DE69008695T2 - Method of removing a layer on pieces by projecting a high pressure water jet. - Google Patents
Method of removing a layer on pieces by projecting a high pressure water jet.Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Überzügen auf mechanischen Teilen unter Verwendung eines Hochdruckwasserstrahls mit oder ohne den Zusatz von Zusatzstoffen oder eventuell schleifenden Partikeln, insbesondere bei der Wiederaufarbeitung von Flugzeugteilen, speziell von Teilen, die für Flugzeugmotoren bestimmt sind.The invention relates to a method for removing coatings from mechanical parts using a high-pressure water jet with or without the addition of additives or possibly abrasive particles, in particular in the remanufacturing of aircraft parts, especially parts intended for aircraft engines.
Bei der Werkstoffauswahl für mechanische Teile, insbesondere für Teile, die für Flugzeugmotoren bestimmt sind, muß den harten Betriebsbedingungen in Bezug auf die mechanische Beanspruchung oder die Umweltbelastungen Rechnung getragen werden. Dies führt häufig dazu, daß auf Teilen oder oft auch auf bestimmten begrenzten Zonen Überzüge angebracht werden, um bestimmte spezielle Funktionen zu erfüllen. Man erreicht so einen Schutz gegen Verschleiß oder Erosion durch gehärtete Zonen oder einen Schutz gegen verschiedene Korrosionen oder auch thermische Barrieren oder Dichttungsüberzüge durch ein verschleißbares Material. Diese verschiedenen Überzüge lassen sich je nach Anwendungsfall oder in Abhängigkeit von der Natur des Überzugs oder des Trägermaterials auf elektrochemischem Weg oder durch Aufspritzen mit Oxyazethylenflamme oder Plasmabogen oder auch durch thermochemische Behandlung erzeugen.When selecting materials for mechanical parts, particularly those intended for aircraft engines, account must be taken of the harsh operating conditions in terms of mechanical stress or environmental impact. This often leads to the application of coatings to parts or, often, to certain limited areas in order to fulfil certain specific functions. This can provide protection against wear or erosion by means of hardened areas, protection against various types of corrosion, or thermal barriers or sealing coatings by means of a wear-resistant material. These different coatings can be produced by electrochemical means, by spraying with an oxyacetylene flame or plasma arc, or by thermochemical treatment, depending on the application or the nature of the coating or the substrate.
Beim Nacharbeiten von fehlerhaften Teilen bei der Herstellung oder beim Überholen und Wiederaufarbeiten von Teilen bei Reparaturen nach der Benutzung müssen in der Regel Überzüge entfernt werden. Bekannte Verfahren zum Entfernen von Überzügen arbeiten entweder mit chemischen Lösungsbädern oder mit klassischen Mitteln zur materialabtragenden Bearbeitung oder mit Sandstrahlen. Alle diese Lösungen sind nur begrenzt einsetzbar und haben jeweils erhebliche Nachteile. Dazu gehören insbesondere die langen Bearbeitungszeiten für chemisches Lösen und Sandstrahlen und das Angreifen des Basismetalls bei materialabtragender Bearbeitung oder beim Sandstrahlen. Außerdem ist in allen diesen Fällen eine spezielle Oberflächenbehandlung erforderlich, bevor ein neuer Überzug aufgebracht werden kann. Man kennt auch einige Beispiele, bei denen, insbesondere für das Schneiden verschiedener Materialien, ein Hochdruckwasserstrahl eingesetzt wird, und es wurden von verschiedenen Konstrukteuren Maschinen vorgeschlagen, die sich für diese bekannten Anwendungen eignen.When reworking defective parts during manufacture or when overhauling and remanufacturing parts during repairs after use, coatings usually have to be removed. Known methods for removing coatings use either chemical solution baths or classic abrasive machining or sandblasting. All of these solutions have limited uses and each have significant disadvantages. These include, in particular, the long processing times for chemical solution and sandblasting and the attack of the base metal during abrasive machining or sandblasting. In addition, in all of these cases, a special surface treatment is required before a new coating can be applied. There are also some examples where a high-pressure water jet is used, particularly for cutting various materials, and various designers have proposed machines suitable for these known applications.
