DE202014011237U1 - Device for build-up welding - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Auftragschweißen, insbesondere zum MAG-Schweißen, Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Werkstücken (26) mit mindestens einen Schweißgleichrichter (18) und einem Drahtvorschubkoffer (11) der über einen Drahtfördermotor einen Schweißdraht (12) durch eine Kontaktelektrode (15a) eines Schweißbrenners (15) in Abhängigkeit von der Abschmelzleistung gegen die Werkstückoberfläche fährt, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Drahtvorschubkoffer (22), der einen zweiten Schweißdraht (23) über eine Drahtzuführung (24) in den Aufschmelzbereich (25a) zwischen dem Schweißbrenner (15) und der unter Schutzgasatmosphäre aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche heranführt.An apparatus for build-up welding, in particular for MAG welding, plating or tanks with similar or higher quality weld metal for protecting surfaces of workpieces (26) with at least one welding rectifier (18) and a wire feed box (11) via a wire feed motor, a welding wire (12) a contact electrode (15a) of a welding torch (15) in dependence on the Abschmelzleistung against the workpiece surface, characterized by at least one additional Drahtvorschubkoffer (22), a second welding wire (23) via a wire feed (24) in the Aufschmelzbereich (25a) between the welding torch (15) and the melted under protective gas atmosphere to be coated workpiece surface.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen, insbesondere MAG-Schweißen, für das Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Bauteilen.The present invention relates to a device for build-up welding, in particular MAG welding, for plating or tanks with similar or higher quality weld metal for the protection of surfaces of components.

Zum Korrosionsschutz werden Cr/Ni-Stähle oder Nickelbasis-Werkstoffe auf un- oder niedrig legierte Baustähle aufgeschweißt. So werden beispielsweise durch Auftragschweißen Lagersitze und Laufbuchsen auf Wellen für Schiffspropeller aus Legierungen hergestellt, die besonders gute Schmier- und Notlaufeigenschaften aufweisen sollen. Derartige sog. Cladding-Schichten können im Bedarfsfall auch mit relativ geringem Aufwand repariert werden.For corrosion protection, Cr / Ni steels or nickel-based materials are welded onto unalloyed or low-alloy structural steel. For example, by contract welding bearing seats and liners are made on shafts for ship propellers from alloys that should have very good lubrication and emergency running properties. Such so-called. Cladding layers can be repaired in case of need also with relatively little effort.

Als Verschleißschutz werden auch besonders harte Schichten bis zu 63 HRC auf Bauteile aufgeschweißt, die dann je nach Anforderung spanend oder nur noch durch schleifen bearbeitet werden können. Manche Arten von Hart-Aufpanzerungen werden auch nicht mehr weiter bearbeitet, wie z.B. auf Brecherwellen oder Zahnflanken.As wear protection, even hard coatings up to 63 HRC are welded onto components, which can then be machined or only machined by grinding as required. Some types of hard armor are also no longer processed, such. on breaker shafts or tooth flanks.

Für das Cladding kommen hauptsächlich drei Schweißverfahren zur Anwendung. Neben dem hocheffizienten ESW-Verfahren (Electroslag Welding, sprich Elektro-Schlacke Schweißen) werden neben dem WIG-Verfahren (Wolfram-Inertgas Schweißen) das MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas Schweißen) mit einem Schweißfokus unter Schutzgasatmosphäre eingesetzt.For cladding mainly three welding processes are used. In addition to the highly efficient ESW process (electroslag welding, ie electro-slag welding), in addition to the TIG process (tungsten inert gas welding), MAG welding (metal active gas welding) with a welding focus under a protective gas atmosphere is used.

Die bekannten Schweißverfahren haben sich zwar bewährt, aber insbesondere bei dem Auftragsschweißen hat sich gezeigt, dass im Vergleich zu dem WIG-Heißdrahtschweißen der Lichtbogen beim MAG-Schweißen wesentlich konzentrierter ist. Beim MAG-Schweißen sind aus diesem Grund verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um eine Entmischung („Seigerung“) zwischen dem zu bearbeitenden Oberflächenmaterial und dem verwendeten Schweißdraht in den geforderten Grenzen zu halten. Hierzu gehören unter anderem das Einstellen der Brennerstellung, der Schweißposition und der Schweißgeschwindigkeit.Although the known welding methods have proved successful, it has been found, in particular in the build-up welding, that the arc is much more concentrated in MAG welding in comparison with TIG hot-wire welding. For this reason, in the case of MAG welding, various measures must be taken to keep the segregation ("segregation") between the surface material to be processed and the welding wire used within the required limits. These include adjusting the burner position, welding position and welding speed.

