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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anlagen zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke, insbesondere auf Detonationsanlagen zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke.
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Die Anlage kann im Maschinenbau, Gerätebau, Werkzeugmaschinenbau und Flugzeugbau zum Auftragen von Schutzüberzügen auf die Oberfläche von metallischen und keramischen Werkstücken verwendet werden, die während des Betriebs intensiven zerstörenden Einwirkungen (der Erosion, dem abrasiven Verschleiß, der Korrosion) ausgesetzt sind, sowie zur Kontrolle der Qualität von erzeugten Überzügen, d. h. zur Ermittlung verdeckter Fehler wie Poren, Abschichtungen, Lücken eingesetzt werden.
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Es ist eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke bekannt, die ein Strahlrohr mit Zündkerze, einen mit diesem in Verbindung stehenden Gasmischer mit Ventilen und einen ebenfalls mit ihm verbundenen Pulverdosierer sowie ein Kommandogerät enthält, das mit den Ventilen des Mischers, dem Dosierer und der Zündkerze elektrisch gekoppelt ist (siehe z. B. die US-PS 38 84 415 vom 20. Mai 1975).
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Diese Anlage ermöglicht lediglich das Auftragen von Überzügen, führt jedoch deren Qualitätskontrolle nicht aus.
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Bekannt ist weiterhin eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke, die ein Kommandogerät enthält, das über schließende Kontakte eines elektromagnetischen Relais jeweils mit einer Zündkerze, Ventilen für die Zuführung von Betriebsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch gekoppelt ist, welcher ebenso wie die Zündkerze und der Mischer mit einem Strahlrohr verbunden ist, das einen das Überzugsmaterial enthaltenden Strom formiert und mit einem Fotogeber mechanisch verbunden ist, welcher über einen Verstärker und einen Betriebsartenschalter mit der Wicklung des elektromagnetischen Relais elektrisch gekoppelt ist (siehe z. B. die US-PS 42 79 383 vom 21. Juli 1981).
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In der besagten Anlage ist der Fotogeber in bezug auf das Strahlrohr derart angeordnet, daß seine optische Achse die Längsachse des Strahlrohrs in der unmittelbaren Nähe seiner Mündungsfläche kreuzt.
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Bei der Arbeit dieser Anlage werden vom Kommandogerät elektrische Impulse zur Betätigung der Ventile für die Zuführung von Betriebsgasen des Mischers sowie zur Steuerung des Dosierers und der Zündkerze erzeugt. Als Betriebsgase kommen Brenngas, Oxydationsgas und Neutralgas zur Verwendung. Der Durchgang der vom Kommandogerät kommenden Steuerimpulse wird durch vorangehende Erregung des elektromagnetischen Relais gewährleistet. Dies wird durch Überführung des Betriebsartschalters in eine Stellung erreicht, bei welcher die Speisespannung dem Relais unmittelbar zugeführt wird. Der Einlauf der Steuerimpulse über die geschlossenen Kontakte des Relais bewirkt ein Öffnen der Ventile für die Zuführung von Brenngas und Oxydationsgas. Beim Einströmen in den Mischer werden diese Gase vermischt und gelangen dann in das Strahlrohr. Demselben wird aus dem Dosierer eine Teilmenge des Pulvers des aufzustäubenden Materials zugeführt. Danach werden die vorgenannten Ventile geschlossen, während das Ventil für die Zuführung von Neutralgas geöffnet wird. Mittels des durch dieses Ventil zuströmenden Gases werden der Mischer und die diesen mit dem Strahlrohr verbindende Hauptleitung durchgeblasen. Alsdann wird durch Speisung der Zündkerze eine Explosion des Gemisches ausgelöst, so daß ein das Überzugsmaterial enthaltender Strom formiert wird. Hiernach wird mit einer gewissen Verzögerung das Ventil für die Zuführung von Neutralgas geschlossen, und der vorstehend beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich.
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Bei den ersten Zyklen wird der Betriebsartenschalter von der Bedienungsperson in eine Stellung umgelegt, bei welcher das elektromagnetische Relais an den Verstärker angeschlossen wird. Für den Fall, daß in dem durch das Strahlrohr formierten Strom eine ausreichende und durch die Technologie vorgesehene Überzugsmaterialmenge vorhanden ist, ist die Intensität der Lichtstrahlung eine solche, daß das elektrische Signal, welches von dem auf den Strom gerichteten Fotogeber erzeugt wird, den erregten Zustand des elektromagnetischen Relais sichert. Wenn im Strom das Pulver fehlt oder seine Menge die durch die Technologie vorgesehene Menge unterschreitet, so wird die Amplitude des Signals vom Geber kleiner und das Relais geht in den nicht angeregten Zustand über. Hierbei werden seine schließenden Kontakte geöffnet, und das Auftragen des Überzugs hört auf.
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Bei dieser Anlage findet die automatische Kontrolle der Menge des Überzugsmaterials statt, das im aus dem Strahlrohr ausfließenden Strom enthalten ist. Jedoch wird dabei keine Qualitätskontrolle des erzeugten Überzuges (beispielsweise die Ermittlung von verdeckten Fehlern) vorgenommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke zu schaffen, bei der eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von Überzügen auf Werkstücken vorgesehen ist, was es gestatten würde, die Qualitätskontrolle von Überzügen durch Ermittlung von verdeckten Fehlern wie Poren, Abschichtungen, Lücken durchzuführen.
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Diese wird dadurch gelöst, daß in der Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke, die ein Kommandogerät enthält, das über schließende Kontakte eines elektromagnetischen Relais jeweils mit einer Zündkerze, Ventilen für die Zuführung von Betriebsgasen eines Mischers und einem Pulverdosierer elektrisch gekoppelt ist, welcher ebenso wie die Zündkerze und der Mischer mit einem Strahlrohr verbunden ist, das einen das Material des Werkstücküberzuges enthaltenden Strom formiert und mit einem Fotogeber mechanisch verbunden ist, welcher über einen Verstärker und einen Schalter der Betriebsart der Anlage mit der Wicklung des elektromagnetischen Relais elektrisch gekoppelt ist, erfindungsgemäß eine Quelle eines kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes vorgesehen ist, die am Strahlrohr so befestigt ist, daß ihre Düse nach der Seite des auf dem Werkstück erzeugten Überzuges zur Erwärmung eines Einzelabschnittes dieses Überzuges gerichtet ist, während der Fotogeber in bezug auf die Quelle des kontinuierlichen Hochtemperatur- Gasstromes unter einem gewissen Winkel derart angeordnet ist, daß die optische Achse des Fotogebers die Längsachse dieser Quelle in der Ebene des von der Quelle des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes erwärmten Einzelabschnitts des Werkstücküberzuges kreuzt.
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Diese konstruktive Ausführung der Detonatiosanlage gestattet es, mit ihrer Hilfe Überzüge aufzutragen und eine Kontrolle ihrer Qualität durchzuführen, indem verdeckte Fehler ermittelt werden und eine Markierung aus einem in der Farbe verschiedenen Überzug auf den defekten Abschnitt aufgebracht wird. Bei Bedarf kann dieselbe Anlage zum Entfernen des defekten Abschnittes benutzt werden. Dazu bringt man in das Strahlrohr der Anlage ein Schleifpulver ein und formiert einen Strom, dessen Einwirkung auf den defekten Überzugsabschnitt die Entfernung desselben bewirkt.
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Somit bietet die vorgeschlagene Detonationsanlage die Möglichkeit, die Aufwendungen für die Defektoskopie von Überzügen zu senken, die Zeit für die Ermittlung von verdeckten Fehlern und deren Beseitigung zu verringern.
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Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben und anhand einer Zeichnung erläutert, in welcher das Gesamtschema einer erfindungsgemäßen Anlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Anlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke enthält ein Kommandogerät 1, das über schließende Kontakte 2, 3, 4 und 5 eines elektromagnetischen Relais 6 jeweils mit einer Zündkerze 7, Ventilen 8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen - Brenngas (H2), Oxydationsgas (O2) und Neutralgas (N2) - eines Mischers 11 und mit einem Pulverdosierer 12 elektrisch gekoppelt ist.
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Die Zündkerze 7, der Mischer 11 und der Pulverdosierer 12 sind mit einem Strahlrohr 13 verbunden, das einen Strom des Materials des Überzuges 14 eines Werkstücks 15 formiert. Als Werkstück 15 ist ein Element der Gleitringdichtung einer Pumpe gezeigt. Es können jedoch auch Gleitlager, Schneidelemente von Fräsern zur Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen behandelt werden.