So beschreibt DE-A-3 141 516 ein Verfahren zum Entfernen von Überzügen auf mechanischen Teilen, insbesondere bei der Neuaufarbeitung von Flugmotorteilen, mit folgenden Verfahrensschritten:DE-A-3 141 516 describes a process for removing coatings on mechanical parts, in particular when reconditioning aircraft engine parts, with the following process steps:
a) Anbringen des zu behandelnden Teils an einem Halter einer Maschine, die wenigstens einen Spritzkopf aufweist, der mit wenigstens einer Düse ausgestattet ist,a) attaching the part to be treated to a holder of a machine having at least one spray head equipped with at least one nozzle,
b) Behandeln des Teils durch Aufsspritzen eines Wasserstrahls, der durch die genannte Düse der Maschine auf die zu behandelnde Zone des Teils geleitet wird, wobei die Düse mit hohem Druck gespeist wird und eine Relativbewegung zwischen der Spritzdüse und der zu behandelnden Fläche erzeugt wird.b) treating the part by spraying a jet of water directed through the nozzle of the machine onto the area of the part to be treated, feeding the nozzle at high pressure and creating a relative movement between the nozzle and the surface to be treated.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Entfernen von Überzügen auf mechanischen Teilen, das die für die Abnahme von Teilen aufgegebenen Oualitätskriterien erfüllt, die häufig besonders streng sind für Teile von Flugzeugmotoren, die einen speziellen Anwendungsfall darstellen, auf den die Erfindung direkt abstellt. Durch die Adaptierung von teilweise bereits bekannten Mitteln für andere Anwendungen erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Kombination zahlreicher technischer und ökonomischer Vorteile, ohne daß die Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die bei der Anwendung der bekannten Verfahren zum Entfernen von Überzügen auf mechanischen Teilen auftreten.The aim of the invention is to create a method for removing coatings from mechanical parts which satisfies the quality criteria laid down for the acceptance of parts, which are often particularly strict for parts of aircraft engines, which represent a special application to which the invention is directly directed. By adapting some of the already known means for other applications, the method according to the invention allows the combination of numerous technical and economic advantages without having to accept the disadvantages which arise when using the known methods for removing coatings from mechanical parts.
Das Verfahren zum Entfernen von Überzügen gemäß der Erfindung, das diesen Bedingungen entspricht und die oben erwähnten durch DE-A-3 141 516 bekannten Verfahrensschritte beinhaltet, ist dadurch gekennzeichnet,The method for removing coatings according to the invention, which complies with these conditions and includes the above-mentioned process steps known from DE-A-3 141 516, is characterized in that
daß der Abstand d zwischen der Spritzdüse und der zu behandelnden Fläche so gewählt wird, daß d > 1 mm ist,that the distance d between the spray nozzle and the surface to be treated is selected so that d > 1 mm,
daß der angewendete Hochdruck p so gewählt ist, daß p > 108 Pa ist, und daß die Geschwindigkeit v der Relativbewegung so gewählt ist, daß 0,025 m/min < v < Vmax ist, wobeithat the applied high pressure p is chosen such that p > 108 Pa, and that the speed v of the relative movement is chosen such that 0.025 m/min < v < Vmax where
die Werte der anzuwendenden Parameter in Abhängigkeit von der Art des zu entfernenden Überzugs und insbesondere in Abhängigkeit von dessen Alterungszustand festgelegt werden,the values of the parameters to be applied are determined according to the type of coating to be removed and in particular according to its state of age,
die Qualitätskriterien für die zu erzielenden Ergebnisse das gewünschte Entfernen wenigstens einer Überzugsschicht und ein bestimmter Oberflächenzustand in Höhe der Oberfläche des freigelegten Teils sindthe quality criteria for the results to be achieved are the desired removal of at least one coating layer and a certain surface condition at the level of the surface of the exposed part
und die Geschwindigkeit v insbesondere innerhalb der bei den verwendeten Mitteln möglichen Grenze Vmax so gewählt wird, daß man eine maximale Oberflächengeschwindigkeit oder eine maximale pro Zeiteinheit behandelte Fläche erhält.and the speed v is chosen, in particular within the limit Vmax possible with the means used, so as to obtain a maximum surface speed or a maximum area treated per unit of time.
