Beschreibung

Bauteil, Vorrichtung zur Verschleißkontrolle für ein Bauteil und Verfahren zur Instandsetzung eines Bauteils

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Grundkörper, auf den eine zum Verschleiß vorgesehene Oberflächenschicht aufge ^¬ bracht ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Verschleißkontrolle einer Oberflächenschicht eines Bau- teils. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Instandsetzung eines unter bestimmten Betriebsbedingungen betriebenen Bauteils .

Unter dem Begriff Bauteil wird im Rahmen dieser Anmeldung ei- ne Komponente verstanden, die Teil einer technischen Vorrichtung ist. Während ihres planmäßigen Betriebs sind Bauteile wenigstens teilweise einem Verschleiß, insbesondere Ver ^¬ schleiß durch Abrieb, ausgesetzt. Diese Bauteile können Be ^¬ standteil von Industrieanlagen, insbesondere von Stahl- und/oder Walzwerken, Fortbewegungsmitteln, etwa ein Schienenrad, Motoren, Getrieben und Geräten jeglicher Art sein. In der Regel wird das verschleißende Bauteil relativ zu einem anderen Objekt bewegt, wobei diese miteinander wechselwirken und dadurch ein Verschleiß des Bauteils bewirkt wird.

Der für das Bauteil auftretende Verschleiß ist in der Regel maßgebende für die Betriebsdauer eines Bauteils. Ist ein Bau ^¬ teil verschlissen, so ist es in der Regel erforderlich, dieses auszutauschen um die Funktionstüchtigkeit und Sicherheit der dem Bauteil zugeordneten Einheit sicherzustellen. Dies kann bspw. durch eine Service-Dienstleister erfolgen.

Ein solcher Verschleiß tritt insbesondere auf bei Bauteilen für Industrieanlagen, welche Produkte unter extremen Prozess- bedingungen, etwa Temperatur oder Druck, herstellen. Dies ist insbesondere der Fall in Stahlwerken und Walzwerken, welche bspw. Metallgut bei hohen Temperaturen und hohen Kräften verarbeiten. Die mit dem Metallgut in Kontakt kommenden Bauteile

weisen daher oft nur eine geringe Betriebsdauer auf, bevor diese ausgetauscht werden müssen.

Bisher bleibt es jedoch subjektiver Einschätzung überlassen, ob ein verschleißendes Bauteil seine Funktion wie vorgesehen erfüllen kann, oder ob dieses ausgetauscht werden muss. Dies kann Fehleinschätzungen des Verschleißzustandes des Bauteils zur Folge haben, und daher unplanmäßige Stillstandzeiten. Insbesondere bei Industrieanlagen mit optimierten Prozessab- laufen sind diese Stillstandzeiten mit hohen Kosten verbunden .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschleißzu ^¬ stand eines Bauteils einfach feststellen zu können sowie ver- schleißbedingte, unvorhergesehene Stillstandzeiten eines Bau ^¬ teils zu verringern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Bauteil dadurch gelöst, dass die Oberflächen- schicht mindestens zwei übereinander liegende Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften aufweist. Der Grundkörper des Bauteils ist in der Regel ange- passt an die auszuübende Funktion des Bauteils. Die Oberflä ^¬ chenschicht ist auf den Grundkörper wenigstens abschnittswei- se aufgebracht. Die Eigenschaften der Oberflächenschicht sind vorzugsweise an die Funktion des Bauteils angepasst. So kann die zum Verschleiß vorgesehene Oberflächenschicht bspw. für eine Bremsscheibe, weicher sein als der Grundkörper der Bremsscheibe. Jedoch kann die Oberflächenschicht auch derart ausgestaltet sein, dass möglichst wenig Verschleiß auftritt, indem diese bspw. eine hohe Härte aufweist, und daher wenig Abrieb entsteht. Auch können die aufgebrachten Teilschichten unterschiedliche Härten aufweisen.

Vorzugsweise ist die Oberflächenschicht nur an jenen Stellen auf das Bauteil aufgebracht, an welchen Verschleiß erwartet wird. Dass die Oberflächenschicht zum Verschleiß vorgesehen ist, ist im Rahmen dieser Anmeldung derart zu verstehen, dass

bekannt ist, dass beim planmäßigen Betrieb des Bauteils we ^¬ nigstens ein abschnittsweiser Verschleiß der Oberfläche des Bauteils auftritt. Dies ist in der Regel dem mit der Funktion des Bauteils vertrauten Fachmann bekannt. Vorzugsweise gren- zen die Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften direkt aneinander. Die optischen Eigenschaften der Teilschichten können gezielt bei der Herstellung der Oberflächenschicht vorgegeben werden.

Die optischen Eigenschaften der Teilschichten werden durch ihre jeweilige dielektrische Funktion bestimmt. Die optische Eigenschaft einer Teilschicht kann durch die Schichtparameter der jeweiligen Teilschicht eingestellt werden. Schichtparame ^¬ ter umfassen bspw. das verwendete Material für die Teil- Schicht, die Schichtdicke und andere ggf. einstellbare, die optische Schichteigenschaft beeinflussende Größen. Die Teil ^¬ schichten können dabei bis auf die unterschiedliche optische Schichteigenschaft gleiche Eigenschaften haben.

Eine optische Eigenschaft einer Teilschicht ist vorzugsweise messtechnisch erfassbar. So kann bspw. der Reflexionskoeffizient der Teilschicht, das optische Spektrum der Teilschicht, insbesondere eine Absorptionslinie des von der Teilschicht reflektierten optischen Spektrums, verwendet werden. Eben- falls können Streueigenschaften der Teilschicht als optische Eigenschaft dienen.

Vorzugsweise ist die erfassbare optische Eigenschaft einer Teilschicht innerhalb dieser Teilschicht unabhängig von Zeit und/oder Schichtdicke konstant. Alternativ ist der Verlauf der optischen Eigenschaft einer Teilschicht in Abhängigkeit von Schichtdicke und/oder Zeit zu Referenzzwecken zu bestimmen. Ist der Verlauf der optischen Schichteigenschaft einer Teilschicht in Abhängigkeit von Schichtdicke und gegebenen- falls Zeit bekannt, so erlaubt dies eine erhöhte Auflösung des durch Betrieb bedingten Verschleißes.

Zur messtechnischen Erfassung der optischen Eigenschaft der Teilschicht können dabei jegliche dem Fachmann geläufige Messmethoden zum Einsatz kommen, die es erlauben, unterschiedliche optische Eigenschaften der Teilschichtung zu er- fassen. Diese umfassen bspw. auch die elektronische Struktur einer Teilschicht erfassende Messmethoden, welche direkt mit den optischen Eigenschaften korreliert. Beispielsweise können Streulichtmessungen oder ellipsometrische Messungen vorgesehen werden.

