專利名稱：用于制造帶有由抗銹金屬構成的表面的工件的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造帶有由抗銹金屬構成的表面的工件的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的裝置。
背景技術：
迄今為止，澆鑄由純不銹鋼構成的不同工件，以便具有相應表面。由于特別是用于高品質鑄鋼的合金成分，以及例如銅和鋅的原材料價格升高，這種工件變得越來越貴。在澆鑄工件時，鋼在坩堝內以如下程度加熱，即，使鋼為液態(tài)的，并且通過添加不同的合金成分而同樣具有期望的組成。隨后，以如下程度樞轉帶有液態(tài)鋼熔液(Mahlbad)的坩堝，S卩，使得能將鋼澆鑄成準備好的形狀。在澆鑄時可能出現(xiàn)非所希望的空氣夾雜物和夾渣。在不同工件中，幾何形狀增加了通過噴涂來覆層的困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明應該避免這些缺點，并且特別應該提出適用于此的裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，澆鑄由非合金鋼構成的工件，并且隨后，將該工件浸入到由液態(tài)抗銹材料構成的熔液(Bad)中并以由抗銹材料構成的層覆蓋，其中， 將該工件多次浸入到由液態(tài)抗銹材料構成的熔液中，并且再次拉出。由此，可以使用由非合金鋼構成的成本低廉的毛坯，將該毛坯以帶有期望的層厚度的薄層覆蓋。在有利的方案中，使用不銹鋼作為抗銹材料?？蛇x擇的是，同樣能使用非鐵金屬例如銅，以便生成不生銹的表面。有利的是，在各個浸入過程之間冷卻工件。由此，能有利地影響前一層的組織結構和層之間的結合。如果在浸入之前預熱工件，就能減少浸入熔液凝固的危險。已證明有利的是，熔液的溫度處于1200°C和1800°C之間，優(yōu)選處于1500°C和 1600°C之間。由此，可在不同的鋼類型中確保，在浸入時不產生熔液凝固。如果預熱溫度最高1200°C，優(yōu)選為約200°C至500°C之間，那么除了能減小熔液表面的凝固風險，還能改善層的結合，并且減低固有應力。已證明特別有利的是，浸入時間在約2秒和約100秒之間，優(yōu)選在約10秒和30秒之間，例如約20秒。由此，能最理想地調設層厚度。同樣能通過工件的預熱溫度而非常良好地影響層厚度，或者更好為影響生長速度。對于改善層在基體上的粘附而言，已證明為有利的是，將工件浸入到不同組成的熔液中并且由此生成中間層。有利的是，將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點上的層由于較長的浸入時間而更厚。如果層厚度在Imm和30mm之間，優(yōu)選在約5mm和約IOmm之間，那么能實現(xiàn)工件的成本特別低廉的制造。
本發(fā)明也涉及一種用于制造帶有由不銹鋼構成的表面的工件的裝置。該裝置特征在于，設置有用于液態(tài)不銹鋼的容器，以及用于浸入和拉出的工件的提升機構。由此，一方面，由非合金鋼構成的工件通過浸入而以由不銹鋼構成的層覆蓋。另一方面，重容器(坩堝)能由此位置固定地布置，并且不必為了鑄鋼而關于一定的形狀借助于提升機構提升并樞轉。有利的是，設置有能樞轉的起重機作為提升機構。由此，能將工件簡單地在不同的流程位置上傳送，并且同時也能將工件浸入到熔液中并拉出。作為備選地，設置有能樞轉的操縱桿作為提升機構，其中，能樞轉的操縱桿能借助于液壓缸或者借助于數(shù)個拉索傳動機構(Seilzug)來驅動。本裝置的改進方案的特征在于，除了容器之外，還設置有轉換站，為了在不同方向上的浸入，工件在該轉換站處在其它起吊點上受固著。由此能以更簡單的方式實現(xiàn)均勻覆層的成本低廉的制造。


現(xiàn)在，借助示圖舉例地介紹該發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置，并且圖2示出作為例子的、依賴于浸入時間的層厚度曲線。
具體實施例方式作為工件以渦輪葉片為例介紹本發(fā)明，但其中，本發(fā)明同樣能應用于其它工件，例如，精煉機盤片、蝸桿軸、攪碎機轉動體、泵葉輪等。圖1示出了填充以由不銹鋼構成的液態(tài)鋼熔液的坩堝1，其中，抗銹在廣義上意味著耐腐蝕的。在此，工件材料和鋼熔液具有不同的特性。借助于在此示出為起重機吊鉤3的提升機構，將在此以渦輪葉片為例的工件4浸入到鋼熔液中并且重新拉出(運動方向按照雙箭頭5)。一直重復這個過程，直至達到期望的層厚度，其中，重復至5次被證明是有利的。在浸入時，工件表面出現(xiàn)部分熔化。在此，施加到工件上的生成的層在Imm至30mm之間，優(yōu)選在約5mm和約IOmm之間。速度、浸入時間以及頻率匹配于工件的形狀。尤其是在過低的浸入速度和高頻率的情況下，由于工件和鋼熔液的相似的熔化溫度而存在工件熔化的危險。通過相應選擇的冷卻時間而使這個風險最小化。為了改善粘附和避免鋼熔液2的過于劇烈的冷卻，工件在浸入過程前預熱，其中，約 200°C至500°C的預熱溫度已證明為有利的。原則上，該方法當然也能不預熱地或者以更高的直到1200°C的預熱溫度來實行。在工件設置為粗糙的或者設有結構(例如被銑出)時， 該工件在浸入階段期間多次短暫地提高和降低，或者受到震蕩，由此清除了空氣夾雜物和/ 或者惰性氣體夾雜物，并且使層更好地粘附在工件的表面上。熔液溫度依賴于材料地在約 1200°C和1800°C之間變動。為了避免凝固，溫度自動地調節(jié)。另外，同樣測量坩堝1中的鋼熔液2的水平面，以便確保工件總是完全地浸入。為了實現(xiàn)在較大工件上的均勻覆層，工件 4在轉換站中，在不同的起吊點6、6'上與提升機構3連接，并且由此在不同的方向上浸入。 這樣可首先避免由工件4的表面上的單獨部位的不同浸入時間而引起的不均勻性。圖2舉例地示出了層厚度對于浸入時間的依賴性，其中，該依賴性在工件(在此以渦輪葉片為例)上可能是不同的。這通過兩條曲線加以說明。