Zum besseren Verständnis weiterer Merkmale und Vorteile der Erfindung sei im folgenden anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.For a better understanding of further features and advantages of the invention, an embodiment of the invention is described below with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt die Mittel zur Behandlung eines Teils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen von Überzügen in schematischer Darstellung,Fig. 1 shows the means for treating a part according to the method according to the invention for removing coatings in schematic representation,
Fig. 2 zeigt ein Detail eines Spritzkopfes, der Bestandteil der Anlage von Fig. 1 ist,Fig. 2 shows a detail of a spray head which is part of the system of Fig. 1,
Fig. 3 zeigt das Funktionsschema des in Fig. 2 dargestellten Spritzkopfes,Fig. 3 shows the functional diagram of the spray head shown in Fig. 2,
Fig. 4 zeigt den Spritzkopf von Fig. 3 in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles F, wobei der Querschnitt der Spritzdüse erkennbar ist,Fig. 4 shows the spray head of Fig. 3 in a view in the direction of arrow F, whereby the cross section of the spray nozzle can be seen,
Fig. 5 zeigt das Funktionsschema eines Mehrstrahl-Spritzkopfes in einer zu Fig. 3 analogen Ansicht,Fig. 5 shows the functional diagram of a multi-jet spray head in a view analogous to Fig. 3,
Fig. 6 zeigt das Funktionsschema für eine Verbindung mehrerer Spritzköpfe in einer zu Fig. 3 und 5 analogen Ansicht,Fig. 6 shows the functional diagram for a connection of several spray heads in a view analogous to Fig. 3 and 5,
Fig. 7 zeigt das Funktionsschema eines Ausführungsbeispiels für das Entfernen einer äußeren Oberflächenschicht eines Überzugs in einer zu Fig. 3, 5 und 6 analogen Ansicht,Fig. 7 shows the functional diagram of an embodiment for removing an outer surface layer of a coating in a view analogous to Figs. 3, 5 and 6,
Fig. 8 zeigt das Funktionschema für einen "eingetauchten" Strahl in einer zu Fig. 3 und 5 bis 7 analogen Ansicht.Fig. 8 shows the functional diagram for a "submerged" jet in a view analogous to Fig. 3 and 5 to 7.
Die in Fig. 1 schematisch als Beispiel dargestellte Anlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entfernen von Überzügen auf mechanischen Teilen umfaßt mehrere Arbeitsstationen mit jeweils einem Teilehalter, z.B. einem Tisch 2 oder einer festen Station 3 oder einer beliebigen an die zu bearbeitenden Teile und Zonen angepaßten anderen Positioniereinrichtung sowie den zugeordneten Vorschubmitteln, die wenigstens einen Spritzkopf 4 tragen. Diese dem Tisch 2 zugeordneten Vorschubmittel 5 können beispielsweise kreuzende Bewegungen ausführen oder aus einem Roboter 6 bestehen. Die Arbeitsstationen sind über eine durch das Bezugszeichen 7 symbolisierte Anordnung von Leitungen und Ventilen mit einer Speiseeinheit 8 verbunden, die insbesondere ein Pump- und Verteilersystem 9 bzw. 10 für das unter hohem Druck p stehende Wasser umfaßt. Jede Arbeitsstation wird durch eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des Fluidstrahls vervollständigt, die es auch ermöglicht, den Strahl zu dämpfen, nachdem er auf das zu behandelnde Teil eingewirkt hat. Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer bis zu 1 m dicken Schicht aus einer Packung aus Grobkies, die in Feinsand endet. Ein Steuerschrank 11 vervollständigt die Anlage.The system for carrying out the method according to the invention for removing coatings from mechanical parts, shown schematically in Fig. 1 as an example, comprises several work stations, each with a part holder, e.g. a table 2 or a fixed station 3 or any other positioning device adapted to the parts and zones to be treated, and the associated feed means which carry at least one spray head 4. These feed means 5 associated with the table 2 can, for example, carry out crossing movements or consist of a robot 6. The work stations are connected via an arrangement of pipes and valves symbolized by the reference numeral 7 to a feed unit 8 which in particular comprises a pumping and distribution system 9 or 10 for the water under high pressure p. Each work station is completed by a device for recovering the fluid jet, which also makes it possible to dampen the jet after it has acted on the part to be treated. This device consists, for example, of a layer of coarse gravel up to 1 m thick, ending in fine sand. A control cabinet 11 completes the system.