Durch den Abrieb der Teilschichten und die damit einhergehende änderung von optischen Eigenschaften an der Oberfläche des Bauteils, kann festgestellt werden, in welchem Maß das Bau ^¬ teil zu einem bestimmten Zeitpunkt an einer bestimmten Stelle verschlissen ist. Es kann aufgrund der unterschiedlichen optischen Eigenschaft eindeutig bestimmt werden, welche Teil ^¬ schicht an der Oberfläche des Bauteils liegt und beruhend auf dieser Information eine Entscheidung getroffen werden kann, ob das Bauteil weiterbetrieben werden soll.

Insbesondere kann vorgesehen werden, eine Vielzahl an Teilschichten auf das Bauteil aufzubringen, wobei wenigstens be ^¬ nachbarte Teilschichten unterschiedliche optische Eigenschaf ^¬ ten aufweisen. Dadurch kann gegebenenfalls einerseits die Be- triebsdauer des Bauteils erhöht werden, andererseits erhält man eine hohe Tiefenauflösung für den Verschleiß der Oberflächenschicht. Je geringer die Schichtdicken der Teilschichten, desto höher die Tiefenauflösung des Verschleißes der Oberflä ^¬ chenschicht. Nachteil hierbei ist ein erhöhter Herstellungs- aufwand für das Bauteil. Jedoch kann eine Oberflächenschicht aus einer Vielzahl von Teilschichten bspw. bei Neuentwicklungen von Bauteilen bspw. einmalig zum Einsatz kommen, um Auf- schluss über die verschleißenden Stellen des Bauteils zu erhalten .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die optische Schichteigenschaft die Farbe. Dadurch ist nicht zwangsläufig Messtechnik erforderlich, um die Teilschichten

identifizieren zu können. Vielmehr kann eine Person durch Inaugenscheinnahme entscheiden, ob ein Bauteil bereits einen kritischen Verschleißzustand erreicht hat, oder noch weiter betrieben werden kann. Die Farbe kann bspw. durch in die Teilschicht eingelagerte Farbpartikel eingestellt werden. Weist ein beschichtetes Bauteil eine erfindungsgemäße Ober ^¬ flächenschicht auf, wobei sich Teilschichten farblich voneinander unterscheiden, so kann festgestellt werden, ob die obere der Metallschichten zumindest abschnittsweise verschlissen ist. Die Farbe an der Oberfläche ist ein Maß dafür, ob bzw. zu welchem Zeitpunkt ein Wechsel oder eine Neubeschichtung des Bauteils erforderlich ist. Vorzugsweise werden die Farben für aneinandergrenzende Teilschichten derart gewählt, dass diese unterschiedlich sind, etwa gelb und blau, rot und blau oder rot und grün sind, vorzugsweise komplementäre Farben.

Alternativ können beispielsweise aus anderen technischen Gebieten genutzte Farben, beispielsweise grün, gelb und rot - aus dem Bereich der Verkehrstechnik - genutzt werden, um zu signalisieren, in welchem Zustand sich das Bauteil befindet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine der Teilschichten als duktile metallische Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln ausgebildet. Mittels einer derartigen Schicht, vorzugsweise der äußersten Teil- Schicht, kann der Abrieb der Oberflächenschicht deutlich ver ^¬ ringert werden. Durch die Wahl der Hartstoffpartikel und de ^¬ ren Korngröße und/oder deren Volumenanteil, bspw. 1 Volumenprozent bis 40 Volumenprozent, in der Matrix und die Wahl der Matrix kann die Schichteigenschaft der Teilschicht gemäß den funktionalen Erfordernissen angepasst werden. Insbesondere kann mittels einer metallischen Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln die Abriebfestigkeit erhöht werden, wobei gleichzeitig ein konstanter Reibwert über die durch Verschleiß abnehmende Schichtdicke einer solchen Teilschicht ge- währleistet ist. Unter duktiler metallischer Matrix wird im Rahmen dieser Anmeldung ein vergleichsweise weicher metallischer Grundwerkstoff verstanden, der eine Vickers-Härte von

maximal etwa 180-230 HV _0I aufweist. Die Härtebestimmung nach Vickers ist der Norm DIN EN ISO 6507 zu entnehmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die duktile metallische Matrix aus einer Nickel-Matrix oder einer Nickellegierungsmatrix, insbesondere Nickel-Kobalt-Matrix, und die Hartstoffpartikel aus einer Carbid-Verbindung, insbe ^¬ sondere Borcarbid oder Siliciumcarbid, oder Aluminiumtitanat oder einer Kohlenstoffmodifikation, insbesondere Diamant, Carbon-Nano-Tubes oder Graphit, gebildet. Die Auswahl der

Hartstoffpartikel kann insbesondere davon abhängen, für wel ^¬ ches Einsatzgebiet das Bauteil vorgesehen ist. Insbesondere können auch unterschiedliche Hartstoffpartikel innerhalb ei ^¬ ner Teilschicht verwendet werden. Ebenfalls können die Eigen- Schäften der metallischen Matrix durch Legierungsbestandteile, z.B. Kobalt, Eisen in variablen Anteilen, eingestellt werden .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauteil als WaI- ze und/oder Rolle, insbesondere als Arbeitswalze oder Richt ^¬ walze oder Stützwalze oder Führungsrolle für eine Industrie ^¬ anlage, insbesondere für ein Stahlwerk oder Walzwerk, ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise lediglich die dem Verschleiß unterliegende Fläche, d.h. die Mantelfläche der Walze und/oder Rolle, mit der erfindungsgemäßen Oberflächenschicht versehen .

Insbesondere bei Bauteilen in Industrieanlagen, wobei die Bauteile direkt an der Herstellung eines Produkts beteiligt sind, etwa einem Metallband, ist es erforderlich, die Still ^¬ standzeiten der Produktionslinien aufgrund von Bauteilwechseln möglichst gering zu halten.

Trotz des hohen Verschleißes der Walze und/oder Rolle einher- gehend mit einer sich dadurch verändernden Oberfläche der

Walze und/oder Rolle ist es erforderlich, dass eine Fertigung eines Produkts mit der verschleissenden Walze und/oder Rolle in einer gewünschten Qualität ermöglicht wird. Ein Qualitäts-

merkmal eines Produktes kann beispielsweise die Planheit sein, wenn es sich um ein Metallband handelt.

Durch die Verschleißerscheinungen an der Oberfläche der Walze und/oder Rolle kommt es zu Veränderungen an der Walzenoberfläche bzw. Rollenoberfläche, wodurch die Reibungsverhältnis ^¬ se zwischen einzelnen Walzen bzw. zwischen einer Walze und dem mit der Walze verarbeitetem Metallgut beeinflusst werden. Der Reibwert zwischen einer Walze und/oder Rolle und dem zu bearbeitenden Metallgut ist jedoch ein maßgebliches Kriterium zur Einstellung der Qualität des Produkts. Ein Beitrag zur Erhöhung der Produktqualität kann geleistet werden, indem der Verschleiß von verschleißenden Bauteilen wie Walzen und/oder Rollen einfach feststellbar und erfassbar ist und aufgrund der dadurch vorliegenden Erkenntnisse entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.

