Derartige
Fließer
werden beispielsweise bei Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Verbundwerkstoffes
für die
Gleitlagerherstellung für
das kontinuierliche Aufgießen
der Metalllegierung auf ein bandförmiges, als Trägermaterial
dienendes Substrat, insbesondere aus Stahl, verwendet. Bei diesen Verfahren
durchläuft
das bandförmige
Substrat kontinuierlich eine mehrere Bearbeitungsstationen umfassende
Produktionsstraße,
wobei das bandförmige Substrat
zunächst
in einer separaten Aufheizstation vorerwärmt wird, anschließend eine
Gießstation durchläuft, in
der es vorzugsweise unter Zuhilfenahme eines Fließers mit
der Metalllegierung begossen wird, und darauffolgend in einer Abkühlstation
abgekühlt
wird. Für
ein besseres Verständnis
des der Erfindung zugrundeliegenden Gegenstandes – nämlich des
Fließers – soll zunächst näher auf
dieses Verfahren eingegangen werden. Dabei wird ausschließlich ein
Fließer
beansprucht, wie er für
das Verfahren mit separater Vorerwärmung des Substrats benötigt wird.
Ein
Verfahren der in Rede stehenden Art wird in der deutschen Patentschrift
DE 1 063 343 B beschrieben,
die eine besondere Ausbildung des Muffelofens, mit dem das bandförmige Substrat
vorerwärmt
wird, zum Gegenstand hat. Die
DE 1 063 343 B lehrt, dass eine schnellere
Vorerwärmung
des Substrats, somit eine Verkürzung
der Aufwärmstrecke und
folglich eine Reduzierung der für
den Transport erforderlichen, am Substrat angreifenden Zugkräfte realisiert
werden kann, wenn das Substrat beim Durchlauf durch die induktiv
erhitzte, gasdichte Glühmuffel
neben der indirekten Aufheizung durch Strahlungswärme zusätzlich durch
Induktion erhitzt wird, indem mittels eines zusätzlichen Induktionsfeldes ein
Strom im Substrat erzeugt wird, der sich direkt in Wärme umwandelt.
Hierzu wird der Muffelofen mit einem Muffelkörper aus hochhitzebeständigem, nichtmagnetischen
Werkstoff, einer Wärmisolierung, z.B.
aus Schamottesteinen, und einer wassergekühlten Induktionsspule ausgestattet.
Der in der
DE 1 063 343
B beschriebene Muffelofen ist – mittlerweile als freier Stand
der Technik – die
bevorzugte Vorwärmvorrichtung
bei dem in Rede stehenden Verfahren, wobei die Erwärmung vorteilhafterweise
unter Schutzgasatmosphäre
erfolgt, damit der verwendete Stahl nicht oxidiert.
An
dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Schichtverbundwerkstoff, wie
ihn beispielsweise ein mit einem Gleitlagerwerkstoff beschichtetes
Substrat – vorzugsweise
aus Stahl – darstellt,
grundsätzlich auch
in einem Walzplattierverfahren hergestellt werden kann. Ein derartiges
Verfahren beschreibt beispielsweise die
EP 0 681114 B1 . Eine sich
an das Plattieren anschließende
Wärmebehandlung
soll dabei als Folge von Diffusionsvorgängen die Bindefestigkeit zwischen
Stahl und Lagermaterial erhöhen. Hierbei
tritt als Folge des Walzdruckes eine mechanische Haftung durch Verzahnen
der Oberflächen
der beiden Werkstoffe ein. Eine nachfolgende Diffusionsglühung verstärkt zwar
diese Bindung, führt
aber nicht zu einer formschlüssigen
Verbindung oder gar metallurgischen Bindung, wie dies beim Begießen, also
dem Kontakt einer flüssigen
Phase mit einer festen Phase, der Fall ist. Ein Walzplattierverfahren
ist im Vergleich zu einem Begießungsverfahren
zudem kostenintensiver, da das mittels Walzplattieren auf den Stahl
aufgebrachte Band zunächst
selbst in einem eigenen Gießverfahren
hergestellt werden muss. Aus den genannten Gründen, insbesondere zur Erhöhung der
Bindung zwischen Trägermaterial und
Gleitlagerwerkstoff, werden zunehmend Begießungsverfahren eingesetzt.