Bei dem ersten Verfahrensschritt (a) wird ein Teil 12 beispielsweise auf dem Tisch 2 angeordnet und durch irgendein bekanntes Mittel auf diesem fixiert. Die zu behandelnde Zone des Teils 12 wird in einem Abstand d, der im allgemeinen kleiner ist als 200 mm, vor der Austrittsöffnung des Spritzkopfs 4 angeordnet.In the first step (a), a part 12 is placed, for example, on the table 2 and fixed thereto by any known means. The zone of the part 12 to be treated is placed at a distance d, which is generally less than 200 mm, in front of the outlet opening of the spray head 4.
Der Spritzkopf 4, der an den Vorschubmitteln 5 verstellbar montiert ist, umfaßt, wie in Fig. 2 ausführlich dargestellt, eine Düse 4a mit einem Element zur Kalibrierung des Wasserstrahls, das beispielsweise aus Saphir besteht und eine in Abhängigkeit von der jeweiligen speziellen Anwendung gewählte Durchgangsöffnung aufweist, die beispielsweise 0,25mm, 0,35mm, 0,4 mm oder 0,5 mm groß ist. Der Spritzkopf 4 weist außerdem einen Hochdruckwassereinlaß 4b, eine Einspeisung 4c für eventuelle zusätzliche Partikel, eine Venturi- Kammer 4d und eine Düse 4e für die Strahlführung auf.The spray head 4, which is adjustably mounted on the feed means 5, comprises, as shown in detail in Fig. 2, a nozzle 4a with an element for calibrating the water jet, which consists for example of sapphire and has a The spray head 4 also has a high pressure water inlet 4b, a feed 4c for any additional particles, a Venturi chamber 4d and a nozzle 4e for guiding the jet.
Der zweite Verfahrensschritt (b) besteht darin, daß mit Hilfe des Kopfes 4 ein Hochdruckwasserstrahl auf die genannte Zone des zu behandelnden Teils 12 aufgespritzt wird, wobei die entsprechenden Vorschubbewegungen eine Überdeckung der gesamten Behandlungszone ermöglichen. Der Wasserhochdruck wird auf einen Wert p > 10&sup8; Pa geregelt. Die Geschwindigkeit v der Vorschubbewegungen wird zwischen 0,025 m/min und 7 m/min geregelt. In Abhängigkeit von der Natur der zu entfernenden Überzüge und insbesondere von ihrem Alterungszustand, wird der Wert der oben erwähnten Parameter (Druck p des Wasserstrahls, Abstand d zwischen Düsenausgang und Teil, Geschwindigkeit v der Vorschubbewegungen, Eigenschaften der Spritzdüse) so festgelegt, daß der Überzug vollständig entfernt wird, ohne daß die Oberfläche des Teils angegriffen wird, das den Träger des Überzugs bildet. Die oben erwähnte maximale Geschwindigkeit von 7 m/min kann insbesondere in Abhängigkeit von dem Leistungsvermögen der verwendeten Mittel und von der Anpassung der anderen Parameter an die speziellen Anwendungen erhöht werden.The second step (b) consists in spraying a high-pressure water jet onto the said zone of the part 12 to be treated by means of the head 4, the corresponding advances enabling the entire treatment zone to be covered. The high water pressure is regulated to a value p > 10⁸ Pa. The speed v of the advances is regulated between 0.025 m/min and 7 m/min. Depending on the nature of the coatings to be removed and in particular on their state of aging, the value of the above-mentioned parameters (pressure p of the water jet, distance d between the nozzle outlet and the part, speed v of the advances, characteristics of the spray nozzle) is set so as to completely remove the coating without damaging the surface of the part that supports the coating. The maximum speed of 7 m/min mentioned above can be increased, depending in particular on the performance of the means used and on the adaptation of the other parameters to the specific applications.