ähnliche Verschleißprozesse treten auch auf für Richtwalzen auf, welche ebenfalls in metallverarbeitenden Industrieanla- gen verwendet werden. Weiter sind von derartigen Verschleißprozessen auch Papierwalzen, Teppichwalzen und viele weiteren Walzen betroffen, die entsprechend beansprucht werden. Auch für Material führende, bearbeitende oder transportierende Rollen, beispielsweise Umlenkrollen oder Transportrollen, sind derartige Verschleißerscheinungen von Bedeutung. Insbesondere ist ein hoher Verschleiß der Oberfläche von Walzen und Rollen in der Regel dann gegeben, wenn eine Bearbeitung von Produkten mit faseriger Struktur, wie etwa Papier oder Teppichfasern, vorgenommen wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauteil als Kokillenplatte für eine Metallgießanlage ausge ^¬ bildet. Kokillen werden bspw. bei Stranggießanlagen oder Knüppelstranggießanlagen eingesetzt. In die Kokille wird flüssiges Metall eingebracht, gekühlt und als Strang bzw. Knüppelstrang aus der Kokille abzogen. Die Kokille umfasst Kokillenplatten, die aufgrund des Kontakts mit flüssigem Me ^¬ tall einerseits einer hohen thermischen Beanspruchung ausge-

setzt sind. Andererseits ist eine Kokillenplatte einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, da der in der Kokille teilerstarrte Strang an der Kokillenplatte entlang reibt, bis dieser die Kokille verlassen hat. Daher ist es bei einer Ko- killenplatte zweckmäßig, den Verschleißzustand auf der Ar ^¬ beitsfläche, d.h. der dem gegossenen Metall zugewandeten Fläche der Kokillenplatt, zu kontrollieren. Durch eine erfindungsgemäße Oberflächenschicht kann ggf. einerseits die Be ^¬ triebsdauer der Kokillenplatte erhöht werden, andererseits kann der Verschleißzustand einfach überprüft werden, sofern kein gegossenes Metall in der Kokille ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil als Lager, insbesondere als Kugellager, aus- gebildet. Beim einem Lager sind vorteilhafterweise wenigstens die Laufflächen des Lagers mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenschicht versehen. So kann frühzeitig erkannt werden, wann das Lager verschlissen ist und ausgewechselt werden muss, um unvorhergesehene Stillstandzeiten zu vermeiden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauteil als Schienenrad mit verschleißenden Laufflächen ausgebildet. Auch hier ist eine Verschleißfrüherkennung besonders von Vorteil sowie sicherheitstechnisch relevant.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung zur Verschleißkontrolle der O- berflächenschicht eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Detektor zur Erfassung eines Wechsels der optischen Schichteigenschaft an der Oberfläche des Bauteils. Dadurch kann messtechnisch, vorzugsweise während des Betriebs des Bauteils, erfasst werden, ob festgelegte, nicht zu über ^¬ schreitende Verschleißgrenzen des Bauteils erreicht sind oder nicht. Dazu ist es nicht erforderlich die optischen Schicht ^¬ eigenschaften selbst zu erfassen, sondern ist lediglich er- forderlich, dass ein Wechsel von optischen Schichteigenschaf ^¬ ten erfassbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit eine automatisierte Online-überwachung des Verschleißes des Bauteils ermöglicht. Insbesondere erlaubt die Erfassung

des Wechsels der Schichteigenschaft den verschleißbedingten übergang von einer Teilschicht zur nächsten Teilschicht an der Oberfläche des Bauteils zu erfassen. Dabei kann einer be ^¬ stimmten Teilschicht bzw. einer optischen Eigenschaft einer Teilschicht einer Kritizitätsstufe zugeordnet werden. Wird ein Wechsel von einer Teilschicht zu einer als kritisch ange ^¬ sehenen Teilschicht erfasst, so ist dies ein Anzeichen für einen signifikanten Verschleiß des Bauteils. Entsprechende Maßnahmen können dann eingeleitet werden.

Der Detektor ist dazu derart ausgebildet, dass dieser die un ^¬ terschiedlichen optischen Eigenschaften der Teilschichten unterscheidbar voneinander erfassen kann. Vorzugsweise werden auf elektromagnetische Strahlung basierende Messmethoden zur Erfassung der optischen Eigenschaften der an der Oberfläche des Bauteils liegenden Teilschicht genutzt. Dazu können bspw. eine Kameraeinrichtung oder das Bauteil bestrahlende Laser verwendet werden. Wellenlänge und/oder Intensität der elek ^¬ tromagnetischen Strahlung sind hierzu vorzugsweise auf die zu erfassende optische Eigenschaft angepasst.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfasst der Detektor die optische Schichteigenschaft. Es wird also nicht nur der Wechsel einer optischen Schichteigenschaft er- fasst, sondern auch die optische Schichteigenschaft der an der Oberfläche liegenden Teilschicht selbst. Dadurch kann ei ^¬ ne kontinuierliche überwachung der optischen Eigenschaft der Bauteiloberfläche erfolgen. Dies ist insbesondere von Bedeu ^¬ tung, wenn die Oberflächenschicht durch mehr als zwei Teil- schichten gebildet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die optische Schichteigenschaft die Farbe. Die Farbe einer Teilschicht kann einfach mittels eines Detektors, bspw. einer Kameraeinrichtung, erfasst und erkannt werden. Dadurch lässt sich messtechnisch besonders einfach eine Verschleißkontrolle für das Bauteil bereitstellen. Hierbei kann durch den Detek-

tor ein Farbwechsel sowie eine Farbe an der Oberfläche des Bauteils erfasst werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfasst der Detektor den Wechsel der optischen Schichteigenschaft örtlich und/oder zeitlich aufgelöst. Durch eine örtliche Auflösung des Abriebs der Oberflächenschicht auf dem Bau ^¬ teil ist es möglich, in besonders hohem oder geringem Maße verschleißende Stellen des Bauteils schnell zu identifizie- ren. Es kann somit auch ein mittlerer Verschleißzustand für das gesamte Bauteils ermittelt werden. Diese können bspw. dem Lieferanten des Bauteils mitgeteilt werden, so dass dieser ggf. die Form des Grundkörpers des Bauteils im Hinblick auf eine Reduzierung des auftretenden Verschleißes anpassen kann. Eine zusätzlich vorsehbare zeitliche Auflösung des Verschlei ^¬ ßes erlaubt es bspw. einen gemittelten Verschleißkoeffizienten - Abrieb/Zeit - für eine bestimmte Stelle des Bauteils zu erfassen und diese Erkenntnis bspw. in Zusammenhang mit Betriebsparametern zu setzen. Die Ermittlung einer Abhängig- keit des Verschleißkoeffizienten von Betriebsparametern erlaubt es, Betriebsparameter derart zu wählen, dass die Be ^¬ triebsdauer eines verschleißenden Bauteils erhöht wird, ohne dass dessen Leistung im Rahmen seiner Funktionalität geschmälert wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wechsel der optischen Schichteigenschaft kontaktlos erfass ^¬ bar. Dadurch kann der Verschleiß besonders vorteilhaft, ins ^¬ besondere während des Betriebs, auf einfach Art und Weise kontrolliert werden. Dies kann insbesondere mittels auf e- lektromagnetischer Strahlung basierender Messungen der optischen Schichteigenschaft einer Teilschicht erfolgen. Dazu können beliebige Spektralbereiche verwendet werden, sofern diese eine Messung der unterschiedlichen optischen Schichtei- genschaften der Teilschichten erlauben. Vorzugsweise erfolgt eine Messung in einem für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich, so dass eine Messung einfach auch durch In-