Bei
den Vergießvorrichtungen
gemäß
DE 35 21 778 C2 und
DE 25 49 602 A1 ist
die mindestens eine Austrittsöffnung
an einer Außenseite
der Vorrichtung angeordnet, die entweder parallel zu den zu beschichtenden
Substrat angeordnet ist, so dass die Metallschmelze direkt senkrecht
von oben auf das Substrat aufgetragen wird (siehe
DE 25 49 602 A1 , oder aber
die die mindestens eine Austrittsöffnung aufnehmende Seite der
Vergießvorrichtung
ist in einem spitzen Winkel zum Substrat angeordnet (
DE 35 21 778 C2 ).
Bei
diesen Vergießvorrichtungen
wird der Druck, mit dem die Schmelze den Fließer verlässt, über die Höhe der Flüssigkeitssäule in der Zuleitung reguliert.
Ein
Verfahren der in Rede stehenden Art wird ebenfalls in der deutschen
Offenlegungsschrift
DE 198
01 074 A1 beschrieben. Das Trägermaterial wird auf eine Temperatur
von 1000 bis 1100°C
vorgewärmt,
um dann mit einer Lagerlegierung auf Kupfer-Zink- oder Kupfer-Aluminiumbasis,
die eine Temperatur von 1000°C
bis 1250°C
aufweist, begossen zu werden. Anschließend wird der Schichtverbundwerkstoff
innerhalb von 2 bis 4 Minuten von Gießtemperatur auf 100°C abgekühlt.
Bei
den herkömmlichen
Bandgießverfahren, wie
z.B. in der
DE 1 063
343 B oder der
DE
198 01 074 A1 beschrieben, wird die Schmelze als Strahl
auf das Band gegossen.
1 zeigt in einer schematischen
Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines bandförmigen Verbundwerkstoffes 4 in
der Seitenansicht, anhand derer das zugrundeliegende Verfahren kurz erläutert wird.
Das Substratband 3 durchläuft diese Vorrichtung 1 von
links nach rechts. Es wird auf Spulen bzw. Rollen 2 bevorratet
und mit Hilfe von Antriebswalzen 20 durch die Anlage 1 gefördert.
Es
sind eine Schneidstation 7 und eine Schweißstation 8 vorgesehen,
die das Ende des Trägerbandes
bzw. des Substrats 3 der einen Rolle 2 mit dem
Anfang des Bandes 3 einer nachfolgenden Rolle 2 gewissermaßen zu einem
Endlosband verbindet, wobei eine aus mehreren Walzen aufgebaute
Vorrichtung 9 dafür
sorgt, dass die Aufheizstation 12 bzw. die sich anschließenden Bearbeitungsstationen 10, 11, 12, 13, 16, 17, 18 und 19 während des
Verbindungsprozesses in der Schweißstation 8 weiterhin kontinuierlich
mit Trägermaterial 3 versorgt
werden, so dass keine Stillstandzeiten auftreten. Hierzu werden
die Walzen in der Art bewegt, dass sich der Weg des um die Walzen
geführten
Trägerbandes
bzw. des Substrats 3 durch das Walzenwerk 9 verkürzt und
die dadurch freiwerdende Länge
an Trägerband
bzw. an Substrat 3 für
die Versorgung der Anlage 1 während des Schweißvorgangs
genutzt werden kann.
Vor
dem Erwärmen
des Substrats 3 in der Aufheizstation 12 sind
noch zwei weitere Bearbeitungsstationen 10, 11 vorgesehen.
Zunächst
durchläuft
das Trägerband
bzw. das Substrat 3 eine Anordnung von Richtwalzen 10,
welche das auf den Spulen bzw. Rollen 2 bevorratete Substrat 3 in
die für
den Aufgießprozess
gewünschte
Form bringen. Daran schließt
sich eine Reinigungsstation 11 an, in der das Trägerband
bzw. das Substrat 3 vorbehandelt, insbesondere gereinigt,
entfettet und zu besseren Haftung der Gleitschicht aufgerauht, wird.