Es wurden gute Resultate erzielt, indem der Speisedruck p bis auf 3.108 PA geregelt wurde. Es konnten Druckwerte bis 4,2 10&sup8; Pa getestet werden. Die Wahl der Geschwindigkeit v der Vorschubbewegungen beeinflußt insbesondere den Wirkungsgrad und damit die Rentabilität des Verfahrens. Der Wirkungsgrad ist definiert durch die Oberflächengeschwindigkeit oder die in der Zeiteinheit behandelte Oberfläche und ist eine Funktion der Vorschubgeschwindigkeit v und der bei jedem Durchgang überstrichenen Oberfläche des Teils. Die folgenden Versuchsbeispiele zeigen die Art und Weise, wie diese Parameter bestimmt werden.Good results were obtained by controlling the feed pressure p up to 3.108 PA. Pressure values up to 4.2 10⁻ Pa could be tested. The choice of the speed v of the feed movements has a particular influence on the efficiency and therefore the profitability of the process. The efficiency is defined by the surface speed or the surface treated per unit of time and is a function of the feed speed v and the surface of the part swept during each pass. The following test examples show the way in which these parameters are determined.
Beim Entfernen eines Überzugs aus Wolframkarbid mit einer Dicke von 0,2 mm auf einem Trägermaterial aus einer hochtemperaturfesten Superlegierung ohne Änderung des Trägermaterials wurden bei einem Druck p von 3 10&sup8; Pa, einem Abstand d von 70 mm und einem Düsendurchmesser von 0,4 mm folgende Ergebnisse erzielt, wobei das aufgespritzte Fluid reines Wasser war: pro Durchgangabgetragene Breite Oberflächengeschwindigkeit in cm²/minWhen removing a tungsten carbide coating with a thickness of 0.2 mm from a substrate made of a high-temperature superalloy without changing the substrate material, the following results were obtained at a pressure p of 3 10⁸ Pa, a distance d of 70 mm and a nozzle diameter of 0.4 mm, the sprayed fluid being pure water: per pass removed width surface speed in cm²/min
Der beste Wert ergab sich bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 7 m/min, der in den durchgeführten Versuchen erreichten maximalen Geschwindigkeit.The best value was obtained at a feed rate of 7 m/min, the maximum speed achieved in the tests carried out.
Unter Beibehaltung der vier Parameter von Beispiel 1 wurden beim Entfernen eines Überzugs aus Ni-Cr-Al mit einer Dicke von 0,1 mm auf dem gleichen Trägermaterial folgende Ergebnisse erzielt: pro Durchgang abgetragene Breite Oberflächengeschwindigkeit in cm²/minMaintaining the four parameters of Example 1, the following results were obtained when removing a Ni-Cr-Al coating with a thickness of 0.1 mm on the same substrate: Width removed per pass Surface speed in cm²/min
Bei dieser Anwendung erreichte man den besten Kompromiß, der den besten Wirkungsgrad ergab, bei einem optimalen Wert der Vorschubgeschwindigkeit von 6 m/min.In this application, the best compromise was achieved, which resulted in the best efficiency, with an optimal feed rate of 6 m/min.
