SE513219C2 - Slityta och förfarande för framställande av densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 219 2 jekt vilka skulle deforrneras av beläggningstemperaturen.

Rätt ytbeskaffenhet: Det tunna, hårt belastade PVD-skiktet ställer också höga krav på beläggningsytans beskaffenhet, främst vad gäller ytfinhet. Vanligtvis krävs en fint slipad eller polerad yta som inte påverkats av bearbetningen, vilket kan vara svårt att åstad- komma på komplicerade geometrier. Samtidigt krävs att hela objektet är rent fràn föro- reningar som kan förångas i beläggningsprocessen.

Uppñnníngen avser att ange en metod att med PVD-skikt (t.ex. karbider, nitrider, bo- rider, oxider etc.) nötnings- och friktionsskydda även stora objekt, invändiga och skymda ytor, objekt tillverkade av mjukare konstruktionsmaterial eller av material som ej tål 200°C, samt på ytor som ej har rätt ytbeskaffenhet.

Detta sker genom att istället för att applicera skiktet direkt på objekten applicera det på ett tunt metallband eller en tunn plåt, vars hårdhet ger skiktet tillräcklig bärighet, och som sedan appliceras på de ytor som utsätts för nötning eller friktion.

Genom att pâföra PVD-skiktet på ett band som spolas mellan två rullar framför be- läggningskällan kan stora ytor beläggas ytterst kostnadseffektivt. I den kontinuerliga processen erbjuds full kontroll över de kvalitetspåverkande faktorema såsom temperatur samt vinkel och avstånd till beläggningskälla. Därmed skapas de konstanta betingelser som är ett villkor för de mest avancerade PVD-skikten.

Det tunna bandet eller plåten är med fördel av härdat stål, t. ex. martensitiskt rostfritt stål, vilket finns att tillgå i tunna band. De dyra legeringsämnen som behövs för att bära skiktet koncentreras då till bandet medan objektet i övrigt kan tillverkas i enklare material.

Bandets yta bearbetas och värrnebehandlas effektivt till den ytbeskaffenhet och hårdhet som erfordras. Vid beläggning vänds bandet så att graderna från slittningen av bandet vänds bakåt, alternativt präglas bandet vid slittningen så att graden utjämnas.

Bandets tjocklek skall vara tillräcklig för att bära skiktet men ändå så tunt att bandet kan formas till de ytor som det skall fästas på.

Vid montage på slitytorna klipps bandet av i lämpliga längder och appliceras före- trädesvis med något adhesiv. Adhesivet kan påföras vid montaget eller vid bandets fram- ställning. I det senare fallet levereras bandet som en självhäftande tejp. Genom att välja ett PVD-skikt som har lägre ytenergi än bandets undersida kommer adhesivet att stanna kvar på undersidan när bandet rullas av.

Avklippningen sker med fördel i ett I-format stansverktyg så att graden på de avklippta styckena vänds nedåt, vilket förhindrar att slitage initieras på kanten. 10 15 20 25 30 513 219 3 Genom att spirallinda bandet och klippa av det diagonalt kan det även användas för att skydda radiella ytor utvändigt och invändigt.

Genom att det PVD-skiktet bärande bandet (eller dess ytskikt) är hårt kommer detta vid punktbelastning (inom måttliga gränser) inte att deforrneras mer än vad PVD~skiktets elasticitet eller plasticitet medger och därigenom kan man undvika att PVD-skiktet, i syn- nerhet om detta har kristallin struktur brister: och förstörs. Även vid punktlaster erhålles därför en mycket god slitstyrka, låg friktionfioch hög hållfastliet och inga repor uppstår, resulterande i lång livslängd. Uppfinningen gör det möjligt att åstadkomma i synnerhet plana slitytor av näst intill godtycklig storlek eftersqm man kan använda flera separat tillverkade element bredvid varandra. Eftersom såväl plåtar som band och PVD-skikt är böjliga och formbara inom vissa gränser kan man även tänka sig att åstadkomma krökta såväl konvexa som konkava ytor, där formen för ytan bestäms först vid fastlirnningen eller i en separat fonnningsprocess direkt innan. i Forrnbarheten innebär att även dubbelkrökta ytor (exempelvis sfåriska) kan åstadkom- mas om deformationen inte är för stor. Genom: en prägling av bandet eller plåten kan vidare en uppdelning av ytan i många små enheter åstadkommas så att formbarheten ökar genom att deforrnationema kan kanaliseras till det tunnare materialet i präglingarna utan att PVD- skiktets vidhäftning försämras i de mellanliggande ytoma.