Zum anderen wird das Trägerband
bei den konventionellen Verfahren üblicherweise an seinen Rändern mit
einer Bördelung
versehen (hier nicht dargestellt). Diese Bördelung dient der seitlichen
Begrenzung des Trägerbandes
und soll verhindern, dass die aufgegossene Metalllegierung über die
Ränder
des Substrats hinausfließt.
Somit ist es auch Aufgabe der Bördelung
zu einer Ausbildung einer gleichmäßigen Gleitschichtdicke beizutragen.
Die Bördelung,
die aus fertigungstechnischen Gründen
zur Verbesserung des Aufgießprozess
in das Trägerband
eingebracht wird, muss vor der Verarbeitung des Verbundwerkstoffes
zu Gleitlagern, Buchsen und Lagerschalen entfernt werden. Dabei
kann die Bördelung
bei einem Band mit einer Breite von 150 mm bis zu 30% des Trägerbandes
beanspruchen, was zu entsprechend hohen Mengen Materialabfall führt. Neuere
Verfahren arbeiten aus diesem Grunde mit separaten Seitenbegrenzern.
Nach
dem Erwärmen
des Substrats 3 in der Aufheizstation 12 auf ungefähr 1100°C mündet das Trägerband
bzw. das Substrat 3 in die Gießkammer 15. Hier wird
die überhitzte
Metalllegierung 5, die in etwa dieselbe Temperatur aufweist
wie das vorgewärmte
Trägerband
bzw. Substrat 3, auf dieses aufgebracht.
Nach
dem Stand der Technik wird die Metalllegierung 5 in der
Gießstation 13 mittig
auf das Substrat 3 aufgebracht und breitet sich ausgehend
von der Mitte in einem Fließprozess
zu den Seitenrändern
des Trägerbandes
bzw. des Substrats 3 hin aus. Dieser Fließprozess
hat maßgeblichen
Einfluss auf die Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Substrat 3 durch
die Anlage 1 gefördert
werden kann, denn der Schmelze muss genügend Zeit gewährt werden,
damit sie sich gleichmäßig über das
Substrat 3 bis zu den Rändern
hin verteilen kann, bevor der Abkühlprozess folgen kann. Die
Vorschubgeschwindigkeit hat unmittelbar Einfluss auf die Produktivität des Herstellungsverfahrens,
weshalb bei der Weiterentwicklung des Verfahrens die Bemühungen grundsätzlich dahingehen
sollten, die Vorschubgeschwindigkeit zu steigern und damit kostengünstiger
produzieren zu können.
Mit den nach dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren
lassen sich Bandgeschwindigkeiten von maximal vB =
3,5 m/min realisieren.
Das
Aufgießen
der Metalllegierung 5 erfolgt in der Regel in der Art,
dass die im Schmelzofen aufbereitete Legierung 5 über eine
Speiservorrichtung 21 der Gießkammer 15 zugeführt wird.
Dies erfolgt üblicherweise über einen
Zuführkanal 22,
der seitlich in die Gießkammer 15 hineinragt
und oberhalb des Substrats 3 endet. Der aus dem Zuführkanal 22 ausströmende Schmelzstrahl
wird mittels eines Löffels umgelenkt
und in etwa mittig auf das Substrat 3 geleitet.
Im
Anschluss an die Gießstation 13 durchläuft das
Trägerband
bzw. Substrat 3 mit der auf ihm vergossenen Metalllegierung 5 die
Abkühlstation 16, eine
Nachbearbeitungsstation 17, in der beispielsweise eine
Reinigung stattfindet und eine Vorrichtung mit Dressierwalzen 18,
in denen die Gleitschicht 6 des hergestellten Verbundwerkstoffes 4 geglättet wird,
um am Ende der Fertigungsstraße
abermals auf einer Spule bzw. Rolle 2 aufgewickelt und
bevorratet zu werden. Der endlos hergestellte Verbundwerkstoff 4 wird
mittels Schneidestation 19 entsprechend der gewünschten
Größe der Rollen 2 abgelängt.