Bei den Versuchen zur Entfernung eines Überzugs aus Ni-Cr-Al mit einer Dicke von 0,25 mm mit einem dem Betrieb entsprechenden Alterungszustand von einem Trägermaterial des vorgehenden Typs wendete man einen Druck p von 3 10&sup8; Pa, einen Abstand d von 65 mm und einen Düsendurchmesser von 0,25mm an, wobei das aufgespritzte Fluid reines Wasser war. Man erzielte folgende Resultate: In the tests to remove a Ni-Cr-Al coating with a thickness of 0.25 mm, with an ageing state corresponding to the service, from a substrate of the previous type, a pressure p of 3 10⁸ Pa, a distance d of 65 mm and a nozzle diameter of 0.25 mm were used, the sprayed fluid being pure water. The following results were obtained:
Optimale Vorschubgeschwindigkeit wurde so bei v = 0,32 m/min erreicht. Desgleichen kann eine minimale Grenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Art des zu entfernenden Überzugs bestimmt werden. So kann diese Grenze für einen dünnen Überzug aus gealtertem Wolframkarbid bis auf 0,025 m/min absinken.The optimum feed rate was thus achieved at v = 0.32 m/min. Likewise, a minimum limit speed can be determined depending on the type of coating to be removed. For example, this limit can drop to 0.025 m/min for a thin coating of aged tungsten carbide.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungen können dem Fluidstrahl auf der Basis von unter hohem Druck stehendem reinem Wasser Zusatzstoffe beigemischt werden. So verwendet man Polymere, die die physikalischen Eigenschaften des Wassers, insbesondere seinen Weichheitsgrad oder seine Oberflächenspannung, verändern. Auf diese Weise kann man auf die Eigenschaften des erzeugten Strahls, z.B. seine Form, seine Kompaktheit, seine Divergenzneigung, die Eigenschaften beim Zusammenstoß mit dem Material, einwirken.Depending on the application, additives can be added to the fluid jet based on pure water under high pressure. For example, polymers are used that modify the physical properties of the water, in particular its softness or surface tension. In this way, it is possible to influence the properties of the jet produced, such as its shape, its compactness, its tendency to divergence and its properties when it collides with the material.
Bei gewissen Anwendungen, insbesondere wenn die zu behandelnden Flächen des Trägermaterials einer Oberflächenbeanspruchung unterzogen werden sollen, oder wenn beispielsweise das Entfernen des Überzugs mit einer Wiederaufarbeitung der behandelten Fläche für das Aufbringen eines neuen Überzugs kombiniert wird, können dem aufgespritzen Fluid Partikel zugesetzt werden, um dadurch die mechanische Wirkung des Strahls auf das Material zu modifizieren. Anstelle der üblichen Techniken zur Oberflächenbeanspruchung durch Strahlen mit Stahl-, Glas- oder Keramikkugeln erlaubt die Verwendung eines Hochdruckwasserstrahls gemäß der Erfindung den Einsatz von welcheren Projektilen wie z.B. Plastikkugeln, oder umgekehrt von Granatschleifkörnern, um die Oberfläche für einen neuen Überzug zu aktivieren. In Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung und den angestrebten Ergebnissen werden die Eigenschaften des aufgespritzten Fluids, insbesondere die Art, die Morphologie und die Menge der dem Hochdruckwasserstrahl beigefügten Partikel, durch Versuche bestimmt. Diese Operationen können mit im Bedarfsfall ein und demselben Spritzkopf durchgeführt werden.In certain applications, in particular when the surfaces of the support material to be treated are to be subjected to surface treatment, or when, for example, the removal of the coating is combined with a reprocessing of the treated surface for the application of a new coating, particles can be added to the sprayed fluid in order to modify the mechanical action of the jet on the material. Instead of the usual techniques for surface treatment by blasting with steel, glass or ceramic balls, the use of a high-pressure water jet according to the invention allows the use of such projectiles, such as plastic balls, or conversely garnet abrasive grains, to activate the surface for a new coating. Depending on the specific application and the desired results, the properties of the sprayed fluid, in particular the type, morphology and quantity of particles added to the high-pressure water jet, are determined by tests. These operations can be carried out with one and the same spray head if necessary.
