhalb der Trommel 1 vor der
Öffnung 4 angeordnet oder ragt beispielsweise in diese Öffnung 4 hinein. Über eine
Grundplatte 13 und einen Steher 14 stützt sich die Beschichtungsanlage 8 an einer nicht
dargestellten Oberfläche eines Untergrundes ab. Mit einem Handlingssystem kann die
Spritzpistole 6 während dem Beschichten bewegt werden.
Die Fig. 1 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt C - das Glätten -, der dem zweiten Ver
fahrensschritt B - dem Beschichten - nachgeschaltet sein kann. Das aufgetragene
Beschichtungsmaterial sorgt für eine rauhe Oberfläche an den einzelnen Teilen des
Schüttgutes 5. Diese Oberfläche wird nach dem Beschichten in einer nicht dargestellten
Glättvorrichtung geglättet und verdichtet. Dies trägt zur Verbesserung der Schicht
eigenschaften und der optischen Erscheinung derselben bei. Das Glätten erfolgt ausser
halb der Trommel 1 in einem Behälter der Glättvorrichtung zusammen mit einem nicht
dargestellten Hilfsmittel in Form von polierten Stahlkugeln. Der Behälter führt beim Glätt
vorgang beispielsweise eine rotierende oder taumelnde Bewegung aus. Die in Fig. 1 dar
gestellten Verfahrensschritte A, B und C können durch Integration in einer oder in zwei
Anlagen durchgeführt werden. Ebenso können die Verfahrensschritte B und C gleichzeitig
oder alternierend ausgeführt werden.
Claims (6)
1. Beschichtungsverfahren für Massenteile als Schüttgut (5) bei dem die Oberfläche
der Massenteile mit einer Beschichtung versehen wird, die mit Hilfe eines
thermischen Beschichtungsprozesses aufgetragen wird, bei dem eine rotierende
Trommel (1), der Aufnahme des Schüttgutes (5) dient, das von einer ausserhalb
der Trommel (1) angeordneten Beschichtungsanlage (8) durch eine Öffnung (4) in
der Trommel (1) hindurch beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das
Beschichtungsmaterial vor dem Beschichten des Schüttgutes (5) von der
Beschichtungsanlage (8) erhitzt wird.
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Erhitzung des Beschichtungsmaterials mit einer Spritzpistole (6) der
Beschichtungsanlage (8) erfolgt.
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
dem Beschichten vorgeschalteten Verfahrensschritt die Oberfläche des Schütt
gutes (5) mittels eines Strahlvorganges aufgerauht und aktiviert wird.
4. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strahlvorgang ausserhalb der Trommel (1) in einer Druckluft-, Sandstrahl- oder
einer Schleuderradanlage erfolgt.
5. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass in einem dem Beschichten nachfolgenden Verfahrensschritt die
Oberfläche des Schüttgutes (5) geglättet wird.
6. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Glätten ausserhalb der Trommel (1) in einer Glättvorrichtung mit zusätzlichen
Hilfsmitteln zum Glätten erfolgt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |