DD206460A3 - Waermereflektierendes schweisserschutzfilter - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN WAERMEREFLEKTIERENDES SCHUTZFILTER ZUR ANWENDUNG ALS AUGENSCHUTZMITTEL BEI DER AUSFUEHRUNG VON SCHWEISSARBEITEN. DER ERFINDUNG LIEGT DIE AUFGABE ZUGRUNDE, EIN WAERMEREFLEKTIERENDES SCHWEISSERSCHUTZFILTER MIT EINER HOHEN REFLEXION IM IR-BEREICH UND DAMIT GERINGEN EIGENERWAERMUNG BEIM SCHWEISSEN, EINER GUTEN MECHANISCHEN UND KORROSIONSBESTAENDIGKEIT, EINER HOHEN UV-BESTAENDIGKEIT UND EINER ERHOEHTEN REFLEXION IM SICHTBAREN BEREICH ZWECKS ERREICHUNG EINES KONTRASTARMEN SCHWEISSBADES BEIM BEOBACHTEN MITTELS EDELMETALLFREIER MATERIALIEN ZU SCHAFFEN. ES WURDE GEFUNDEN, DASS DIE AUFGABE IN IHRER GESAMTHEIT DURCH BEDAMPFEN EINES UEBLICHEN SCHWEISSERSCHUTZFILTERS MIT EINER EXTREM DUENNEN ALUMINIUMSCHICHT UND DARAUF MIT EINEM DIELEKTRISCHEN DOPPELSCHICHTSYSTEM ERFUELLBAR IST. DIE MATERIALIEN DER BEIDEN DIELEKTRISCHEN SCHICHTEN MUESSEN SICH DABEI IN IHREN HETEROPOLAREN UND HOMOEOPOLAREN BINDUNGSANTEILEN UNTERSCHEIDEN, WOBEI AUF DIE ALUMINIUMSCHICHT ERST DIE DIELEKTRISCHE SCHICHT EINES MATERIALS MIT DEM GERINGEREN HETEROPOLAREN BINDUNGSANTEIL (Z. B. ZRO UNTEN 2 ODER SIO) UND AUF DIESE SCHICHT DANN EIN MATERIAL MIT DEM HOEHEREN HETEROPOLAREN BINDUNGSANTEIL (Z. B. MGF UNTEN 2) AUFGEDAMPFT WIRD.

Description

Internes Az.; 2/1A-

Warmereflektierendes SchweißerSchutzfilter

Di« Erfindung betrifft win wärmereflektierendes Schweißerschutzfilter zur Anwendung als Augenschutzmittel bei der Ausführung von Schweißarbeiten.

Charakteristik der_ίv_be_kannten..

Übliche Schweißerschutzfilter, beispielsweise aus Glas, gewahren gegenüber der beim Schweißen auftretenden Wärmestrahlung, insbesondere im IB-Bereich von 780...2500 nm, nur einen geringen Schutz, Ermüdungserscheinungen der Augen des Schweißers bei Dauerbelastung, vor allem bei speziellen Schweißverfahren wie Inertgasschweißen, sind die Folge.

Dieser Mangel üblicher Schweißerschutzfilter kann u, a. durch Aufbringen dünner Metallschichten (z„ B. aus Gold oder Aluminium) auf die dem Auge abgewandten Seite vermindert werden«,

Neben der erforderlichen IR-Reflexion in dem genannten Bereich wird von einer solchen Beschichtung ferner erwartet, daß sie gegen chemische und mechanische Einflüsse beständig ist und sich letztendlicii die Schutzstufe des Schweißerschützfilters

während seines Einsatzes nicht ändert.

So wird z. B₉ nach der DE-AS 2 440 468 die warmereflektierende Schicht gegen mechanische Einflüsse durch eine zusätzliche Schutzscheibe geschützt und somit neben der Beschichtung ein technologischer bzw. fertigungstechnischer Mehraufwand in Kauf genommen.

Der anzustrebende Ersatz des Edelmetalls Gold durch Aluminium beispielsweise entfällt insofern, weil die mechanische und Korrosionsbeständigkeit des in den erforderlichen Schichtdicken aufgebrachten Aluminiums völlig unzureichend sind und sich dadurch der LichttransmissionsgradX und damit die Schutzstufe während des Einsatzes des S_chweißerschutzfilters ändern.