Insbesondere bei größeren Auftragsschweißarbeiten ist dies nachteilig, da das Einstellen der Schweißparameter zeit- und damit kostenintensiv ist. Zu diesen reinen Arbeitskosten kommen die eigentlichen Werkzeugkosten und die erhebliche Kosten für Stillstandzeiten hinzu, während den die Schweißmaschine nicht produzieren kann.This is disadvantageous, in particular in the case of larger build-up welding work, since setting the welding parameters is time-consuming and thus cost-intensive. These pure labor costs add to the actual tooling costs and the significant downtime costs that the welding machine can not produce.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für ein AuftragsSchweißverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Stillstandszeiten gesenkt, die Auftragsgeschwindigkeit, die Abschmelzleistung und damit die Fertigungskapazität erhöht wird.It is therefore an object of the present invention to provide a device for an order welding process, with which the downtime is reduced, the order speed, the deposition rate and thus the production capacity is increased.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, insbesondere durch mindestens einen zusätzlicher Drahtvorschubkoffer, der einen zweiten Schweißdraht über eine Drahtzuführung in den Aufschmelzbereich zwischen der Elektrode und der aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche unter Schutzgasatmosphäre in den Schweißfokus heranführt.This object is achieved by the features specified in claim 1, in particular by at least one additional wire feed case, which brings a second welding wire via a wire feed in the melting area between the electrode and the melted, to be coated workpiece surface under a protective gas atmosphere in the welding focus.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer synchronisiert.According to one embodiment of the device according to the invention, the welding wire feed from the first wire feed box is synchronized with the second welding wire feed from the second wire feed case.

In einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Schweißdraht als Kaltdraht in den Schweißfokus des Schweißlichtbogens eingebracht.In a further embodiment, the second welding wire is introduced as a cold wire into the welding focus of the welding arc.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist es vorgesehen, dass dem zweiten Schweißdraht eine Drahtvorwärmung zugeordnet ist, der sodann als Heißdraht in den Schweißfokus des Schweißlichtbogens eingebracht wird. Die Verwendung von Heißdraht trägt dazu bei, das Schweißbild zu verbessern.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, it is provided that a wire preheating is assigned to the second welding wire, which is then introduced as a hot wire in the welding focus of the welding arc. The use of hot wire helps to improve the weld pattern.

Durch das Einbringen eines zweiten Schweißdrahtes in den Schweißlichtbogen einer Schweißpistole kann mehr Material abgeschmolzen werden. Hierdurch wird die Auftragsgeschwindigkeit wesentlich erhöht. Gleichzeitig kühlt der zweite Schweißdraht die beim Schweißen entstehende Schmelze kontrolliert ab, so dass die Eindringtiefe der Aufmischung (Aufschmelzung zwischen Schweißdraht und Werkstoff des Werkstückes) in Werkstück reduziert wird.By introducing a second welding wire in the welding arc of a welding gun more material can be melted. As a result, the job speed is significantly increased. At the same time, the second welding wire cools the melt produced during welding in a controlled manner so that the penetration depth of the mixing (melting between the welding wire and the material of the workpiece) in the workpiece is reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wärmt die Drahtvorwärmung den zweiten Draht mit einem Strom von 35A bis 140A vor. Die Stärke der Vorwärmung richtet sich beispielsweise nach der verwendeten Drahtstärke und dem verwendeten Material. Sie ist auch abhängig von dem Schweißbild und den vorbestimmten Grenzen der Aufmischung.In another preferred embodiment, the wire preheating preheats the second wire with a current of 35A to 140A. The strength of the preheating depends, for example, on the wire size used and the material used. It is also dependent on the weld pattern and the predetermined limits of dilution.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung so eingestellt, dass die Abschmelzleistung des ersten und des zweiten Drahts zwischen 4 und 10 Kg/h, bevorzugt 9 Kg/h, beträgt. Denkbar sind auch höhere Abschmelzleistungen, die dann von der Kapazität bzw. Leistung der verwendeten Schweißvorrichtung abhängen.In a further preferred embodiment, the device is adjusted so that the deposition rate of the first and second wires is between 4 and 10 Kg / h, preferably 9 Kg / h. Also conceivable are higher ablation rates, which then depend on the capacity or performance of the welding device used.