Bei
herkömmlichen
Verfahren wird in der Regel Öl
als Kühlmittel
in der Abkühlstation
verwendet, wie dies auch der
DE
1 063 343 B zu entnehmen ist. Der Grund hierfür ist darin
zu finden, dass Gleitschichtlegierungen älterer Lagergenerationen nahezu
ausschließlich
bleihaltig waren. Diese bleihaltigen Legierungen erfordern hohe
Abkühlraten,
um ein homogenes Gefüge
zu erhalten, weshalb Öl
mit seiner im Vergleich zu Wasser hohen Wärmkapazität als bevorzugtes Kühlmittel
eingesetzt wurde. Dabei wird die Unterseite des begossenen Substrats
mit Öl
bespritzt und auf diese Weise durch erzwungene Konvektion Wärme abgeführt. Nachteilig
an dieser Art der Kühlung
ist, dass aufgrund der sehr hohen Temperatur des Substrats nach
dem Gießvorgang
das Öl beim
Auftreffen auf der Unterseite verkokt und gegebenenfalls zu einer
ungewollten Aufkohlung des Substratbandes führt.
Im
Anschluss an den Abkühlvorgang
wird der Verbundwerkstoff bei herkömmlichen Verfahren mechanisch
in der Art nachbearbeitet, dass einerseits die Unterseite des Substrats
geschliffen und die Oberseite der Gleitschicht gefräst wird.
Das Schleifen der Unterseite des Substrats dient in erster Linie der
Reinigung und der Beseitigung von Rückständen infolge Ölkühlung, wohingegen
das Fräsen
der Oberseite der Gleitschicht das Ziel hat, überschüssiges Gleitschichtmaterial
abzutragen und die Dicke der Gleitschicht näher an ihr Sollmaß heranzuführen. Wird
eine übliche
Gleitschichtdicke des endbearbeiteten Verbundwerkstoffes von 0,35
mm ± 0,15
mm zugrundegelegt, beträgt
die Gleitschichtdicke des begossenen Substrats nach der Abkühlung und
vor der Nachbearbeitung bei den herkömmlichen Verfahren etwa 2 mm.
Bei Verfahren nach dem Stand der Technik wird somit ungefähr eine
vier- bis zehnmal so große
Menge an Gleitschichtmaterial d.h. Metalllegierung auf das Substrat
aufgebracht wie letztlich tatsächlich
zur Ausbildung einer ausreichenden Gleitschicht benötigt wird.
Das überschüssige Material muss
wieder abgetragen werden. Dies führt
einerseits zur der Notwendigkeit, eine Nachbearbeitungsstation zum
Abtrag des überschüssigen Materials vorzusehen
und somit zu zusätzlichen
Kosten, und andererseits zu einer erheblichen Abfallmenge an Gleitschichtmaterial,
was sich ebenfalls kostensteigernd auf den Produktionsprozess auswirkt.
Ein
besonderes Verfahren zur Herstellung dünner Schichten aus Flüssigkeiten
und die dazugehörigen
Fließer
zur Durchführung
dieser Verfahren offenbaren die beiden deutschen Patentschriften
DE 44 28 741 C1 und
DE 41 31 849 C1 .
Beiden Patentschriften liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
einen Fließer
bereitzustellen, mit denen auf eine separate Vorerwärmung des
Substrats verzichtet werden kann. Somit unterscheiden sich die Verfahren
in den beiden genannten Patentschriften und der hier vorliegenden
Erfindung grundsätzlich,
wobei hier ausdrücklich
von einem Verfahren mit Vorwärmung ausgegangen
werden soll, wohingegen in den deutschen Patentschriften
DE 44 28 741 C1 und
DE 41 31 849 C1 eben
diese Vorerwärmung
eliminiert wird.
Entsprechende
Auswirkungen hat dies auf die Konstruktion der Fließer. Die
Aufgabe, die separate Vorerwärmung
zu eliminieren, wird nämlich
eben durch die spezielle Ausbildung der Fließer gelöst, indem wesentlich mehr Schmelze
auf das Substrat aufgebracht wird, als für die Ausbildung einer Beschichtung
erforderlich. Die überschüssig aufgebrachte, überhitzte
Schmelze dient lediglich der Aufheizung des Substrats und muss nach
erfolgter Aufwärmung wieder
abgeführt
werden, weshalb der Fließer
einen speziellen Abführkanal
aufweist, mit dem die überschüssige Schmelze
abgeführt
werden kann. Einen solchen Abführkanal
weist der hier beanspruchte Fließer gerade nicht auf, da er
für ein
Verfahren vorgesehen ist, bei dem eine separate Vorerwärmung vorgenommen
wird.