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Am Strahlrohr 13 ist eine Quelle 16 eines kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes (betrieben mit einem Gemisch von Oxydationsgas (O2) und Brenngas (H2) befestigt, derart, daß ihre Düse 17 zum Überzug 14 auf dem Werkstück 15 zur Erwärmung eines Einzelabschnitts 18 dieses Überzuges 14 gerichtet ist (in der Zeichnung sind der Gasstrom und dementsprechend der Abschnitt 18, durch gestrichelte Linien begrenzt, angedeutet).
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In der hier beschriebenen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage sind die Längsachsen 19 und 20 jeweils des Strahlrohres 13 und der Quelle 18 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch eine andere relative Anordnung von Strahlrohr und Quelle möglich.
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An der Quelle 16 ist unter einem gewissen Winkel in bezug auf diese ein Fotogeber 21 derart befestigt, daß er die Lichtstrahlung von dem zu erwärmenden Einzelabschnitt 18 des Überzuges 14 des Werkstücks 15 aufnimmt (die aufgenommene Lichtstrahlung ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet). Dazu ist der Fotogeber 21 unter einem solchen Winkel in bezug auf die Quelle 16 angeordnet, daß seine optische Achse 22 die Längsachse 20 der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes in der Ebene des von dieser Quelle 16 erwärmten Einzelabschnitts 18 des Überzuges 14 des Werkstücks 15 kreuzt.
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Es wurde eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage beschrieben, bei der der Fotogeber 21 an der Quelle 16 befestigt ist. Jedoch kann dieser Fotogeber auch unmittelbar am Strahlrohr befestigt sein, aber in jedem Fall soll der Fotogeber mit dem Strahlrohr mechanisch verbunden sein.
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Der Fotogeber 21 ist über einen Verstärker 23 und einen Schalter 24 der Betriebsart der erfindungsgemäßen Anlage mit der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 elektrisch gekoppelt. Der Schalter 24 ist mit einer in der Zeichnung als Klemme dargestellten Gleichspannungsquelle 26 verbunden.
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In der Zeichnung ist der Einzelabschnitt des Überzuges 14 des Werkstücks 15 mit dem Bezugszeichen 27 versehen, der vom Strahlrohr 13 (durch gestrichelte Linien angedeutet), durch den Strom des Materials des Überzuges 14 getroffen wird.
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Das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke besteht im folgenden.
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Den Betriebsartschalter 24 der Anlage führt man in die Stellung I über, schaltet das Kommandogerät 1 und einen (nicht gezeichneten) Antrieb zum Bewegen des Werkstücks 15 ein.
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In der Stellung I des Schalters 24 wird der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 von der Quelle 26 Gleichspannung zugeführt. Dies führt zur Erregung des Relais 6 und Erzeugung eines elektrischen Stromkreises über die schließenden Kontakte 2, 3, 4 und 5. Dadurch gelangen die vom Kommandogerät 1 erzeugten elektrischen Steuerimpulse in einer vorgegebenen Reihenfolge zu den Ventilen 8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen zum Mischer 11, zu dem Pulverdosierer 12 und zu der Zündkerze 7. Hierbei öffnen sich zuerst die Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas. Bei ihrem Gelangen in den Mischer 11 werden diese Gase vermischt und dann dem Strahlrohr 13 zugeführt. Mit einer gewissen Verzögerung in bezug auf die Ventile 8 und 9 spricht der Dosierer 12 an. Alsdann wird der Dosierer 12 ausgeschaltet und die Ventile 8 und 9 für die Zuführung von Brenn- bzw. Oxydationsgas werden geschlossen, jedoch das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas geöffnet. Infolgedessen wird aus dem Mischer 11 und der diesen mit dem Strahlrohr 13 verbindenden Hauptleitung das explosive Gemisch des Brenn- und des Oxydationsgases verdrängt.
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Dann wird eine Explosion des Gemisches im Strahlrohr 13 initiiert, was zum Formieren eines Stroms von Gemischdetonationsprodukten im Strahlrohr führt, welcher das Pulver des Materials des Überzuges 14 enthält. Die Bildung des Überzuges 14 auf dem Werkstück 15 geschieht beim stoßartigen Auftreffen der in den Gemischdetonationsprodukten erwärmten Pulverteilchen. Hiernach wird das Ventil 10 für die Zuführung von Neutralgas geschlossen, und der oben beschriebene Arbeitszyklus der Anlage wiederholt sich. Das Ergebnis dieses Arbeitsablaufs ist die Bildung des Überzuges 14 auf der Oberfläche des Werkstücks 15.