Mit der vorliegenden Vorrichtung wird ein guter Mittelweg zwischen der Auftragsgeschwindigkeit und der Aufschmelzleistung auf der einen Seite und der Wirtschaftlichkeit der Anlage auf der anderen Seite erzielt.With the present device, there is a good balance between the job speed and the melting performance on the one hand and the economy of the plant on the other hand.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Doppeldrahtantrieb für den ersten Draht und den zweiten Draht an einen Vorschubmotor befestigt, die die zwei Drähte sodann parallel fördern. Hierdurch könnte die Vorrichtung kompakter ausgelegt werden. In einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Draht seitlich von dem Schweißbrenner in den Fokus des Schweißlichtbogens eingeführt und dort aufgeschmolzen.According to a further advantageous embodiment of the device according to the invention, a double-wire drive for the first wire and the second wire is attached to a feed motor, which then convey the two wires in parallel. As a result, the device could be made more compact. In a further embodiment, the second wire is introduced laterally from the welding torch into the focus of the welding arc and melted there.

Weiteerhin ist mindestens ein zusätzlicher Drahtvorschubkoffer vorgesehen ist, der einen zweiten Schweißdraht über eine Drahtzuführung in den Aufschmelzbereich zwischen der Elektrode und der aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche unter Schutzgasatmosphäre in den Schweißfokus heranführt.Weitererhin at least one additional wire feed box is provided, which brings a second welding wire via a wire feed in the melting area between the electrode and the melted, to be coated workpiece surface under a protective gas atmosphere in the welding focus.

Die Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer ist mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer synchronisiert.The welding wire feed from the first wire feed case is synchronized with the second feed wire feed from the second wire feed case.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schweißdraht anschließend als Heißdraht über eine Drahtführung in den Fokus des Schweißlichtbogens eingebracht, wo er zusammen mit dem ersten Schweißdraht und dem Material des Werkstückes aufgeschmolzen wird.In a preferred embodiment, the welding wire is then introduced as a hot wire via a wire guide in the focus of the welding arc, where it is melted together with the first welding wire and the material of the workpiece.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.Further advantageous measures are described in the subclaims. The invention is illustrated in the accompanying drawings and will be described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Arbeitsposition, mit einer zusätzlichen Schweißdrahtzuführung in eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen MAG-Schweißanlage.The single figure shows a schematic overall view of the device according to the invention in the working position, with an additional welding wire feed in a schematic representation of an inventive MAG welding system.

Der Schweißanlage 10 sind mehrere Komponenten und Nebenaggregate zugeordnet. Hierzu gehört ein Drahtfördermotor (nicht dargestellt), der in einem ersten Drahtvorschubkoffer 11 angeordnet ist. Der Drahtvorschubkoffer 11 leitet einen ersten Schweißdraht 12 von einer ersten Vorratstrommel 13 mittels des Drahtfördermotors über eine erste Drahtzuführung 14 durch eine Kontaktelektrode 15a zu einem Schweißbrenner 15. Die Fördergeschwindigkeit VD des ersten Schweißdrahtes 12 lässt sich mit einem dem Drahtvorschubkoffer 11 zugeordneten Korrektor 20 stufenlos einstellen.The welding system 10 Several components and ancillaries are assigned. This includes a wire feed motor (not shown), which in a first wire feed box 11 is arranged. The wire feed case 11 conducts a first welding wire 12 from a first storage drum 13 by means of the wire feed motor via a first wire feed 14 through a contact electrode 15a to a welding torch 15 , The conveying speed V D of the first welding wire 12 can be with a wire feed case 11 assigned corrector 20 infinitely adjustable.