Vor
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
einen Fließer
zum Aufbringen einer Flüssigkeit,
insbesondere einer Metallschmelze, auf ein Substrat, bereitzustellen,
mit dem kostengünstiger
gefertigt werden kann und der insbesondere Verfahren mit einer höheren Produktivität ermöglicht.
Gelöst wird
diese Aufgabe durch einen Fließer
zum Aufbringen einer Flüssigkeit,
insbesondere einer Metallschmelze, auf ein Substrat, insbesondere aus
Stahl, zur Ausbildung einer dünnen
Schicht, wobei das Substrat und der Fließer relativ zueinander bewegbar
sind, mit einem Flüssigkeitszuführkanal, über den
dem Fließer
die Flüssigkeit
zugeführt
wird, und einem Fließerkopf,
welcher über
mindestens eine Austrittsöffnung
zum Vergießen
der Flüssigkeit auf
das Substrat verfügt,
und der dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens eine Austrittsöffnung an
einer Stirnseite des Fließers
angeordnet ist, welche im wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung
des bandförmigen
Substrats angeordnet ist, wobei die mindestens eine Austrittsöffnung in der
Art ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit
an mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des bandförmigen Substrats
beabstandeten Stellen auf das Substrat aufbringbar ist.
Dadurch,
dass die Flüssigkeit
in der Gießstation
an mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des bandförmigen Substrats
beabstandeten Stellen auf das Substrat aufgebracht wird, kann sich die
vergossene Flüssigkeit
schneller als bei herkömmlichen
Verfahren, bei denen die Schmelze mittig auf das Substrat aufgebracht
wird, verteilen, weil die Wegstrecken, die die Schmelze bis zu den
Seitenrändern
des Trägerbandes
zurückzulegen
hat, verkleinert und damit die für
den Fließprozess
d.h. die Benetzung der Substratoberfläche benötigte Zeit verringert wird.
Dies führt
dazu, dass die Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Substratband
durch die Anlage gezogen wird, erhöht werden und damit kostengünstiger
produziert werden kann. Diese konstruktive Ausgestaltung des Fließers trägt also
maßgeblich
zur Lösung
des der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe bei, einen Fließer bereitzustellen, mit
dem kostengünstiger
gefertigt werden kann und der insbesondere eine höhere Produktivität ermöglicht als
von herkömmliche
Verfahren bekannt ist.
Dadurch,
dass die mindestens eine Austrittsöffnung an einer Stirnseite
des Fließers
angeordnet ist, welche im wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung
des bandförmigen
Substrats angeordnet ist, trifft die Flüssigkeit nicht senkrecht von
oben auf die Substratoberfläche
auf, sondern vorzugsweise in einem spitzen Winkel und in Richtung
der Bewegung des bandförmigen
Substrats. Unnötige
Turbulenzen werden hierdurch vermieden.
Mit
dem erfindungsgemäßen Fließer lassen sich
Verfahren realisieren, bei denen die Flüssigkeit zu einer – gegenüber herkömmlichen
Verfahren – dünnen Schicht
vergossen wird. Dabei wird bereits beim Aufgießen beispielsweise der Gleitschichtlegierung
eine Schichtdicke der Gleitschicht angestrebt, die gegenüber der
Gleitlagerschicht des endbearbeiteten, bandförmigen Verbundwerkstoffes ein
nur geringes Übermaß aufweist,
also schon möglichst
nahe an dem Sollmaß der
Gleitlagerschicht liegt. Im Vergleich zu den nach dem Stand der
Technik bekannten Verfahren, bei denen nicht selten die vier- bis
zehnfache Menge an Metallschmelze zur Ausbildung einer Gleitschicht
vergossen werden, bedeutet dies eine erhebliche Materialersparnis
und damit eine spürbare
Kostensenkung.