augenscheinnahme des Bauteils durch Personal kontrollierbar ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustands des Bauteils aus der erfassten optischen Schichteigenschaft an der Oberfläche des Bauteils. Die Auswerteeinrichtung kann nahe dem zu kontrollierenden Bauteil angeordnet sein. Alternativ ist diese in einer über- wachungszentral, bspw. einem Kontrollraum angeordnet. Die

Auswerteeinrichtung ermittelt aus den erfassten optischen Eigenschaften bzw. Wechseln von optischen Eigenschaften den durch Verschleiß bedingten Abrieb der Oberflächenschicht und stellt diese für eine weitere Verwendung zur Verfügung. Um den Verschleißzustand zu ermitteln kann die Auswerteeinrichtung auf die Parameter der auf das Bauteil aufgebrachten O- berflächenschicht und falls erforderlich auch auf Bauteilpa ^¬ rameter zurückzugreifen. Eine derartige Bestimmung des Verschleißzustands ist insbesondere von Vorteil, wenn auf das Bauteil eine aus vielen Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften bestehenden Oberflächenschicht aufgebracht ist. Dabei ist die Genauigkeit der Ermittlung des Abriebs über das Bauteil bzw. für einzelne Stellen des Bau ^¬ teils abhängig von den Schichtdicken der Teilschichten. Je geringer die Schichtdicken der aufgebrachten Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften gewählt sind, desto genauer kann der durch Verschleiß aufgetretene Abrieb ermittelt werden. Unter Verschleißzustand des Bauteils wird der Abtrag der Oberflächenschicht bzw. des Grundkörpers in der Regle pro Flächeneinheit verstanden. Dieser kann gemit- telt oder örtlich und/oder zeitlich aufgelöst über das Bauteil ermittelt werden. Dieser kann mittels einer dem Verschleiß zugeordneten Echtfarben- oder Falschfarbendarstellung der Verschleißzustand des Bauteils als Verschleißprofil dar- gestellt werden. Insbesondere kann eine Rauhigkeit der Ober ^¬ fläche des Bauteils ermittelt werden bzw. ein durch den wäh ^¬ rend des Betriebs auftretenden Verschleiß verursachtes Tie ^¬ fenprofil der Oberfläche für das Bauteil.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Abgabe eines Sig ^¬ nals bei Erreichen eines vorgebbaren Grenzverschleißzustandes des Bauteils auf. Tritt ein vorgebbarer Grenzverschleißzu- stand auf, so wird durch die Einrichtung zur Abgabe eines

Signals ein Signal abgegeben. Der Grenzverschleißzustand kann bspw. als Abriebwert-Schwellwert definiert sein. Ebenfalls ist denkbar, dass eine optische Schwell-Schichteigenschaft oder ein einem optischen Schwell-Schichteigenschaft zugeord- netes Signal als Maß für den Grenzverschleißzustand genutzt wird. Wird eine bestimmte optische Schichteigenschaft er- fasst, und stimmt diese mit der vorgebbaren optischen Schwell-Schichteigenschaft überein, dann wird ein Signal von der Signalisierungs-Einrichtung abgegeben. Dieses Signal kann bspw. in einem Kontrollraum einer Industrieanlage wiedergegeben bzw. dem Kontrollpersonal in üblicher Weise mitgeteilt werden. Dadurch erhält das Kontrollpersonal eine Nachricht, in welchem Zustand sich ein bestimmtes Bauteil gegenwärtig befindet .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Grenzverschleißzustand durch eine vorgebbare Teilflä ^¬ che der Oberflächenschicht definiert, innerhalb der ein Wech ^¬ sel der optischen Schichteigenschaft erfolgt ist. Die Teil- fläche kann abhängig vom Einsatzgebiet des Bauteils vorgege ^¬ ben werden. Insbesondere kann diese punktartig, linienartig oder flächig ausgebildet sein. Der Grenzverschleißzustand ist bspw. dann erreicht, wenn eine bestimmte optische Schichtei ^¬ genschaft in der festgelegten Teilfläche erfasst wird. Es kann eine Mehrzahl an optischen Schwell-Schichteigenschaften vorgesehen werden, wobei das Erreichen der jeweiligen optischen Schwell-Schichteigenschaften für ein Bauteil eine Aktion im Zusammenhang mit der Instandsetzung des Bauteils auslöst. Insbesondere kann bei Erreichen einer bestimmten opti- sehen Schwell-Schichteigenschaften durch ein Signal mitgeteilt werden, dass eine Auswechslung des betroffenen Bauteils in Kürze vorzunehmen ist .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine überwachungszentrale, welcher das Signal zuführbar ist. Die überwachungszentrale kann fern ^¬ ab des Betriebsorts des Bauteils sein, und bspw. einem Liefe- ranten des Bauteils oder einem Service-Dienstleister zur Instandsetzung des Bauteils zugeordnet sein. Durch das in die überwachungszentrale eingehende Signal kann der Lieferant o- der Service-Dienstleister darüber informiert werden, dass ein bestimmtes Bauteil, welches von einem bestimmten Betreiber betrieben wird, in Kürze auszutauschen ist. Es können somit entsprechende logistische Maßnahmen frühzeitig eingeleitet werden. Die Wechselzeiten zum Austausch des verschlissenen Bauteils können dadurch gering gehalten werden. Alternativ kann die überwachungszentrale auch ein Kontrollraum einer In- dustrieanlage sein, welche über den Zustand ihrer verschlei ^¬ ßenden Bauteile informiert wird.

Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Instandsetzung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein durch gegebenen Betriebsbedingungen und die Form des Grundkörpers bedingter Verschleißzu ^¬ stand des Bauteils aus wenigstens einer erfassten optischen Schichteigenschaft ermittelt wird, wobei unverschlissene Res ^¬ te der Oberflächenschicht wenigstens abschnittsweise vom Grundkörper entfernt werden, wobei die Form des Grundkörpers derart bearbeitet wird, dass unter den gegebenen Betriebsbe ^¬ dingungen der Verschleiß des Bauteils gleichmäßiger erfolgt. Hierbei wird der Verschleiß bei einem der Bearbeitung des Bauteils nachfolgenden Einsatz durch die geänderte Form des Bauteils verringert. Es wird also ein Grundkörper einmalig oder mehrmalig unter den gegebenen Betriebsbedingungen betrieben und dessen Abnutzung beobachtet. Daraufhin erfolgt eine verbesserte Anpassung der Form des Grundkörpers an die gegebenen Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen sind gekennzeichnet durch mechanische, thermische und andere Kenn ^¬ größen im Betriebszustand, die Umgebungseinflüsse bezeichnen, welche auf das Bauteil während dessen Betrieb einwirken. Nach der Bearbeitung der Form kann der Grundkörper weitere Bear-

beitungsmaßnahmen erfahren, welche das Verschleißverhalten an die Funktion des Bauteils anpassen. Alternativ kann das Bauteil, insbesondere eine Walze, auch ohne weiteres Aufbringen einer Beschichtung auf den bearbeiteten Grundkörper in Be- trieb genommen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf den bearbeiteten Grundkörper eine Oberflächenschicht, insbe ^¬ sondere mit mindestens zwei übereinander liegenden Teil- schichten mit unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften, aufgebracht. In Abhängigkeit von der Funktion des Bau ^¬ teils kann eine Oberflächenschicht aufgebracht werden, welche den planmäßigen Betrieb des Bauteils fördert, bspw. in dem der Verschleiß pro Zeiteinheit reduziert wird. Im Hinblick auf Arbeitswalzen können insbesondere bekannte Schichten, wie bspw. Chrom-Beschichtungen, nach der Bearbeitung des Grundkörpers, auf diesen aufgebracht werden. Vorteilhafterweise wird jedoch eine Oberflächenschicht mit mindestens zwei über ^¬ einander liegenden Teilschichten mit unterschiedlichen opti- sehen Schichteigenschaften aufgebracht. So kann auch im weiteren Betrieb des Bauteils der Verschleiß des Bauteils ein ^¬ fach verfolgt bzw. erfasst werden.

Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Instandsetzung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein durch gegebenen Betriebsbedingungen und die Form des Grundkörpers bedingter Verschleißzustand des Bauteils aus wenigstens einer erfassten optischen Schichteigenschaft ermittelt wird, wobei unver- schlissene Reste der Oberflächenschicht wenigstens ab ^¬ schnittsweise vom Grundkörper entfernt werden, wobei auf den Grundkörper eine Oberflächenschicht, insbesondere mit mindes ^¬ tens zwei übereinander liegenden Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften, aufgebracht wird, wobei Parameter der Oberflächenschicht, insbesondere

Schichtdickenverteilung von Teilschichten und/oder Dichteverteilung von Hartstoffpartikeln, derart eingestellt werden, dass unter den gegebenen Betriebsbedingungen der Verschleiß

der Oberflächenschicht gleichmäßiger erfolgt. Durch die Ein ^¬ stellung der Parameter der Oberflächenschicht, insbesondere von Parametern einer Teilschicht der Oberflächenschicht, kann der Verschleiß reduziert werden, ohne dass eine Bearbeitung der Form des Grundkörpers erforderlich wird. Dies kann insbe ^¬ sondere bei Bauteilen vorgesehen werden, deren Form nicht für weitere Formbearbeitungsmaßnahmen geeignet sind, bspw. Motorbestandteile. Alternativ kann dieses Verfahren jedoch in Kombination mit einem Verfahren erfolgen, das die Bearbeitung eines Grundkörpers vorsieht.

Durch die Einstellung der Parameter der Oberflächenschicht kann die Verschleißfestigkeit der Oberflächenschicht lokal eingestellt werden. Dazu kann bspw. die Härte einer Teilflä- che der Oberflächenschicht gezielt eingestellt, bspw. erhöht oder gesenkt werden. So erfolgt der Verschleiß über das ge ^¬ samte Bauteil der Verschleiß gleichmäßiger, obwohl das Bau ^¬ teil lokal unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Beispiele hierfür sind die änderungen der Dichtverteilung von Hartstoffpartikeln, z.B. lokale Erhöhung der Konzentration der Hartstoffpartikel in Bereichen mit hoher mechanischer o- der thermischer Beanspruchung. Auch kann bspw. mittels der Einstellung der Schichtdicke sowie durch Verwendung bestimmter Materialien für die Oberflächenschicht die Aufgabe gelöst werden. Das Bauteil kann somit verbessert auf die während seines Betriebs unter gegebenen Betriebsbedingungen auftretenden Beanspruchungen angepasst werden, was die Betriebsdauer des Bauteils erhöht und Stillstandzeiten verringert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche anhand der nachfolgenden, schematisch dargestellten Zeichnungen genauer erläutert werden.

Es zeigen:

FIG 1 eine mit mehreren farbigen Metallschichten beschichtete Walze,

FIG 2 eine Vorrichtung zur Verschleißkontrolle für eine Arbeitswalze eines Walzgerüsts einer Walzstraße,

FIG 3 eine Vorrichtung zur Verschleißkontrolle für Füh- rungsrollen einer Gießanlage,

FIG 4 ein Flussdiagramm zum Ablauf eins Verfahrens zur Instandsetzung eines Bauteils durch Formänderung,

FIG 5 ein Flussdiagramm zum Ablauf eins Verfahrens zur

Instandsetzung eines Bauteils durch Aufbringen einer Oberflächenschicht,

FIG 6 einen Querschnitt eines mit mehreren Teilschichten beschichteten Schienenrads.

FIG 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Walze 1, auf welche mehrere Teilschichten 8, 9, 10 mit jeweils unter ^¬ schiedlichen Farben abgeschieden sind. Die Teilschichten 8, 9, 10 bilden die Oberflächenschicht 25. Die Oberflächen ^¬ schicht 25 ist auf die Mantelfläche 2 der Walze 1 aufge ^¬ bracht, welche den Grundkörper 24 der Walze 1 begrenzt. Die unterschiedlichen Farben der Teilschichten 8, 9, 10 sind durch unterschiedliche Schraffüren in FIG 1 dargestellt .

Bei der gezeigten Walze 1 wurde, beispielsweise durch Elekt ^¬ rolyse, die erste Teilschicht 8 mit einer ersten Farbe auf der Mantelfläche 2 der Walze 1 aufgebracht. Darüber wurde ei ^¬ ne zweite Teilschicht 9, beispielsweise ebenfalls mittels E- lektrolyse, mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen

Farbe aufgebracht. über dieser zweiten Teilschicht 9 ist eine dritte Teilschicht 10, mit einer dritten von der ersten und der zweiten verschiedenen Farbe, aufgebracht. Die Teilschichten 8, 9, 10 sind zudem als Nickelmatrix mit eingelagerten Aluminiumtitanat ausgebildet . Die Farben wurden durch Einla ^¬ gerung von Farbpartikeln in die jeweilige Teilschicht 8, 9, 10 erzeugt. Eine derartig beschichtete Walze 1 erlaubt einer ^¬ seits eine deutlich erhöhte Betriebsdauer aufgrund einer ver-

schleißmindernden Oberflächenschicht 25. Andererseits kann anhand der Farbe der Oberfläche 2' der Walze festgestellt werden, wie weit ein Verschleiß der Oberfläche 2' der Walze 1 fortgeschritten ist, da die Oberflächenschicht 25 der Walze 1 durch den Betrieb Abrieb erfährt.