Der Schweißbrenner 15 ist über Stromzuführungen 16 und 17 mit einem Schweißgleichrichter 18 elektrisch verbunden. Der Schweißgleichrichter 18 wiederum ist mit dem Drahtvorschubkoffer 11 elektrisch gekoppelt. Hierdurch ist die Einstellung der Stromstärke möglich, um den ersten Schweißdraht 12 in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit VD aufzuschmelzen. Dieses Verhältnis kann in Abhängigkeit von dem Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstückes mit einem Regler 21 variabel eingestellt werden.The welding torch 15 is via power supply 16 and 17 with a welding rectifier 18 electrically connected. The welding rectifier 18 Again, with the wire feed box 11 electrically coupled. This makes it possible to adjust the current to the first welding wire 12 to melt depending on the conveying speed V D. This ratio can, depending on the material of the workpiece to be machined with a controller 21 be set variably.

Über einen zweiten Drahtvorschubkoffer 22 wird ein zweiter Schweißdraht 23 von einer zweiten Vorratstrommel 19 abgewickelt und über eine zweite Drahtzuführung 24 geführt. Der zweite Drahtzuführung 24 sind Antriebsmittel 24a und/oder Stützmittel 24b nachgeordnet, mit denen der zweite Schweißdraht 23 in den Fokus des Lichtbogens 25 geführt wird. Im Lichtbogen 25 werden der erste Schweißdraht 12 und der zweite Schweißnaht 23 vollständig aufgeschmolzen.Via a second wire feed case 22 becomes a second welding wire 23 from a second storage drum 19 unwound and over a second wire feeder 24 guided. The second wire feeder 24 are driving means 24a and / or proppants 24b downstream, with which the second welding wire 23 in the focus of the arc 25 to be led. In the arc 25 become the first welding wire 12 and the second weld 23 completely melted.

Da beim MAG-Schweißen der Lichtbogen 25 sehr konzentriert ist, sind aus diesem Grund auch verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um die Aufmischung in geforderten Grenzen zu halten. Hierzu gehören unter anderen die Brennerstellung, die Schweißposition und die Schweißgeschwindigkeit.Because with MAG welding the arc 25 For this reason, various precautions have to be taken to keep the dilution within required limits. These include, among other things, the torch position, the welding position and the welding speed.

Da beim MAG-Schweißen der Lichtbogen 25 sehr konzentriert ist, sind verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um die Aufmischung (Seigerung des Schmelzbades) in geforderten Grenzen zu halten. Dies kann unter anderem durch die Brennerstellung, die Schweißposition und die Schweißgeschwindigkeit bewirkt werden.Because with MAG welding the arc 25 is very concentrated, various precautions have to be taken to keep the dilution (smoldering segregation) within required limits. This can be caused inter alia by the burner position, the welding position and the welding speed.

Die Aufmischung kann auch durch Abkühlung des durch den Lichtbogen 25 erzeugten Aufschmelzbereiches 25a gesteuert werden. Beispielsweise kann der zweite Schweißdraht 23 als Kaltdraht bei gleicher Stromstärke in den Lichtbogen 25 geführt werden. Die Aufmischung und die Einbrenntiefe des Schweißgutes im Aufschmelzbereich 25a des Werkstücks 26 kann dadurch variiert werden.The mixture can also be cooled by the arc 25 generated melting area 25a to be controlled. For example, the second welding wire 23 as cold wire at the same current in the arc 25 be guided. The dilution and the penetration depth of the weld metal in the melting area 25a of the workpiece 26 can be varied.

In der vorliegenden Ausführungsform ist dem zweiten Schweißdraht 23 eine Drahtvorwärmung 27 zugeordnet. Durch die Drahtvorwärmung 27 wird das Aufschmelzvolumen signifikant erhöht. Dadurch wird eine wesentlich glattere Oberfläche des Werkstücks 26 erzielt und die Differenz zwischen Höhen und Tiefen der nebeneinander aufgetragenen Schweißungen wird auf ein Minimum reduziert.In the present embodiment, the second welding wire is 23 a wire preheating 27 assigned. Through the wire preheating 27 the melting volume is significantly increased. This results in a much smoother surface of the workpiece 26 achieved and the difference between highs and lows of the side by side applied welds is reduced to a minimum.