Die
Kosten werden aber nicht nur infolge der reinen Materialersparnis
als solcher gesenkt. Dadurch, dass wesentlich weniger Material bereitgestellt
und vergossen wird, muss auch wesentlich weniger Gleitlagermaterial
aufbereitet d.h. geschmolzen werden, was zu einer erheblichen Energieeinsparung im
Rahmen des Schmelzprozesses führt.
Ebenso muss auch entsprechend weniger Material abgekühlt werden,
wodurch die Kühlstrecke
verkürzt
und/oder die Vorschubgeschwindigkeit erhöht und damit die Produktivität gesteigert
werden kann.
Zudem
entfällt
das Abtragen des überschüssigen Materials
mittels Fräsen.
Das Entfallen dieser Nachbearbeitungsstation verkürzt die
Fertigungszeiten weiter und mit dem nicht mehr erforderlichen Bearbeitungsschritt
entfallen auch die durch diesen verursachten Kosten.
Es
lassen sich Bandgeschwindigkeiten vB ≥ 7 m/min erreichen.
Dies stellt gegenüber
dem Stand der Technik eine Steigerung der Bandgeschwindigkeit und
folglich auch der Produktivität
von bis zu 100% und mehr dar, wobei die im Stahlband auftretenden
Zugkräfte
eine vertretbare Größe nicht überschreiten.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer über mindestens
zwei zueinander beabstandete Austrittsöffnungen verfügt, über die
die Flüssigkeit
jeweils strahlenförmig
auf das Substrat aufbringbar ist. Dabei wird der Fließer vorzugsweise
in der Art positioniert, dass die Austrittsöffnungen weniger als 50 mm
oberhalb der zu benetzenden Substratoberfläche zu liegen kommen, wodurch
eine unerwünschte
Turbulenz der vergossenen Schmelze vermieden bzw. in vertretbaren
Grenzen gehalten wird. Die Turbulenz der durch das Aufgießen erzeugten
Schmelzströmung
hat Einfluss auf die Qualität
der ausgebildeten Gleitschicht und auf deren Oberflächenbeschaffenheit.
Je weniger turbulent die Strömung
ist, desto weniger variiert die Dicke der Gleitschicht d.h. desto gleichmäßiger kann
eine Gleitschicht ausgebildet werden, was sich positiv auf das zu
veranschlagende Übermaß an zu
vergießender
Metalllegierung beim Begießen
des Substrats bemerkbar macht und die Nachbearbeitung verringert.
Vorteilhafterweise
sind bei Ausführungsformen
des Fließers
mit zwei Austrittsöffnungen
diese Austrittsöffnungen
um die halbe Breite des Substratbandes beabstandet, so dass sich
der maximale Fließweg
der Schmelze auf ein Viertel der Substratbreite verkleinert. An
dieser Stelle sei auch angemerkt, dass die Schmelze nicht durch
das sich relativ zum Fließer
bewegende Substratband aus der Einspeisevorrichtung gezogen wird,
sondern die Schmelze gezielt durch Einstellung eines Überdruckes
gefördert
und vergossen wird.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer über mindestens
eine spaltförmige
Austrittsöffnungen
verfügt, über die
die Flüssigkeit
in Form eines Schmelzfilms auf das Substrat aufbringbar ist.
Diese
Ausbildung des Fließers
kommt einem Fließer
gleich, der über
eine Vielzahl von zueinander beabstandeten Austrittsöffnungen
verfügt,
die gewissermaßen
miteinander in Verbindung stehen.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer über eine
spaltförmige Austrittsöffnung verfügt, die
sich über
die gesamte Breite des zu begießenden
Substrats erstreckt, so dass die Flüssigkeit in Form eines der
Breite des bandförmigen
Substrats entsprechenden Schmelzfilms auf das Substrat aufgebracht
wird.
Hierdurch
werden die Wegstrecken, die die Flüssigkeit bis zu den Seitenrändern des
Trägerbandes
zurückzulegen
hat, eliminiert und damit die für den
Fließprozess
d.h. die Benetzung der Substratoberfläche benötigte Zeit weiter verringert,
weshalb die Vorschubgeschwindigkeit weiter gesteigert werden kann.
