DE2539880A1 - Synthetic coating by whirl sintering - inductively heats workpieces in fluidization process with fined grained synthetic powder - Google Patents

Abstract

The process is for the production of synthetic coating by whirl sintering, on metallic work pieces. The work pieces are heated to a temperature above the melting temperature of the synthetic, and are then covered in a fluidization bed of finely grained synthetic powder. The work pieces (8) are heated inductively (7). The process takes place in a container, which is divided by a gas permeable intermediate floor into a lower gas inlet chamber and an upper whirl chamber. An induction coil (10) surrounds the container (1) near the whirl chamber (4). The coil is connected to a HF-resp. MF generator (11). The container consists of an electrically insulated material in the rea of the induction coil. The generator has an adjustable frequency and output.

Description

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffüberzügen durch Wirbelsintern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffüberzügen auf metallischen Werkstücken durch Wirbelsintern, bei welchem die Werkstücke auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Kunststoffes erhitzt und in einer Wirbelschicht aus feinkörnigem Kuns-tstoffpulver beschichtet werden, sowie eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.Process for the production of plastic coatings by fluidized bed sintering The invention relates to a method for producing plastic coatings metallic workpieces by vortex sintering, in which the workpieces on a Temperature above the melting temperature of the plastic and heated in a fluidized bed be coated from fine-grain plastic powder, as well as a device for Exercise of the procedure.

Beim Wirbelsintern wird Preßluft oder ein inertes Gas durch einen gasdurchlässigen Boden in das darüber liegende Kunststoffpulver geleitet. Unter der Einwirkung des von unten kommenden Gasstromes steigt das Kunststoffpulver bis zu einer Höhenausdehnung von maximal 100%, gerät in eine turbulente Belegung und nimmt einen flüssigkeitsähnlichen Charakter an. In die dermaßen hergestellte Wirbelschicht wird das auf eine Tomreratur zwischen 200 und 400°C erhitzte Werkstück getaucht, wobai der pulverisierte Kunststoff auf dem Werkstück eine schützende und gut haftende Sinterschicht bildet. Die Vorteile einer derartigen Sinterschicht gegenüber anderen Schutzüberzügen sind eine wesentlich bessere Kantenüberdeckung und ein geringer Zeitaufwand bei Vermeidung von Lösungsmlttelverlusten.In the case of fluidized bed sintering, compressed air or an inert gas is passed through a gas-permeable soil passed into the plastic powder above. Under the action of the gas stream coming from below causes the plastic powder to rise to a height expansion of a maximum of 100%, gets into a turbulent occupancy and takes on a liquid-like character. In the fluidized bed produced in this way the workpiece heated to a temperature between 200 and 400 ° C is immersed, wobai the powdered plastic on the workpiece a protective and well-adhering Forms a sintered layer. The advantages of such a sintered layer over others Protective coatings are a much better edge coverage and a lower one Expenditure of time in avoiding loss of solvent.

Dünnwandige oder kleine Werkstücke mit geringer Wärmekapazität lassen sich Jedoch nur schwer wirbelsintern, da sie rasch abkühlen und nicht genügend Kunststoffpulver annehmen.Leave thin-walled or small workpieces with low heat capacity However, vortex sintering is difficult because they cool down quickly and there is not enough plastic powder accept.

Dieser Nachteil läßt sich auch durch sehr kurze Transportstrecken zwischen dem Ofen, in welchem die Werkstücke erwärmt werden und der Wirbelsinteranlage nicht ausräumen. Versuche das zum Aufwirbeln benötigte Gas und auch das Kunststoffpulver vorzuwärmen, brachten ebenfalls keine nennenswerte Verbesserung, da die zulässige Temperatur wesentlich unter der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegen muß, um die Wirbelung nicht zu gefährden.This disadvantage can also be overcome by very short transport distances between the furnace in which the workpieces are heated and the fluidized bed sintering plant is not clear out. Try the gas needed to whirl up and also the plastic powder Preheating did not bring any significant improvement either, since the permissible ones Temperature must be significantly below the melting temperature of the plastic in order to not to endanger the vortex.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Wirbelsinterverfahren so zu verbessern, daß auch dünnwandige oder kleine Werkstücke mit geringer Wärmekapazität mit einem einwandfreien Kunststoffüberzug versehen werden können.The invention is therefore based on the object of the known fluidized bed sintering process to improve so that even thin-walled or small workpieces with low heat capacity can be provided with a perfect plastic coating.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Werkstücke in der Wirbelschicht induktiv erhitzt werden. Bei der induktiven Erhitzung werden in den elektrisch leitenden Werkstücken durch ein elektrisches Feld mittlerer oder hoher Frequenz Wirbelströme erzeugt, die die Werkstücke von der Oberfläche her auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Kunststoffes erhitzen. Da das elektrisch nicht leitende Kunststoffpulver von der induktiven Erhitzung nicht betroffen ist, kann die Erhitzung der Werkstücke in der Wirbelschicht ohne Beeinträchtigung der Wirbelung erfolgen. Ein weiterer Vorteil der induktiven Erhitzung in der Wirbelschicht ergibt sich durch die vergleichsweise geringe thermische Belastung der Werkstücke.This object is achieved according to the invention in that the workpieces are inductively heated in the fluidized bed. With the inductive The electrically conductive workpieces are heated by an electrical Medium or high frequency field creates eddy currents that affect the workpieces the surface to a temperature above the melting temperature of the plastic heat. Because the electrically non-conductive plastic powder from inductive heating is not affected, the workpieces can be heated in the fluidized bed without Impairment of the eddy takes place. Another benefit of inductive heating in the fluidized bed results from the comparatively low thermal load of the workpieces.