Für die Augen des Schweißers besonders schädigend gilt ein kontrastreiches Schweißbad. Als Maß eines kontrastarmen bzw. kontrastreichen Schweißbades beim Beobachten durch den S_Gtr,veißerschutzfilter kann die Reflexion im sichtbaren Bereich von 380,..780 nm angesehen werden, bei einer Goldbeschichtung ist sie z. B. noch relativ niedrig»

Ziel der Erfindung

Es soll ein warme reflektierendes Schweißerschutzfilter geschaffen werden, welches die angeführten Nachteile nicht besitzt, ohne technologischen oder fertigungstechnischen Mehraufwand herstellbar ist und ein wirkungsvolles Augenschutzmittel bei der Ausführung von Schweißarbeiten darstellt.

des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_s ein wärmereflektierendes Schweißerschutzfilter mit einer hohen Seflexion im

IR-Bereich von 780«..2500 nm zu schaffen, das auch eine hohe UV-Beständigkeit und eine erhöhte Reflexion im sichtbaren Bereich von 380... 78O nm. aufweisen soll.

Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf eine Seite eines üblichen Schweißerschutzfilters aus Glas oder Plaste im Hochvakuum eine Aluminiumschient und darauf ein dielektrisches Doppelschichtsystem aufgedampft werden.

Die Materialien der beiden dielektrischen Schichten müssen sich dabei in ihren heteropolaren und homöopolaren Bindungsanteilen unterscheiden, wobei auf die Aluminiumschicht erst die dielektrioc ;e Schicht eines Materials mit dem geringeren heteropolaren Bindungsanteil aufgedampft wird und auf diese Schicht dann ein Material mit dem höheren heteropolaren B indungs ant eil.

Es hat sich herausgestellt, daß sich insbesondere ZrOp (ca. 67 Jo heteropolarer Bindungsanteil) und SiO (ca. 51 70 heteropolarer Bindungsanteil) für die auf die Aluminiumschicht dielektrische Schicht eignen, während MgFp (ca, 86 % heteropolarer Bindungsanteil) für die auf die erste dielektrische Schicht aufzubringende zweite dielektrische Schicht von Vorteil ist.

Die Schichtdicke des Aluminiums liegt dabei vorteilhaft erweise zwischen 10. ..15 nm, die des ZrOp im Bereich von 100...800 nm,

die des SiO im Bereich, von 100...600 nm und die Schichtdicke des MgFp zwischen 100...500 nm.

Die Bedampfung eines üblichen Schweißerschutzfilters im Hochvakuum mit einer extrem dünnen Aluminiumschicht und darauf mit einer erfindungsgemäßen dielektrischen Doppelschicht( z. B. ZεOp/MgF₂ oder SiO/MgF₂) erbringt die gewünschte hohe Beflexion im IR-Bereich von 780...2500 nm, hohe UV-Beständigkeit, erhöhte Reflexion im sichtbaren Bereich von 3&O...78O nm, gepaart mit einer guten mechanischen und Korrosionsbeständigkeit.

Aüsführungsbeiapiel

Die gereinigte Seite eines üblichen Schweißerschutzfilters aus Glas mit für einen Schweißerschutzhelm geeigneten Abmessungen wird in einer Hochvakuumbedampfungsanlage bei einem Druck von

—1 1,33 mPa und einer Aufdampfgeschwindigkeit von 1 nm.s mit einer ca. 12 nm dicken Aluminiumschicht belegt. Ohne Unterbrechung des Bedampfungszyklüs wird auf die Aluminiumschicht zunächst eine ca. 550 nm dicke ZrOp-Schicht und darauf eine ca. 350 nm dicke MgF₂-Schicht aufgedampft.

Mehrere so erfindungsgemäß beschichtete, wärmer'eflektierende Schweißerschutzfilter wurden verschiedenen Untersuchungen im Labor und beim Inertgasschweißen unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Zum Vergleich wurden übliche S^chweißerschutzfilter, mit Gold beschichtete und im Handel erhältliche Schweißerschutzfilter sowie mit Aluminium, aber ohne dielektrische Doppelschicht, beschichtete Schweißerschutzfilter den gleichen Untersuchungen unterzogen.