In FIG 1 ist die erste Farbe der ersten Teilschicht 8 rot, die zweite Farbe der zweiten Teilschicht 9 gelb und die drit ^¬ te Farbe der dritten Teilschicht 10, und damit die bei Be- triebsaufnähme der neu beschichteten Walze die Oberfläche 2' bildende Metallschicht, grün. Durch den Betrieb der Walze 1 kommt es nun zu Verschleißerscheinung an der Oberfläche 2' der Walze 1, welche jedoch durch die verschleißmindernden Teilschichten 8, 9, 10 deutlich reduziert werden können. Durch den beim Betrieb verursachten Abtrag der Teilschichten 8, 9, 10 kommt es somit zu einem punktartigen, linienartigen oder flächigen Farbwechsel der Oberfläche 2' der Walze 1. Dieser Farbwechsel an der Oberfläche 2' erlaubt es zu bestim ^¬ men, wo und in welchem Maß Verschleiß an der Walzenoberfläche auftritt.

Es kann festgestellt werden, wann und wo ein Farbwechsel auf ^¬ tritt, beispielsweise von Grün nach Gelb, welcher signali ^¬ siert, dass die äußerste Teilschicht 10 wenigstens teilweise abgetragen wurde. Auf Grundlage dieser Erkenntnis kann nun beispielsweise ein Serviceauftrag zur Instandsetzung der Wal ^¬ ze 1 nach außen gegeben werden, ohne jedoch vorerst den Betrieb der Walze 1 einstellen zu müssen.

Die erste Teilschicht 8 der Walze 1, im Ausführungsbeispiel die rote Teilschicht, kann als Notpuffer vorgesehen werden, sofern eine Instandsetzung nicht rechtzeitig - während des Verschleißes der zweiten Teilschicht 9 - erfolgt.

Dadurch wird vermieden, dass durch eine verspätete Instand ^¬ setzung unnötige Stillstandzeiten der Industrieanlage erzeugt werden und gegebenenfalls bei Fortsetzung des Betriebs trotz verschleißender Oberfläche eine signifikante Beschädigung der

Walze 1 erfolgt. Dies kann insbesondere von Bedeutung sein für einen Walzenschliff, welche spätestens dann erforderlich ist wenn die Mantelfläche 2' des Arbeitswalzengrundkörpers 24 beschädigt wird.

FIG 2 zeigt eine Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle einer Arbeitswalze 1 zum Walzen eines Metallguts 21. Die Arbeits ^¬ walzen 1 werden von Stützwalzen 1' ' gestützt. Wenigstens die obere Arbeitswalze 1 der beiden Arbeitswalzen 1 weist wenigs- tens zwei nicht in FIG 2 dargestellte Teilschichten auf, wel ^¬ che sich in ihrer Farbe unterscheiden. Dabei bildet die äu ^¬ ßerste Teilschicht die Oberfläche der Arbeitswalze 1. Durch das Walzen von Metallgut 21 durch die Arbeitswalzen 1, kommt es zu Verschleiß an der Oberfläche der Arbeitswalze 1. Zur Kontrolle dieses Verschleißes ist ein Detektor 12 vorgesehen, welcher derart angeordnet ist, dass er die Farbe der Oberflä ^¬ che der Arbeitswalze 1 erfassen kann.

Der Detektor 12 gibt ein der erfassten Farbe zugeordnetes Signal aus, welches einer Erkennungseinrichtung 13 zugeführt wird. Die Erkennungseinrichtung 13 erkennt sowohl die Farbe der Oberfläche der Arbeitswalze 1, sowie, ob ein Farbwechsel wenigstens in einem Abschnitt der Oberfläche der Arbeitswalze 1 stattgefunden hat. Die Erkennungseinrichtung 13 und der De- tektor 12 können baulich zusammengefasst sein.

Die erfasste Farbe wird örtlich und zeitlich aufgelöst er- fasst und einer Speichereinrichtung zugeführt, so dass der Verlauf des während des Betriebs auftretenden Verschleißes der Walze 1 vom Personal nachvollzogen werden kann. Vorzugsweise werden die Betriebsparameter der Walze ebenfalls in der Speichereinrichtung hinterlegt, so dass eine Zuordnung erfolgen kann, wie der auftretende Verschleiß mit den Betriebspa ^¬ rametern des Bauteils zusammenhängt.

über eine von der Erkennungseinrichtung 13 umfasste Signali- sierungseinrichtung 14 wird der Zustand der Oberfläche der

Arbeitswalze 1 an eine einen Kontrollraum 15 mit einer Aus ^¬ werteeinrichtung 15' übermittelt.

Mittels der Auswerteeinrichtung 15' wird aus den erkannten Farben ein Verschleißzustand bzw. Verschleißprofil für die verschleißende Oberfläche der Walze ermittelt und gegebenen ^¬ falls ebenfalls bildlich im Kontrollraum 15 dargestellt. Der Verschleißzustand gibt vorzugsweise örtlich auf der Walze aufgelöst den durch den Verschleiß entstandenen Abrieb an der Oberfläche bzw. die Restschichtdicke der Oberflächenschicht an. Dazu sind in der Auswerteeinrichtung 15' der Schichtparameter der Teilschichten hinterlegt.

Gleichzeitig wird das von der Signalisierungseinrichtung 14 erzeugte Signal an eine Servicestation 16 übermittelt. Die

Servicestation 16 ist in der Regel einem Unternehmen zur Instandsetzung der derart beschichteten Walzen 1 und/oder Rollen 1' (siehe FIG 3) zugeordnet. Des Weiteren gehen bei der Servicezentrale 16 eine Vielzahl von derartigen Informationen von unterschiedlichen Industrieanlagen ein.

Eine Erfassung der Farbe bzw. eines Farbwechsels der Oberflä ^¬ che 2' einer Arbeitswalze 1 kann nicht nur für das in FIG 2 dargestellte Walzgerüst, sondern auch für eine Vielzahl wei- tere Rollen und Walzgerüste bzw. Walzen erfolgen, beispiels ^¬ weise auch für Stützwalzen 1' ' . Eine derartige Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle von Walzen und Rollen ermöglicht es, dass sowohl der Instandsetzer bzw. Service-Dienstleister als auch der Betreiber der Industrieanlage stets auf dem aktuel- len Stand bezüglich des Verschleißzustandes der Arbeitsmittel ist.