Vorteilhaft
sind insbesondere Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer
mit einem Kamm ausgestattet ist, der sich unmittelbar an die mindestens
eine Austrittsöffnung
anschließt
und die zu vergießende
Flüssigkeit
weiterleitet. Dies hat sich als vorteilhaft bei der Ausbildung einer
gleichmäßigen Gleitschicht
herausgestellt.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer
aus Keramik, insbesondere Hochleistungskeramik gefertigt ist, wobei
als keramische Werkstoffe bevorzugt Karbide, wie SiC und B4C, Oxide, wie Al2O3, BeO und ZrO2,
Nitride, wie AIN, BN und Si3N4,
oder Boride, wie TiB2, verwendet werden.
Derartige Keramiken können
bei Temperaturen bis 1300°C
eingesetzt werden.
Darüber hinaus
erweist sich die Abriebfestigkeit von Keramik dahingehend als vorteilhaft,
dass die Schmelze nicht durch abgeriebene Keramik kontaminiert wird.
Der
Herstellungsablauf keramischer Bauteile geht von einem Pulver oder
Granulat aus, das zu einem sogenannten Grünling geformt wird, der bei
höheren
Stückzahlen
bereits der Endgeometrie des Bauteils angenähert ist. Der Grünling wird
anschließend
gesintert, wobei Genauigkeiten in der Geometrie von ungefähr 0,1 mm
erzielt werden können.
Danach ist eine Endbearbeitung aufgrund der Härte des Materials nur noch
mit erhöhtem
Aufwand möglich, beispielsweise
durch schleifen, läppen
und polieren.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer
im Fließerkopf über eine Beruhigungskammer
verfügt,
in der sich die über
den Zuführkanal
zugeführte
Flüssigkeit
vor dem Vergießen
beruhigen kann. In der Regel wird der Fließer über eine Speiservorrichtung
gespeist, die mit einem Schmelzofen in Verbindung steht. Aufgrund
der unterschiedlichen geodätischen
Höhe der
einzelnen Vorrichtungen, herrscht im Fließer ein Überdruck, mit dem die Flüssigkeit
gefördert
wird. Damit die in den Fließer
eingespeiste Flüssigkeit
nicht unkontrolliert und damit ungleichmäßig den Fließer über die
Austrittsöffnungen
verlässt,
wird die zu vergießende Flüssigkeit
zunächst
in eine Kammer geleitet, in der sie sich beruhigen kann und in der
nahezu gleiche Bedingungen über
den gesamten Gießvorgang
herrschen. Von dieser Beruhigungskammer verlässt sie dann kontinuierlich
und gleichförmig
den Fließerkopf.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen der Fließer
direkt beheizbar ist. Insbesondere beim Vergießen von Metallschmelzen ist eine
Fließerheizung
vorteilhaft, um ein Abkühlen
der Schmelze und ein Verstopfen der Austrittsöffnungen zu vermeiden. Die
Gefahr, das sich die Austrittsöffnung
zusetzt, spielt bei Verfahren nach dem Stand der Technik eine untergeordnete
Rolle, da hier die Schmelze über
eine einzige breite Austrittsöffnung abgeführt wird.
Kommen hingegen Austrittsöffnungen
von kleineren Abmessungen, wie bei dem erfindungsgemäßen Fließer zum
Einsatz, muss dieser Problematik Rechnung getragen werden, weshalb der
Fachmann bisher auch davon abgehalten wurde, andere Austrittsöffnungen
als die bekannten zu verwenden.
Vorteilhaft
sind Ausführungsformen
des Fließers,
bei denen Fließer
aus einer elektrisch leitfähigen
oder leitfähig
gemachten Keramik gefertigt ist und die Heizung des Fließers durch
Stromzufuhr erfolgt. Es besteht die Möglichkeit Keramiken durch Zusätze, die
dem Ausgangspulver oder -granulat beigemengt werden, elektrisch
leitfähig
zu machen und diese elektrische Leitfähigkeit für eine Beheizung des Fließers zu
nutzen, indem Stromzugänge
am Fließer vorgesehen
werden, wobei der eingeleitete Strom in Wärme umgewandelt wird und so
den Fließer
beheizt.