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Die mit Hilfe der Detonationsanlage aufgetragenen Überzüge weisen in der Regel eine ausgezeichnete Adhäsion auf und enthalten keine Defekte. Im Falle, das Werkstücke verwendet werden, die eine Härte von über 55 HRC-Einheiten haben, oder falls auf der Oberfläche von Werkstücken dicke Oxidhäute oder andere Überzüge vorhanden sind, ist das Auftreten von Mängeln der mittels der Detonationsanlage aufgetragenen Überzüge möglich. In diesem Fall ist eine Kontrolle der Qualität von Überzügen zweckmäßig. Dazu legt man den Betriebsartschalter 24 der Anlage in die Stellung II um, schaltet das Kommandogerät 1 ein, führt das Brenn- und das Oxydationsgas der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes zu und erzeugt einen Strom, wodurch das durch die Düse 17 ausströmende Gemisch entzündet wird.
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Außerdem sorgt man für die gleichmäßige Bewegung des Werkstücks 15 mit dem Überzug 14 in der auf der Zeichnung durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung und bringt in den Dosierer 12 ein Pulver ein, aus dem ein Überzug erzeugt wird, der sich in der Farbe von dem früher aufgetragenen Überzug 14 unterscheidet.
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Für den Fall, daß sich im Wirkungsbereich der Quelle 16 ein fehlerfreier Abschnitt des Überzuges 14 befindet, wird dieser Abschnitt des Überzuges 14 nicht besonders stark erwärmt, um eine intensive Ableitung der beaufschlagten Wärme in das Werkstück 15 zu ermöglichen. Gelangt aber in den Wirkungsbereich der Quelle 16 des Hochtemperatur-Gasstromes ein Abschnitt des Überzuges 14, der einen Defekt (Abschichtung am Werkstück 15, Haftfehler in Form von schlecht kontaktierenden Schichten des Überzuges 14), so verschlechtern sich die Verhältnisse der Wärmeableitung von der Oberfläche des Überzuges 14 in das Werkstück 15 stark, und der Abschnitt des Überzuges 14 über dem Defekt wird erheblich erwärmt.
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Hierbei wird er zu einer Quelle der Lichtstrahlung, die vom Fotogeber 21 aufgenommen wird. Das vom Fotogeber 21 kommende elektrische Signal wird durch den Verstärker 23 verstärkt, der Wicklung 25 des elektromagnetischen Relais 6 zugeführt und ruft die Erregung des letzteren hervor. Dies führt zum Schließen der Kontakte 2, 3, 4 und 5 des Relais 6 zum Auslösen der Ventile 8, 9 und 10 für die Zuführung von Betriebsgasen des Mischers 11, des Dosierers 12 und der Zündkerze 7 in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge. Während der Zeit, die zum Füllen des Strahlrohres 13 mit dem aus Oxydations- und Reduktionsgas bestehenden Gasgemisch, zum Zuführen des Pulvers aus dem Dosierer 12 ins Strahlrohr 13, zum Durchblasen des Mischers 11 mit Neutralgas und Zünden einer Explosion mittels der Zündkerze 7 erforderlich ist, verlagert sich der defekte Abschnitt des Überzuges 14 aus dem Wirkungsbereich der Quelle 16 des kontinuierlichen Hochtemperatur-Gasstromes in den Wirkungsbereich des Stroms des Materials des Überzuges 14, welcher vom Strahlrohr 13 formiert wird. Im Ergebnis wird auf den defekten Abschnitt des Überzuges 14 ein neuer Überzug in Form einer Markierung aus einem Material aufgetragen, das sich nach seiner Farbe unterscheidet.
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Die vorgeschlagene Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Werkstücke gestattet es, ausser ihrer Hauptzweckbestimmung verdeckte Fehler von Überzügen (die nicht nur mit Hife der in Rede stehenden Anlage, sondern auch durch andere Mittel aufgetragen sind) zu ermitteln, Markierungen auf defekte Abschnitte aufzubringen, defekte Überzüge zu entfernen und fehlerfreie Überzüge auf diese Stellen aufzutragen. Solche umfassende Möglichkeiten der Detonationsanlage erlauben es, eine hohe Qualität von mit ihrer Hilfe aufgetragenen Überzügen zu garantieren.