FIG 3 zeigt einen Abschnitt einer Gießanlage, in welcher ein als Strang ausgebildetes Metallgut 21 durch eine Mehrzahl von Führungsrollen 1' geführt wird. Wenigstens ein Teil der Füh ^¬ rungsrollen 1' sind mit wenigstens zwei Teilschichten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften beschichtet. Dadurch wird zum einen der Verschleiß an der Oberfläche der Rollen 1'

verringert, zum anderen kann ein Verschleißzustand der Rollen 1' ermittelt werden.

FIG 3 zeigt eine Mehrzahl von Detektoren 12, welche den obe- ren, in der Regel angetriebenen Rollen 1' zugeordnet sind.

Diese Detektoren 12 erfassen jeweils ein Reflexionssignal der Oberfläche derjenigen Rolle 1' , welcher sie zugeordnet sind. Ein dem Reflexionssignal der Rollen 1' zugeordnetes Signal wird einer Erkennungseinrichtung 13 zugeführt. Die Erken- nungseinrichtung 13 erkennt für die erfassten Rollen 1' , in welchem Verschleißzustand sich ihre Oberfläche befinden, in ^¬ dem sie das dem erfassten Reflexionssignal zugeordnete Signal mit einem einer Teilschicht zugeordneten Referenzsignal ver ^¬ gleicht .

Die Erkennung der jeweiligen optischen Schichteigenschaft kann beispielsweise durch Referenzsignale, welche in der Er ^¬ kennungseinrichtung 13 hinterlegt sind, erreicht werden. Die erkannten, der jeweiligen Oberfläche der Rollen 1' zugeordne- ten Signale werden einer Signalisierungseinrichtung 14 zugeführt, welche ein Signal zur Ausgabe der erkannten optischen Eigenschaft bzw. eines Wechsels der optischen Eigenschaft auf einer Ausgabeeinheit ausgibt. Die Ausgabeeinheit ist vorzugs ^¬ weise Teil des zentralen Kontrollraums 15 der Industrieanla- ge . Tritt ein Wechsel der optischen Eigenschaft an der Ober ^¬ fläche einer Rolle 1' auf, so wird zudem nicht nur der Kon ^¬ trollraum 15 von der Signalisierungseinrichtung benachrichtigt, sondern es wird auch ein Signal an einer entfernte Ser ^¬ vicezentrale 16 versendet, so dass diese über eine ggf. bald erforderliche Instandsetzungsmaßnahme informiert ist.

Vorzugsweise werden alle einem Verschleiß unterliegenden Wal ^¬ zen 1 bzw. Rollen 1', welche eine derartige Oberflächenschicht aufweisen, d.h. mindestens zwei Teilschichten mit un- terschiedlicher Farbe, durch eine solche Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle überwacht. Dadurch können Stillstandzei ^¬ ten verringert, die Produktivität gesteigert und Instandset ^¬ zungsmaßnahmen optimiert werden.

In Figur 4 ist ein Verfahren zur Instandsetzung einer Walze schematisch mittels eines Flussdiagramms dargestellt. Das dargestellte Flussdiagramm geht von der Ausgangssituation aus, dass die Walze durch den Betrieb in einem Walzgerüst derart verschlissen ist, dass diese nicht mehr weiterbetrie ^¬ ben werden kann, ohne die Qualität des herzustellenden Produkts negativ zu beeinflussen. Der Grundkörper der Walze ist noch nicht durch Verschleiß angegriffen bzw. beschädigt. Um den Verschleiß der Walze rechtzeitig erkennen zu können, hat die Walze bei Inbetriebnahme mehrere Teilschichten mit je ^¬ weils unterschiedlichen Farben aufgewiesen. Zur Verringerung des Verschleißes im Betrieb waren die Teilschichten jeweils als duktile metallische Matrix mit eingelagerten Hartstoff ^¬ partikeln ausgebildet.

In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird nun der Ver ^¬ schleißzustand der Walzenoberfläche aus optischen Schichtei ^¬ genschaften an der Oberfläche ermittelt. Dies erfolgt räum ^¬ lich aufgelöst. Die Erfassung der Farben an der Walzenober- fläche erfolgt hier mit einer örtlich hochauflösenden Kamera. Aus den erfassten Farbverteilungen an der Oberfläche der Walze wird nun ein Verschleißzustand ermittelt. Dieser gibt räumlich aufgelöst an, wie hoch der Abrieb der Oberflächenschicht während des Betriebes der Walze an einer jeweiligen Stelle der Walze ist. Diese Information wird nachfolgend ver ^¬ wendet .

In einem nächsten Verfahrensschritt 111 werden die unverschlissenen Reste der Oberflächenschicht von der Walze ent- fernt . Dies geschieht aufgrund der Widerstandsfähigkeit der aufgebrachten Oberflächenschicht vorzugsweise nicht durch die Schicht abschleifende Werkzeuge, sondern elektrolytisch. Da ^¬ durch wird ein definierter Ausgangszustand für das Bauteil bereitgestellt. Insbesondere wird die Mantelfläche der Walze freigelegt und gesäubert.

Im nächsten Verfahrensschritt 112 wird die Form der Walze, in Abhängigkeit vom ermittelten Verschleißzustand im Verfahrens-

schritt 110, bearbeitet. Der Grundkörper wird beispielsweise in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand derart geschliffen, dass der bei erneutem Betrieb der Walze auftre ^¬ tende Verschleiß verringert wird. Es wird also lokal unter- schiedlich viel Material des Grundkörpers der Walze abgetra ^¬ gen, um bei nachfolgendem Einsatz der Walze einen gleichmäßigeren Verschleiß, und dadurch ggf. auch eine erhöhte Be ^¬ triebsdauer, zu erreichen. Zur Bearbeitung der Form des Grundkörpers der Walze können jegliche, dem Fachmann bekannte Methoden eingesetzt werden, insbesondere Schleifen.

In einem nächsten Verfahrensschritt 113 wird auf die Walzen ^¬ mantelfläche eine neue Oberflächenschicht aufgebracht. Die neue Oberflächenschicht weist insbesondere zwei Teilschich- ten, bestehend aus einer Nickelmatrix mit Borcarbid-Partikeln auf. Ferner weisen die zwei Teilschichten unterschiedliche optische Schichteigenschaften auf, im Ausführungsbeispiel un ^¬ terschiedliche Farben.

Nachdem die Oberflächenschicht auf das bearbeitete Bauteil aufgebracht ist, erfolgt in einem Verfahrensschritt 114 ent ^¬ weder eine Lagerung der noch nicht benötigten Walze oder eine Inbetriebnahme der Walze unter den ursprünglichen Betriebsbe ^¬ dingungen. Dadurch dass die Betriebsbedingungen zeitlich va- riabel sind, jedoch sich nur innerhalb eines bestimmten Wer ^¬ tebereichs ändern, kann eine erfindungsgemäße Instandsetzung des Bauteils dessen Betriebsdauer erhöhen.

Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem ein alternativ oder kombinatorisch zu dem in FIG 4 dargestellten Verfahren verwendbares Verfahren zur Instandsetzung einer Walze schematisch dargestellt ist. Das dargestellte Verfahren setzte den gleichen Sachverhalt wie das in FIG 4 dargestellte Verfahren voraus .

In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird der Verschleißzu ^¬ stand der Walzenoberfläche aus optischen Schichteigenschaften an der Oberfläche ermittelt. Dies kann auf gleiche Weise wie

unter FIG 4 erläutert, geschehen. Der ermittelte Verschleiß ^¬ zustand wird nachfolgend weiterverwendet

In einem nächsten Verfahrensschritt 111 werden die unver- schlissenen Reste der Oberflächenschicht von der Walze ent ^¬ fernt. Dies geschieht aufgrund der Widerstandsfähigkeit der aufgebrachten Oberflächenschicht vorzugsweise nicht durch die Schicht abschleifende Werkzeuge, sondern elektrolytisch. Da ^¬ durch wird ein definierter Ausgangszustand für das Bauteil bereitgestellt. Insbesondere wird die Mantelfläche der Walze freigelegt und gesäubert.

In einem nun nicht aus dem in FIG 4 dargestellten Verfahren bekannten Verfahrensschritt 112' werden aus dem ermittelten Verschleißzustand Parameter für eine neu aufzubringende Ober ^¬ flächenschicht ermittelt. Dabei wird vorgesehen, für Stellen der Walze, welche besonders hohen Abrieb erfahren haben, Pa ^¬ rameter der Oberflächenschicht, insbesondere von Teilschich ^¬ ten, anzupassen. Derartige Parameter sind bspw. die Schicht- dicke der Oberflächenschicht bzw. der Teilschichten, die Ver ^¬ wendung bestimmter Hartstoffpartikel und Matrix-Materialien oder die lokale oder mittlere Konzentration an Hartstoffpartikeln in der Oberflächenschicht bzw. in den Teilschichten. Durch die Anpassung der Oberflächenschicht an die Beanspru- chung des Bauteils kann die Betriebsdauer der Walze verlängert werden. Welche konkreten Beträge die Parameter aufwei ^¬ sen, bleibt der Wahl des Fachmanns überlassen und ist abhängig von der Funktion der Walze im Walzwerk. Dies gilt analog auch für andere Bauteile, insbesondere von Industrieanlagen.

Anschließend wird im nächsten Verfahrensschritt 113' die Schicht mit den gewünschten Schichtparametern auf die gesäuberte Mantelfläche der Walze, vorzugsweise elektrolytisch, aufgebracht. Die auf diese Weise hergestellte Walze zeigt so- mit durch die aufgebrachte, an die Beanspruchung angepasste Oberflächenschicht im neuerlichen Betrieb eine verringerte und gleichmäßigere Abnutzung, wodurch Walzenwechsel verrin ^¬ gert werden können. Zudem können Arbeitswalzen länger verwen-

det werden, da mittels des in FIG 5 dargestellten Verfahrens kein Material vom Grundkörper entfernt werden muss, da dieser in der Regel nicht durch Verschleiß angegriffen ist .

Die in FIG 4 und FIG 5 dargestellten Verfahren können auch in Kombination verwendet werden. D.h. zunächst wird der Grund ^¬ körper des Bauteils bearbeitet und anschließend eine zusätz ^¬ lich an den Verschleißzustand aufgebrachte Oberflächenschicht auf die Walze aufgebracht. Eine Kombination dieser Verfahren ist ggf. dann vorteilhaft, wenn die Walze unter der Betriebs ^¬ beanspruchung dauerhaft verformt ist, d.h. nicht gewollte Ab ^¬ weichungen, bspw. verursacht durch den Betrieb der Walze, von einer Ausgangsform aufweist.

FIG 6 zeigt ein Schienenrad 30 mit einem Grundkörper 24. Das Schienerad 30 weist eine Lauffläche auf, welche beim Betrieb auf Schienen verschlissen wird. Um den Verschleiß des Schie ^¬ nerades 30 frühzeitig zu erkennen, ist auf das Schienenrad eine Oberflächenschicht 25 aufgebracht, welche zwei überein- ander liegende Teilschichten 8 und 9 mit unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften aufweist. Bevorzugt sind die Teilschichten 8 bzw. 9 derart ausgebildet, dass diese eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Dazu sind die Teil ^¬ schichten 8 bzw. 9 bspw. als duktile Nickel-Matrix oder Ni- ckel-Legierungsmatrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln, bspw. Borcarbid, ausgebildet. Die unterschiedlichen optischen Schichteigenschaften der Teilschichten 8 bzw. 9 werden durch Einbringen unterschiedlicher Farbpartikel in die Teilschichten erreicht. Durch geeignete Auswahl der Farbpartikel für die erste und die zweite Teilschicht können so Farben der

Teilschichten 8 bzw. 9 erzeugt werden, welche einfach voneinander unterscheidbar sind. Somit sind auch die Teilschichten 8 bzw. 9 voneinander unterscheidbar. Kommt es durch die Wechselwirkung des Schienenrads 30 mit der Schiene stellenweise zum vollständigen Abrieb der äußeren Teilschicht 9, so tritt ein Farbwechsel an der durch die Oberflächenschicht 25 gebil ^¬ deten Oberfläche 2' auf. Der Verschleiß der äußeren Teil ^¬ schicht 9 kann somit schnell erkannt werden.

Darüber hinaus kann eine Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle vorgesehen werden, welche einen Detektor 12 umfasst. Dieser ist in der Lage, den durch Verschleiß des Schienenrads an der Oberflächen 2' auftretenden Farbwechsel zu erfassen. Die Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle des Schienenrads 30 ist analog ausgebildet zu der in FIG 3 gezeigten Vorrich ^¬ tungen 11 zur Verschleißkontrolle ausgebildet. Die Vorrich ^¬ tung 11 zur Verschleißkontrolle kann direkt an einem dem Schienenrad 30 zugeordneten Schienenfahrzeug angeordnet sein, so dass eine Verschleißkontrolle während des Betriebs des

Schienenrads 30 möglich ist. Alternativ kann die Vorrichtung 11 zur Verschleißkontrolle auch erst bspw. in einer Wartungs ^¬ einrichtung zum Einsatz kommen, in welcher Schienenfahrzeuge, insbesondere Schienenräder 30, regelmäßig zu warten und ggf. instand zu setzen sind. Während die online-Kontrolle des Ver ^¬ schleißzustands des Schienenrads 30, d.h. Verschleißkontrolle des im Betrieb befindlichen Schienenrads 30, zur Erhöhung und optimalen Ausnutzung der maximalen, sicheren Betriebsdauer des Schienenrads 30 herangezogen werden kann, erlaubt die offline-Kontrolle des Verschleißzustands eines Schienenrads

30 in einer Wartungseinrichtung eine schnellere und effizientere Wartung des Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Schie ^¬ nenrads 30.