Die Erfindung gibt ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens an. Diese Vorrichtung umfaßt einen Behälter, der durch einen gasdurchlässigen Zwischenboden in eine untere Gaseintrittskammer und eine obere Wirbelkammeraufgeteilt ist, wobei um den Behälter im Bereich der Wirbelkammer eine Induktionsspule gelegt ist, die an einen HF- bzw. MF-Generator angeschlossen ist und wobei der Behälter zumindest im Bereich der Induktionsspule aus einem elektrisch isolierenden Iiaterial besteht. Gegenüber bekannten Wirbelsinteranlagen mit einem Vorwärmofen für die Erhitzung der Werkstücke verursacht die induktive Erhitzung der Werkstücke mittels Induktionsspule und HF- bzw. MP-Generator einen geringen Aufwand. Zum Beschichtenbrauchen die Werkstücke nur in die Wirbelkammer abgesenkt und anschließend wieder herausgenommen zu werden. Dieser Vorgang kann auch automatisch mit Hilfe eines Förderbandes vorgenommen werden.The invention also provides an apparatus for carrying out the method at. This device comprises a container through a gas-permeable intermediate floor is divided into a lower gas inlet chamber and an upper vortex chamber, wherein an induction coil is placed around the container in the area of the vortex chamber, which to an HF or MF generator is connected and where the Container at least in the area of the induction coil made of an electrically insulating Iimaterial consists. Compared to known fluidized bed systems with a preheating furnace for the heating of the workpieces causes the inductive heating of the workpieces With an induction coil and HF or MP generator, little effort is required. For coating need the workpieces are only lowered into the vortex chamber and then removed again to become. This process can also be carried out automatically with the aid of a conveyor belt will.

Ist ein HF- bzw. w-Generatormit einstellbarer Frequenz vorgesehen, so kann die induktive Erhitzung durch Wahl der Frequenz an das jeweils zu beschichtende Werkstück angepaßt werden. Eine automatische Anpassung der Frequenz durch geei.gnete Schalteinrichtungen an Förderband ist ebenfalls möglich.If an HF or w generator with an adjustable frequency is provided, so the inductive heating can be adapted to the one to be coated by choosing the frequency Workpiece to be adjusted. An automatic adjustment of the frequency by suitable Switching devices on the conveyor belt is also possible.

In folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.In the following, an embodiment of the invention is based on the Drawing explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt in vereinfachter schematischer Dar3tellung eine Wirbelsinteranlage mit induktiver Erhitzung der zu beschichtenden Werkstücke. Ein Behälter 1, der aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, beispielsweise Keramik oder Kunststoff besteht, ist durch einen gasdurchlässigen Zwischenboden 2 in eine untere Gaseintrittskammer 3 und eine obere Wirbelkammer 4 aufgeteilt. Der Zwischenboden 2 besteht aus einem porösen Werkstoff, mit einer Porenweite von etwa 50/um. Werner kann der Zwischenboden 2 aus einem Sinterteil oder Sieb und einem darübergespannten Tuch bestehen. Über ein Gebläse 5 und eine Druckluftleitung 6 wird Druckluft mit einem Druck von ca. 0,2 bis 0,5 bar in die untere Gaseintrittskammer 3 geblasen, so daß sie durch den Zwischenboden 2 in die Wirbelkammer 4 aufsteigt, wie es durch die nicht näher bezeichneten Pfeile dargestellt ist. Die Wirbelkammer 4 ist mit maximal 50% Kunststoffpulver gefüllt, das eine mittlere Korngröße von 150/um besitzt und unter der Einwirkung des von unten kommenden Luftstromes eine Wirbelschicht 7 mit flüssigkeitsähnlichem Charakter bildet. Ein mit Kunststoff zu beschichtendes metallisches Werkstück 8 wird an einem Halte draht 9 hängend in die Wirbelschicht 7 getaucht und induktiv auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Kunststoffes erhitzt, so daß sich an der Oberfläche des Werkstückes 8 eine gleichmäßige Sinterschicht bildet. Die induktive Erhitzung des Werkstückes 8 erfolgt durch eine Induktionsspule 10, die im Bereich der Wirbelkammer 4 um den Behälter 1 gelegt und an einen HF-Generator 11 angeschlossen ist. Zur Anpassung des von der Induktionsspule 10 erzeugten elektrischen Feldes an das Jeweils zu beschichtende Werkstück 8 besitzt der IIP-Generator 11 einen Frequenz- und Beistungsregler 12.The drawing shows a simplified schematic representation Vortex sintering system with inductive heating of the workpieces to be coated. A Container 1, which is made of an electrically non-conductive material, such as ceramic or plastic, is through a gas-permeable intermediate floor 2 in a lower gas inlet chamber 3 and an upper vortex chamber 4 divided. The intermediate floor 2 consists of a porous material with a pore size of about 50 μm. Werner the intermediate base 2 can consist of a sintered part or sieve and a stretched over it Cloth. A blower 5 and a compressed air line 6 are compressed air a pressure of approx. 0.2 to 0.5 bar in the lower gas inlet chamber 3 blown so that it rises through the intermediate floor 2 into the vortex chamber 4, as shown by the unspecified arrows. The vortex chamber 4 is filled with a maximum of 50% plastic powder, which has an average grain size of 150 / um and under the action of the air flow coming from below a Fluidized bed 7 forms with a liquid-like character. One with plastic too coating metallic workpiece 8 is hanging on a holding wire 9 in the Fluidized bed 7 immersed and inductively to a temperature above the melting temperature of the plastic heated so that on the surface of the workpiece 8 a uniform Forms a sintered layer. The inductive heating of the workpiece 8 is carried out by a Induction coil 10, which is placed in the area of the vortex chamber 4 around the container 1 and is connected to an HF generator 11. To adjust the from the induction coil 10 generated electric field on the workpiece 8 to be coated in each case the IIP generator 11 has a frequency and auxiliary regulator 12.

Beispiel Ein Streifen aus Aluminium mit einer Länge von 25 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1 mm wurde zur Erzeugung eines Kunststoffüberzuges in eine Wirbelschicht aus feinkörnigem PVC-Pulver getaucht. Das aufgewirbelte PVC-Atlver hatte eine Korngröße zwischen 400 und 500/um.Example A strip of aluminum with a length of 25 mm, one A width of 10 mm and a thickness of 1 mm was used to produce a plastic coating immersed in a fluidized bed of fine-grain PVC powder. The whirled up PVC atlver had a grain size between 400 and 500 μm.

Die induktive Erhitzung des Streifens erfolgte durch eine um die Wirbelkammer gelegte und an einen HF-Generator angeschlossene Induktionsspule mit einem Spulendurchmesser von ca. 50 um und einem Querschnitt des bandförmigen Spulendrahtes von ca. 5 x 3 mm. Der HF-Generatorhatte eine Frequenz von 500 kHz und eine Leistung von maximal 6 EW.The inductive heating of the strip was carried out by a around the vortex chamber Induction coil placed and connected to an HF generator with a coil diameter of approx. 50 µm and a cross section of the band-shaped coil wire of approx. 5 x 3 mm. The HF generator had a frequency of 500 kHz and a maximum power 6 PE.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffüberzügen auf1. Process for the production of plastic coatings metallischen Werkstücken durch Wirbelsintern, bei welchem die Werkstücke auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Kunststoffes erhitzt und in einer Wirbelschicht aus feinkörnigem Kunststoffptilver beschichtet werden, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , daß die Werkstücke (8) in der Wirbelschicht (7) induktiv erhitzt werden. metallic workpieces by vortex sintering, in which the workpieces heated to a temperature above the melting temperature of the plastic and in a Fluidized bed made of fine-grained Kunststoffptilver are coated, thereby g e It is not indicated that the workpieces (8) in the fluidized bed (7) are inductive be heated. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Behälter, der durch einen gasdurchlässigen Zwischenboden in eine untere Gaseintrittskammer und eine obere Wirbelkammer auBgeteilist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß um den Behälter (1) im Bereich der Wirbelkammer (4) eine Induktionsspule (10) gelegt ist, die an einen HF- bzw. MF-Generator (11) angeschlossen ist und, daß der Behälter (1) zumindest im Bereich der Induktionsspule (10) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.Apparatus for performing the method according to claim 1 with a Container that passes through a gas-permeable intermediate floor into a lower gas inlet chamber and an upper vortex chamber is divided up, that around the container (1) in the area of the vortex chamber (4) an induction coil (10) is placed, which is connected to an HF or MF generator (11) and that the Container (1) at least in the area of the induction coil (10) from an electrically insulating material. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c iin e t , daß ein HF- bzw. MF-Generator (11) mit einstellbarer Frequenz und Leistung vorgesehen ist.Apparatus according to claim 2, characterized in that it is not that an HF or MF generator (11) with adjustable frequency and power is provided is.