Man erkennt, daß bei der Behandlung von empfindlichen Werkstoffen (z.B. Titan oder Leichtmetall-legierungen) die Gefahr von Oberflächenverletzungen, Kontaminierungen oder Eindrücken beseitigt wird, wenn man durch Behandlung mit dem Hochdruckstrahl eine Oberflächenbeanspruchung herbeiführt, indem man entweder nur reines Wasser verwendet oder die Gefahr durch geeignete Wahl der dem Wasser beigemischten Partikel begrenzt.It can be seen that when treating sensitive materials (e.g. titanium or light metal alloys) the risk of surface damage, contamination or impressions is eliminated if surface stress is caused by treatment with the high-pressure jet, either by using only pure water or by limiting the risk by selecting the right particles to be mixed with the water.
Die Einstellung der oben erwähnten Parameter (z.B. Druck p, Abstand d, Geschwindigkeit v) trägt bei jeder Anwendung gleicherweise der Morphologie des Fluidstrahls, insbesondere in Abhängigkeit von der Auswahl der Düsenform, Rechnung. Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Spritzkopf 4, der mit einer Düse ausgestattet ist, wobei Fig. 4 ein spezielles Beispiel für die Gestaltung des Querschnitts 4f für die Kalibrierung des Strahls zeigt. Fig. 5 zeigt schematisch eine Düse, bei der dem Spritzkopf 4 mehrere Düsen zugeordnet sind. Dies ermöglicht eine Erhöhung des Wirkungsgrads. Fig. 6 zeigt schematisch eine Anwendung, bei der mehrere Spritzköpfe 4 mit Einfachdüse miteinander verbunden sind. Diese Anordnung ermöglicht die Erzeugung von einander überlappenden Strahlen.The setting of the above-mentioned parameters (e.g. pressure p, distance d, speed v) takes the morphology of the fluid jet into account in every application, in particular depending on the choice of nozzle shape. Fig. 3 shows a schematic example of a spray head 4 equipped with a nozzle, with Fig. 4 showing a specific example of the design of the cross section 4f for the calibration of the jet. Fig. 5 shows a schematic of a nozzle in which several nozzles are assigned to the spray head 4. This enables an increase in efficiency. Fig. 6 shows a schematic of an application in which several spray heads 4 with single nozzles are connected to one another. This arrangement enables the generation of overlapping jets.
Außerdem kann auch der Einfallswinkel des Strahls geregelt werden, sei es in Abhängigkeit von dem speziellen Relief des Teils oder um den Wirkungsgrad zu verbessern oder um den Grad des selektiven Angriffs des Überzug zu modifizieren.In addition, the angle of incidence of the beam can also be adjusted, either depending on the specific relief of the part or to improve the efficiency or to modify the degree of selective attack of the coating.
Die entfernten Überzüge, insbesondere auf für Flugzeugmotoren bestimmten Teilen auf Trägermaterialien aus hochfestem Stahl oder aus Superlegierungen, insbesondere auf Nickelbasis oder auf der Basis von Kobalt oder Titanlegierungen, umfassen ihrer Natur nach Beschichtungen, die durch Aufspritzen im Plasmabogen oder mit Oxyazethylenflamme erzeugt wurden, sowie verschiedene Beschichtungen, die auf elektrolytischem, chemischem oder elektrochemischem Wege erzeugt wurden.The coatings removed, in particular on parts intended for aircraft engines on substrates made of high-strength steel or superalloys, in particular nickel-based or cobalt-based or titanium alloys, comprise by their nature Coatings produced by plasma arc spraying or oxyacetylene flame spraying, as well as various coatings produced by electrolytic, chemical or electrochemical means.