Valet av beläggningsmaterial, band eller plåtmaterialet liksom det använda limmet eller häftande skiktet anpassas efter användningsändårnålet. Härigenom bidrar uppfinningen till en väsentligt utökad valfrihet i materialval vid konstruerande.

Till följd av att PVD-skikt utöver den goda nötningsbeständigheten även har mycket låg friktion kan man tänka sig att utnyttja uppfinningen för att åstadkomma PVD-belagda lagerytor. I en del typer av lager så önskaršman traditionellt säkerställa en god vänne- överföring mellan lagerytan och den tillhörande delen för bortledande av den värme som alstras i lagret till följd av friktion. Att här anordna ett värmeisolerande limskikt mellan lagerytan och föremålet ifråga verkar vid ett första påseende helt orimligt men eftersom de med uppfinningen möjliga lagerytorna kan ges en mycket låg friktion minskar behovet av vär- metransport och ev friktionsvärme kan vidare bortledas med hjälp av Smörjmedel eller via den andra delen i lagret.

Ytterligare fördelar och kännetecken på uppfinningen framgår närmare av nedan- stående beskrivning av ett föredraget, på bifogad ritning visat utföringsexempel. På ritningen visas i avsevärt förstorad skala ett snitt genom fett band i enlighet med uppfinningen. 10 15 20 25 30 513 219 4 Det på ritningen visade bandet 1 kan exempelvis utgöras av rostfritt stål. På bandets uppåt vända sida har i en vakuumkamrnare pålagts ett PVD-skikt 2 av exempelvis en me- talloxid, metallnitrid, metallborid, kolnitrid, kol eller någon annan hård förening av metaller, halvledare med syre, kväve, fluor, bor etc, alternativt blandningar av sådana föreningar. På undersidan av bandet är detta fast vid ett underlag 4 med hjälp av lämpligt lirn 3.

Metallbandets (eller plåtstyckenas) tjocklek dirnensioneras för att vid de förväntade punktbelastningarna ge ett tillräckligt hårt stöd för PVD-skiktet så att detta vid en förväntad punktbelastning inte sträcks ut mer än vad dess elasticitet eller plasticitet medger så att sprickor och avskalning undvikes.

Metallbandet behöver inte vara homogent utan kan exempelvis vara härdat i sin mot PVD-skiktet vända yta alternativt kan metallbandet i sig innefatta flera skikt, lämpligen med det hårdaste vänt mot PVD-skiktet. Även det nötningsbeständiga PVD-skiktet kan vara uppbyggt av flera skikt för att åstadkomma önskade egenskaper. Limmet kan med fördel på- läggas redan vid produktionen av det belagda bandet. Härigenom kan en jämn och likformig blåsfri lirnbeläggning åstadkommas samtidigt som anbringandet på avsedd plats förenklas av- sevärt. Genom att förvara det prefabricerade slitytsbandet i form av en rule erhålles dessutom den fördelen att limskiktet håller ihop rullen och skyddas av anliggningen mot föregående varvs PVD-skikt. Rullen blir vidare oöm och lätthanterlig. Det enda som krävs är en sax eller motsvarande. Om så önskas kan naturligtvis bandet stansas upp i önskade stycken och former, vilka eventuellt kan förvaras i staplar med vid varandra häftande stycken.

