专利名称：用于制造带有由抗锈金属构成的表面的工件的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造带有由抗锈金属构成的表面的工件的方法。此外，本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。
背景技术：
迄今为止，浇铸由纯不锈钢构成的不同工件，以便具有相应表面。由于特别是用于高品质铸钢的合金成分，以及例如铜和锌的原材料价格升高，这种工件变得越来越贵。在浇铸工件时，钢在坩埚内以如下程度加热，即，使钢为液态的，并且通过添加不同的合金成分而同样具有期望的组成。随后，以如下程度枢转带有液态钢熔液(Mahlbad)的坩埚，S卩，使得能将钢浇铸成准备好的形状。在浇铸时可能出现非所希望的空气夹杂物和夹渣。在不同工件中，几何形状增加了通过喷涂来覆层的困难。
发明内容
本发明应该避免这些缺点，并且特别应该提出适用于此的装置。因此，根据本发明的方法的特征在于，浇铸由非合金钢构成的工件，并且随后，将该工件浸入到由液态抗锈材料构成的熔液(Bad)中并以由抗锈材料构成的层覆盖，其中， 将该工件多次浸入到由液态抗锈材料构成的熔液中，并且再次拉出。由此，可以使用由非合金钢构成的成本低廉的毛坯，将该毛坯以带有期望的层厚度的薄层覆盖。在有利的方案中，使用不锈钢作为抗锈材料。可选择的是，同样能使用非铁金属例如铜，以便生成不生锈的表面。有利的是，在各个浸入过程之间冷却工件。由此，能有利地影响前一层的组织结构和层之间的结合。如果在浸入之前预热工件，就能减少浸入熔液凝固的危险。已证明有利的是，熔液的温度处于1200°C和1800°C之间，优选处于1500°C和 1600°C之间。由此，可在不同的钢类型中确保，在浸入时不产生熔液凝固。如果预热温度最高1200°C，优选为约200°C至500°C之间，那么除了能减小熔液表面的凝固风险，还能改善层的结合，并且减低固有应力。已证明特别有利的是，浸入时间在约2秒和约100秒之间，优选在约10秒和30秒之间，例如约20秒。由此，能最理想地调设层厚度。同样能通过工件的预热温度而非常良好地影响层厚度，或者更好为影响生长速度。对于改善层在基体上的粘附而言，已证明为有利的是，将工件浸入到不同组成的熔液中并且由此生成中间层。有利的是，将工件在不同的方向上浸入到熔液中，由此可以防止在工件最下点上的层由于较长的浸入时间而更厚。如果层厚度在Imm和30mm之间，优选在约5mm和约IOmm之间，那么能实现工件的成本特别低廉的制造。
本发明也涉及一种用于制造带有由不锈钢构成的表面的工件的装置。该装置特征在于，设置有用于液态不锈钢的容器，以及用于浸入和拉出的工件的提升机构。由此，一方面，由非合金钢构成的工件通过浸入而以由不锈钢构成的层覆盖。另一方面，重容器(坩埚)能由此位置固定地布置，并且不必为了铸钢而关于一定的形状借助于提升机构提升并枢转。有利的是，设置有能枢转的起重机作为提升机构。由此，能将工件简单地在不同的流程位置上传送，并且同时也能将工件浸入到熔液中并拉出。作为备选地，设置有能枢转的操纵杆作为提升机构，其中，能枢转的操纵杆能借助于液压缸或者借助于数个拉索传动机构(Seilzug)来驱动。本装置的改进方案的特征在于，除了容器之外，还设置有转换站，为了在不同方向上的浸入，工件在该转换站处在其它起吊点上受固着。由此能以更简单的方式实现均勻覆层的成本低廉的制造。
现在，借助示图举例地介绍该发明，其中图1示出根据本发明的装置，并且图2示出作为例子的、依赖于浸入时间的层厚度曲线。
具体实施例方式作为工件以涡轮叶片为例介绍本发明，但其中，本发明同样能应用于其它工件，例如，精炼机盘片、蜗杆轴、搅碎机转动体、泵叶轮等。图1示出了填充以由不锈钢构成的液态钢熔液的坩埚1，其中，抗锈在广义上意味着耐腐蚀的。在此，工件材料和钢熔液具有不同的特性。借助于在此示出为起重机吊钩3的提升机构，将在此以涡轮叶片为例的工件4浸入到钢熔液中并且重新拉出(运动方向按照双箭头5)。一直重复这个过程，直至达到期望的层厚度，其中，重复至5次被证明是有利的。在浸入时，工件表面出现部分熔化。在此，施加到工件上的生成的层在Imm至30mm之间，优选在约5mm和约IOmm之间。速度、浸入时间以及频率匹配于工件的形状。尤其是在过低的浸入速度和高频率的情况下，由于工件和钢熔液的相似的熔化温度而存在工件熔化的危险。通过相应选择的冷却时间而使这个风险最小化。为了改善粘附和避免钢熔液2的过于剧烈的冷却，工件在浸入过程前预热，其中，约 200°C至500°C的预热温度已证明为有利的。原则上，该方法当然也能不预热地或者以更高的直到1200°C的预热温度来实行。在工件设置为粗糙的或者设有结构(例如被铣出)时， 该工件在浸入阶段期间多次短暂地提高和降低，或者受到震荡，由此清除了空气夹杂物和/ 或者惰性气体夹杂物，并且使层更好地粘附在工件的表面上。熔液温度依赖于材料地在约 1200°C和1800°C之间变动。为了避免凝固，温度自动地调节。另外，同样测量坩埚1中的钢熔液2的水平面，以便确保工件总是完全地浸入。为了实现在较大工件上的均勻覆层，工件 4在转换站中，在不同的起吊点6、6'上与提升机构3连接，并且由此在不同的方向上浸入。 这样可首先避免由工件4的表面上的单独部位的不同浸入时间而引起的不均勻性。图2举例地示出了层厚度对于浸入时间的依赖性，其中，该依赖性在工件(在此以涡轮叶片为例)上可能是不同的。这通过两条曲线加以说明。