Das Entfernen von Schichten kann beim Nacharbeiten oder bei der Rückgewinnung von neuen Teilen im Verlauf der Herstellung oder bei der Reparatur von im Betrieb verschlissenen Teilen erfolgen.The removal of layers can occur during reworking or when recovering new parts during production or when repairing parts that have worn out during operation.
Ein wichtiger Vorteil des vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entfernen von Überzügen durch Wasserstrahl besteht darin, daß es eine Wiederaufarbeitung der behandelten Oberfläche für das Aufbringen eines neuen Überzugs ermöglicht, ohne daß vor der Beschichtung ein zusätzlicher Zyklus zur Vorbereitung der Oberfläche erforderlich ist.An important advantage of the above-described method of removing coatings by water jet according to the invention is that it allows for reprocessing of the treated surface for the application of a new coating without the need for an additional surface preparation cycle prior to coating.
Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere bei lokalen Nachbearbeitungen auf Mehrschichtüberzügen, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch das Entfernen einer äußeren Schicht 13, ohne daß die auf dem Trägermaterial 15 haftende Basisschicht 14 verändert wird, wie dies schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Ergebnis wird durch eine sachgerechte Auswahl der Parameter ermöglicht.In certain applications, in particular in local post-processing on multi-layer coatings, the method according to the invention also enables the removal of an outer layer 13 without altering the base layer 14 adhering to the carrier material 15, as shown schematically in Fig. 7. This result is made possible by an appropriate selection of the parameters.
Ein weiteres Beispiel veranschaulicht die Festlegung der Parameter bei einer Anwendung, die das Entfernen eines Überzugs aus Magnesiumzirkonat auf einer Unterschicht aus Ni-Cr- Al-Y mit einer Gesamtdicke von 0,35 mm betrifft, wobei im Hinblick auf eine Wiederaufarbeitung ein leichtes Aufrauhen des Trägermaterials aus hochfester Superlegierung in der Größenordnung von 0,015 mm angestrebt wird. Die folgenden Resultate wurden erzielt, wobei das aufgespritzte Fluid reines Wasser war und der Strahl senkrecht auftraf:Another example illustrates the setting of parameters in an application involving the removal of a magnesium zirconate coating on a Ni-Cr-Al-Y undercoat with a total thickness of 0.35 mm, with a view to reprocessing the high-strength superalloy substrate to a slight roughening of the order of 0.015 mm. The following results were obtained, with the sprayed fluid being pure water and the jet impinging vertically:
Versuch 1 mit p = 3,3 10&sup8; Pa d = 200 mm Düse = 0,35 mm v=3m/min l = 0,5cm vs = 150 cm²/minTest 1 with p = 3.3 10⁻ Pa d = 200 mm nozzle = 0.35 mm v=3m/min l = 0.5cm vs = 150 cm²/min
Versuch 2 mit p = 3 10&sup8; Pa d = 70 mm Düse = 0,5 mm v = 3 m/min l = 0,46 cm vs = 138 cm²/minTest 2 with p = 3 10⁻ Pa d = 70 mm nozzle = 0.5 mm v = 3 m/min l = 0.46 cm vs = 138 cm²/min
Versuch 3 mit p = 3 10&sup8; Pa d = 70 mm Düse = 0,5 mm v=7m/min l =0,45cm vs = 315cm²/minTest 3 with p = 3 10&sup8; Pa d = 70 mm nozzle = 0.5 mm v=7m/min l =0.45cm vs = 315cm²/min
Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Konfiguration mit eingetauchtem Strahl durchgeführt wird, wie dies beispielhaft in Fig. 8 schematisch dargestellt ist, lassen sich außerdem Belästigungen, insbesondere Lärmbelästigungen, verringern. Der Fluidstrahl 16 zur Behandlung des Teils 12 ist hierbei in eine umgebende flüssige Masse 17 eingetaucht.If the method according to the invention is carried out in a configuration with an immersed jet, as shown schematically in Fig. 8 by way of example, nuisances, in particular noise nuisances, can also be reduced. The fluid jet 16 for treating the part 12 is immersed in a surrounding liquid mass 17.
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