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Tabelle 1: Ergebnisse der Untersuchungen an den erfindungsge— maß beschichteten (A), den üblichen (B), den mit Gold beschichteten und im Handel erhältlichen (G) und den nur mit Aluminium (D) beschichteten Schweiße] schutzfiltern aus Glas

Lfd.Nr.	Parameter	im Bereich in %	von	A	,2	B	C	9	D
1	IE-Reflexion 780...2500 nm	sichtbaren . . .780 nm	Be in 7o	86	,2	3,9	77,	2
2	Heflexion im reich von 380		65	4,0	55,

relative Veränderung des Lichttransmissionsgrades nach UY-Bestrahlung gemäß DIN 4646/Teil 5 in %

. 1,0 4,5 1,2 50,3

relative Veränderung des Lichttransmissionsgrades T als Maß der mechanischen Beständigkeit ' in %

1,0 1,0 48,2 100,0

relative Veränderung der Reflexion bei 502 nm als Maß der Korrosionsbeständigkeit-" in %

4,0 0,3 2,0 60,9

Eigenerwärmung beim Inertgasschweißen im Dauerbetrieb in ⁰C

30,0 70,0 35,0

Erläuterungen zur Tabelle 1:

1) Aufgrund der Untersuchungsergebnisse bei den lfd. Nr. 3, 4 und 5, die belegen, daß ein nur mit Aluminium beschichtetes Sciiweißerschutzfilter nicht verwendet werden kann, wurde auf die Untersuchungen gemäß lfd. Nr. 1, 2 und 6 'verzichtet.

2) Die BeSchichtungen der Schweißerschutzfilter bzw. eine Seite eines üblichen Schweißerschützfilters wurden 1 min mit einem rotierenden Gummistopfen von 30 mtn Durchmesser

—Ί

und einer Umdrehung von 500 U₆min sowie einer Belastung von 2 kp behandelt. Die Messung des LichttransmissionsgradesTerfolgte vor und nach dieser mechanischen Behand-1 ung.

3) Die S_chweißerschutzfilter wurden bei Normalbedingungen

30 min in Wasser gekocht, die Reflexion wurde jeweils vor und nach dem Kochen mit einem Leukometer des VEB Carl Zeiss Jena gemessen.

Aus den Untersuchungen folgt, daß nur mit dem erfindungsgemäß beschichteten Schweißerschutzfilter die Anforderungen in ihrer Gesamtheit erfüllt bzw« im Vergleich zur Beschichtung mit Gold gleiche oder bessere V/er te erreicht werden.

So erfolgt im IR-Bereich von 780...2500 nm eine hohe Beflexion und somit eine niedrige Eigenerwärmung des erfindungsgemäßen wärmereflektierenden S_chweißerschutzfilters bei Schweißarbeiten im Dauerbetrieb.

Die hohe Heflexion des erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Schweißerschutzfilters im sichtbaren Bereich von 380...7&0 nm ermöglicht ein kontrastarmes Beobachten des Schweißbades.

Aufgrund der hohen UV-Beständigkeit werden die Anforderungen an ein wirkungsvolles Augenschutzmittel bei der Ausführung von Schweißarbeiten erfüllt.

Die gute mechanische und Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Schweißerschutzfilters gewährleisten, daß sich die Schutzstufe nicht ändert. Ein technologischer oder fertigungstechnischer Mehraufwand für den Schutz der Beschichtung ist nicht erforderlich.

Claims (3)

1. 4JLJ I U O 7

   Erfindungsanspruch

   1. Wärmereflektierendes Schweißerschutzfilter, das auf einer Seite mit einer Aluminiumschicht bedampft ist, gekennzeichnet dadurch, daß auf die Aluminiumschicht ein dielektrisches Doppelschichtsystem aufgedampft ist, dessen Schichten sich in ihren heteropolaren und homöopolaren Bindungsanteilen unterscheiden, wobei auf die Aluminiumschicht erst die Schicht mit dem geringeren heteropolaren Bindungsanteil und auf diese Schicht dann die Schicht mit dem höheren heteropolaren Bindungsanteil aufgedampft ist.
2. 2. Y/ärmeref lektierendes Schweißerschutzfilter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die auf die Aluminiumschicht aufgedampfte dielektrische Schicht ZrOp. oder SiO und die zweite dielektrische Schicht MgPo ist.
3. 3. Wärmereflektierendes Schweißerschutzfilter nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Aluminiumschicht 10«.»15 um, die ZrO₂~Schicht 100..,8OO nm, die SiO-Schicht 100...600 nm und die MgPg-Schicht 100...500 nm dick ist.