实施例例1 将由G20Mn5 QT构成的涡轮叶片在预热至220°C后浸入到带有1550°C的温度的、 由GX4 CrNi 13-4QT构成的钢熔液中。在10秒的浸入时间后获得8. 2mm的层厚度(在板中心测量)。在此，在边缘上的层厚度为3. 5mm。为了具有均勻的5mm的层厚度，将该涡轮叶片重新浸入。随后，磨光表面，由此获得期望的形状、层厚度和表面质量。在一些情况下铣削同样是必需的。例2 将由G24Mn6 QT构成的涡轮叶片在预热至500°C后浸入到带有1500°C的温度的、 由GX5 CrNiMo 19-11-2构成的钢熔液中。通过预热，可将浸入时间无风险地延长至20秒。 在这里，一次浸没后已经达到了期望的5mm的最小层厚度。随后，同样磨光表面，以便确保必需的质量。本发明并不局限于这些例子。而是能应用于不同类型的工件，例如转动体、蜗杆挤压轴等。用于覆层的钢熔液也能由其它材料构成，例如由GX 4 CrNiMo 16_5_1、GX 2 CrNi 19-10或者类似的钢类型构成。工件也能由其它原料构成，其中，相同的ASME-或者ASTM-材料同样能既应用于浸入熔液，又应用于工件。
权利要求
1.用于制造带有由抗锈材料构成的表面的工件的方法，其特征在于，浇铸由非合金钢构成的工件，并且随后将所述工件浸入到由液态的抗锈材料构成的熔液中并以由抗锈材料构成的层覆盖。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述工件多次浸入到所述由液态的抗锈材料构成的熔液中并且再次拉出。
3.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述抗锈材料是不锈钢。
4.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述抗锈材料是非铁金属，例如铜或类似的。
5.按照权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，在各个浸入过程之间冷却所述工件。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在浸入前预热所述工件。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述熔液的温度处于1200°C和 1800°C之间，优选处于1500°C和1600°C之间。
8.按照权利要求6或者7之一所述的方法，其特征在于，预热温度最高1200°C，优选为约 200°C至 500°C。
9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，浸入时间在约2秒和约100秒之间，优选在约10秒和30秒之间，例如约20秒。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，将所述工件浸入到不同组成的熔液中。
11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，将所述工件在不同的方向上浸入到所述熔液中。
12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，层厚度在Imm和30mm之间，优选在约5mm和约IOmm之间。
13.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，所述方法在惰性气体气氛中执行。
14.用于制造带有由不锈钢构成的表面的工件的装置，其特征在于，设置有用于液态不锈钢的容器以及用于浸入和拉出工件的提升机构。
15.按照权利要求14所述的装置，其特征在于，设置有能枢转的起重机作为提升机构。
16.按照权利要求14所述的装置，其特征在于，设置有能枢转的操纵杆作为提升机构。
17.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述能枢转的操纵杆借助于液压缸驱动。
18.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述能枢转的操纵杆借助于拉索传动机构来驱动。
19.按照权利要求14至18之一所述的装置，其特征在于，在所述容器旁设置有转换站， 在所述转换站上，所述工件为了在不同的方向上的浸入而在其它起吊点上受固着。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造带有由抗锈材料构成的表面的工件的方法。根据本发明，浇铸由非合金钢构成的工件4，并且随后将所述工件浸入到由液态抗锈材料构成的熔液2中，并以由抗锈材料构成的层覆盖。本发明也涉及到一种包含坩埚1和提升机构3的并且用于执行根据本发明的方法的装置。
文档编号C23C2/04GK102301030SQ201080005781
公开日2011年12月28日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年1月27日
发明者海因茨·潘霍尔策 申请人:安德里茨水电有限公司