Die Drahtvorwärmung 27 kann beispielsweise als Schweißtrafo ausgebildet sein. Die Schweißdrähte 12 und 23 werden mittels der ihnen jeweils zugeordneten Drahtzuführungen 14, 24, 24a und 24b geführt.The wire preheating 27 can be designed for example as a welding transformer. The welding wires 12 and 23 be by means of their respective assigned wire feeders 14 . 24 . 24a and 24b guided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Schweißanlagewelding system
1111
erster Drahtvorschubkofferfirst wire feed case
1212
erster Schweißdrahtfirst welding wire
1313
erste Vorratstrommelfirst storage drum
1414
Drahtzuführungwire feed
1515
Schweißbrennerwelding torch
15a15a
Kontaktelektrodecontact electrode
1616
Stromzufuhrpower
1717
Stromzufuhrpower
1818
SchweißgleichrichterRectifiers
1919
zweite Vorratstrommelsecond storage drum
2020
Korrektorproofreader
2121
Reglerregulator
2222
zweiter Drahtvorschubkoffersecond wire feed case
2323
zweiter Schweißdrahtsecond welding wire
2424
Drahtzuführungwire feed
24a24a
Antriebsmitteldrive means
24b24b
Stützmittelproppant
2525
LichtbogenElectric arc
25a25a
Aufschmelzbereichmelting region
2626
Werkstückworkpiece
2727
Drahtvorwärmungwire preheating

Claims (6)

Vorrichtung zum Auftragschweißen, insbesondere zum MAG-Schweißen, Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Werkstücken (26) mit mindestens einen Schweißgleichrichter (18) und einem Drahtvorschubkoffer (11) der über einen Drahtfördermotor einen Schweißdraht (12) durch eine Kontaktelektrode (15a) eines Schweißbrenners (15) in Abhängigkeit von der Abschmelzleistung gegen die Werkstückoberfläche fährt, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Drahtvorschubkoffer (22), der einen zweiten Schweißdraht (23) über eine Drahtzuführung (24) in den Aufschmelzbereich (25a) zwischen dem Schweißbrenner (15) und der unter Schutzgasatmosphäre aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche heranführt.An apparatus for build-up welding, in particular for MAG welding, plating or tanks with similar or higher quality weld metal for protecting surfaces of workpieces (26) with at least one welding rectifier (18) and a wire feed box (11) via a wire feed motor, a welding wire (12) a contact electrode (15a) of a welding torch (15) in dependence on the Abschmelzleistung against the workpiece surface, characterized by at least one additional Drahtvorschubkoffer (22), a second welding wire (23) via a wire feed (24) in the Aufschmelzbereich (25a) between the welding torch (15) and the melted under protective gas atmosphere to be coated workpiece surface. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer (11) mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer (22) synchronisiert ist.Device after Claim 1 , characterized in that welding wire feed from the first wire feed box (11) is synchronized with the second welding wire feed from the second wire feed box (22). Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schweißdraht (23) als Kaltdraht in den Fokus des Schweißlichtbogens (25) einbringbar ist.Device after Claim 1 and 2 , characterized in that the second welding wire (23) as cold wire in the focus of the welding arc (25) can be introduced. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Schweißdraht (23) eine Drahtvorwärmung (27) zugeordnet ist und der zweite Schweißdraht (23) als Heißdraht in den Fokus des Schweißlichtbogens (25) einbringbar ist.Device according to the Claims 1 and 2 , characterized in that the second welding wire (23) is associated with a Drahtvorwärmung (27) and the second welding wire (23) as a hot wire in the focus of the welding arc (25) can be introduced. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtvorwärmung (27) den zweiten Schweißdraht (23) mit einem elektrischen Strom von 35A bis 140A vorwärmt.Device after Claim 4 , characterized in that the wire preheating (27) preheats the second welding wire (23) with an electric current of 35A to 140A. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppeldrahtantrieb für den ersten Schweißdraht (12) und den zweiten Schweißdraht (23) mit einem Vorschubmotor gekoppelt ist und die zwei Schweißdrähte (12, 23) parallel förderbar sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a double-wire drive for the first welding wire (12) and the second welding wire (23) is coupled to a feed motor and the two welding wires (12, 23) are conveyed in parallel.
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