實施例例1 將由G20Mn5 QT構成的渦輪葉片在預熱至220°C后浸入到帶有1550°C的溫度的、 由GX4 CrNi 13-4QT構成的鋼熔液中。在10秒的浸入時間后獲得8. 2mm的層厚度(在板中心測量)。在此，在邊緣上的層厚度為3. 5mm。為了具有均勻的5mm的層厚度，將該渦輪葉片重新浸入。隨后，磨光表面，由此獲得期望的形狀、層厚度和表面質量。在一些情況下銑削同樣是必需的。例2 將由G24Mn6 QT構成的渦輪葉片在預熱至500°C后浸入到帶有1500°C的溫度的、 由GX5 CrNiMo 19-11-2構成的鋼熔液中。通過預熱，可將浸入時間無風險地延長至20秒。 在這里，一次浸沒后已經達到了期望的5mm的最小層厚度。隨后，同樣磨光表面，以便確保必需的質量。本發(fā)明并不局限于這些例子。而是能應用于不同類型的工件，例如轉動體、蝸桿擠壓軸等。用于覆層的鋼熔液也能由其它材料構成，例如由GX 4 CrNiMo 16_5_1、GX 2 CrNi 19-10或者類似的鋼類型構成。工件也能由其它原料構成，其中，相同的ASME-或者ASTM-材料同樣能既應用于浸入熔液，又應用于工件。
權利要求
1.用于制造帶有由抗銹材料構成的表面的工件的方法，其特征在于，澆鑄由非合金鋼構成的工件，并且隨后將所述工件浸入到由液態(tài)的抗銹材料構成的熔液中并以由抗銹材料構成的層覆蓋。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述工件多次浸入到所述由液態(tài)的抗銹材料構成的熔液中并且再次拉出。
3.按照權利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述抗銹材料是不銹鋼。
4.按照權利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述抗銹材料是非鐵金屬，例如銅或類似的。
5.按照權利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，在各個浸入過程之間冷卻所述工件。
6.按照權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在浸入前預熱所述工件。
7.按照權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述熔液的溫度處于1200°C和 1800°C之間，優(yōu)選處于1500°C和1600°C之間。
8.按照權利要求6或者7之一所述的方法，其特征在于，預熱溫度最高1200°C，優(yōu)選為約 200°C至 500°C。
9.按照權利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，浸入時間在約2秒和約100秒之間，優(yōu)選在約10秒和30秒之間，例如約20秒。
10.按照權利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，將所述工件浸入到不同組成的熔液中。
11.按照權利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，將所述工件在不同的方向上浸入到所述熔液中。
12.按照權利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，層厚度在Imm和30mm之間，優(yōu)選在約5mm和約IOmm之間。
13.按照權利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，所述方法在惰性氣體氣氛中執(zhí)行。
14.用于制造帶有由不銹鋼構成的表面的工件的裝置，其特征在于，設置有用于液態(tài)不銹鋼的容器以及用于浸入和拉出工件的提升機構。
15.按照權利要求14所述的裝置，其特征在于，設置有能樞轉的起重機作為提升機構。
16.按照權利要求14所述的裝置，其特征在于，設置有能樞轉的操縱桿作為提升機構。
17.按照權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述能樞轉的操縱桿借助于液壓缸驅動。
18.按照權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述能樞轉的操縱桿借助于拉索傳動機構來驅動。
19.按照權利要求14至18之一所述的裝置，其特征在于，在所述容器旁設置有轉換站， 在所述轉換站上，所述工件為了在不同的方向上的浸入而在其它起吊點上受固著。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造帶有由抗銹材料構成的表面的工件的方法。根據(jù)本發(fā)明，澆鑄由非合金鋼構成的工件4，并且隨后將所述工件浸入到由液態(tài)抗銹材料構成的熔液2中，并以由抗銹材料構成的層覆蓋。本發(fā)明也涉及到一種包含坩堝1和提升機構3的并且用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。
文檔編號C23C2/04GK102301030SQ201080005781
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權日2009年1月27日
發(fā)明者海因茨·潘霍爾策 申請人:安德里茨水電有限公司