Det framställda stålbandet kan sedan säljas som slityta eller lageryta på rulle och vid användningen helt enkelt klippas upp i lagom stora stycken som sedan häftas fast på rätt ställe. För att vid uppklippandet av bandet säkerställa att inga grader eller dylikt som kan leda till ytskiktets bortrivande eller skadande sker lärnpligen klippningen på så sätt att såväl bandet som ytskiktet får en krökning mot underlaget. Som ett alternativ härtill kan man tänka sig att bandet redan från början d.v.s. före beläggningen försetts med präglade spår i vilka man utan risk kan klippa. Präglingarna i stålbandet belagda yta behöver inte vara inskränkta till kommande platser för avklippning utan man kan även tänka sig en yta försedd med kanaler, antingen av estetiska skäl eller för transport av kyl och/eller Smörjmedel.

Med hjälp av uppfinningen blir det möjligt att t.o.m. använda ytor av s.k. gummidia- mant (kolnitrid) i en mängd applikationer där detta tidigare varit fullständigt omöjligt att tänka sig. Även om det är väsentligt att PVD-skiktets underlägg är hårt så kan man tänka sig att materialet formas även efter beläggningen exempelvis genom böjning till cirkulära former 513 219 5 med slitytan antingen vänd utåt eller inåt beroende pá ändamålet.

För de fall att en stum lagring önskas :användes ett mycket tunt lim under det att i andra fall kan en viss elasticitet vara önskad for lagringen som helhet varvid limskiktet kan vara tjockare och elastiskt, exempelvis skumarjtat.

Claims (14)

10 15 20 25 30 513 219 6 PATENTKRAV

1. Förfarande för åstadkommande av en hård slityta av PVD-material på ett mjukt underlag, kännetecknat av att ett stycke metallplåt av hårdare material än underlaget med hj älp av ett PVD-förfarande på ena sidan belägges med ett PVD-skikt som i sin tur är hårdare än metallplåten och att sedan limmas plåten eller delar av denna med sin från PVD- beläggningen vända sida fast där slitytan önskas på det mjukare underlaget.

2. Förfarande för åstadkommande av en hård slityta av PVD-material på ett stort föremål, kännetecknat av att ett stycke metallplåt av hårt material med hjälp av ett PVD- förfarande på ena sidan belägges med ett PVD-skikt som i sin tur är hårdare än metallpláten och att sedan limmas plåten eller delar av denna med sin från PVD-beläggningen vända sida fast där slitytan önskas på det avsedda föremålet.

3. Förfarande enligt krav 1 och/eller 2, kännetecknat av att plåten har formen av ett långstråckt band.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att PVD-beläggning- en utgörs av flera skikt.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att plåtens mot PVD-beläggningen vända yta före PVD-beläggningens påläggande härdats eller pläterats för att åstadkomma erforderlig hårdhet.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att plåtens från PVD- skiktet vända yta belägges med adhesiv så att plåten blir självhäftande.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att delar med önskad form stansas ur materialet, i synnerhet på så sätt att den vid stansningen uppstående graden vänds från den belagda ytan.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att plåtrnaterialet före eller efter beläggningen böjs, bockas eller präglas till önskad forrn.

9. Förfarande enligt krav 6 och 8, kännetecknat av att limytan försetts med skyddan- de avdragspapper eller dylikt så att formning i verktyg kan ske efter lirnmets påläggande

10. lO. Slitdel, kännetecknad av att den utgörs av en stålplåt eller motsvarande som på ena sidan belagts med en PVD-beläggning och på andra sidan med ett limskiltt.

11. ll. Slitdel enligt krav 10, kännetecknad av att den innefattar ett underlag bestående av en plåt, som i sig är hård, ythärdad eller pläterad.

12. Slitdel enligt krav 10 eller ll, kännetecknad av att plåten på sin PVD-beläggning- 513 219 7 en motsatta sida belagts med ett självhäftande lim, som eventuellt fram till anbringandet täcks av ett skyddspapper.

13. Slitdel enligt krav 10, 11 eller 12, lçännetecknad av att plåten har formen av en remsa eller band, exempelvis i form av en rulle,

14. Slitdel enligt ett eller flera av kraven 10 - 13, kännetecknad av att plåten på sin hårdare eller härdade yta har pâlagts ett ännu hårdare PVD-skikt, exempelvis kolnitrid (gum- midiamant) eller diamantliknande kol (DLC), eventuellt med metallinneslutningar.