DE2626826C3 - Vorrichtung zum Schweißplattieren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißplattieren eines Werkstücks mit einem verbrauchbaren Elektrooenbano. Mitteln zum relativen Bewegen von Werkstück und Elektrodenband zueinander und Mitteln zum Erzeugt , eines verdeckten Lichtbogens zwischen Werkstück und Elektrodenband mit einer Zuführeinrichtung für Schweißpulver in den Lichtbogenbereich auf das aufgebrachte Plattierungsmaterial.

Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise dazu verwendet, die Innenfläche eines zylindrischen Gefäßes mit einer korrosionsfesten Legierung, etwa rostfreiem Stahl, zu plattieren. Dies kann derart ausgeführt werden, daß der Schweißkopf benachbart einem Ende des zu plattierenden Gefäßes angeordnet und das Gefäß dann gleichzeitig rotiert und linear vorbewegt wird, so daß die resultierende Schweißraupe spiralförmig ist, wobei sich benachbarte Schweißraupen überlappen, so daß sie eine im wesentlichen gleichmäßig dicke Beschichtung auf der Innenfläche des Gefäßes bilden.

Zahlreichen Problemen wurde bei der Entwicklung einer Technik begegnet, die das Aufbringen einer Plattierungsschichl mit hoher Qualität unter Verwendung eines Elektrodenbandes als Plattierungsmaterial quelle- /u ermöglichen. Unter dem Begriff Band wird hierbei irgendeine Quelle aus Schweißmaterial verstan den. bei der die Bandbreite wesentlich größer als die Dicke des Bandes ist. I Inter den zahlreichen 7\i lösenden Problemen existiert auch dasjenige, daß man versucht, eine vernünftige Plauierungsgeschwindigkeit zu er/ie ien; Dies wird vorallen Dingendurchdie Ausbildung eines Mantels aus geschmolzenen SchweißpulverteÜcheri im Bezug auf die Relativbewegung zwischen Werkstück und Elektrodenband vor dem Eleklrodenband beeinträchtigt, der die Zufuhr von Schweißpulver in den Uchtbogeribereich blockieren kann. Dies führt nicht nur dazu, daß der Plattierungsvorgang häufig unterbrochen werden muß, um manuell die zusammengebackenen, geschmolzenen Schweißpulverteilchen zu entfernen, sondern durch das Blockieren der Schweißpulverzufuhr im Lichtbogenbereich besteht ferner die Gefahr, daß dieser aus dem Schweißpulver herausschlägt und Fehler in dem aufgebrachten Plattierungsmaterial erzeugt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,

ίο die ein kontinuierliches Schweißplattieren mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, ohne daß die Ztiuhr von Schweißpulver im Lichtbogenbereich zum Erzeugen

eines verdeckten Lichtbogens behindert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein

Brecher für durch die Schweißhitze verfestigtes Schweißpulver benachbart dem Lichtbogen in Bezug auf die Relativbewegung vor dem Elektrodenband angeordnet ist

Hierdurch wird erreicht, daß der Mantel aus aneinandergelagerten, geschmolzenen Schwe.ißpulverteilchen zerbrochen und dadurch die freie Zufuhr des Schweißpulvers in den Lichtbogenbereich gewährleistet wird. Ein Unterbrechen des Schweißplattierens zum Entfernen des Mantels ist daher nicht mehr nötig, und das Schweißplattieren kann mit großer Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ν ird im folgenden anhand des in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht der Plattiervorrichtung mit der Anordnung von vorderen und hinteren Schüttrinnen für Schweißpulver in bezug auf das Elektrodenband, die Werkstückoberfläche, das aufgebrachte Plattierungsmaterial sowie des Schweißpulvers, F i g. 2a und 2b zeigen schematisch die Bedingungen, die benachbart dem Lichtbogen am unteren Ende des Elektrodenbandes existieren, nachdem die Vorrichtung eine längere Zeit kontinuierlich betrieben worden ist. wobei F i g. 2a die Bedingungen ohne einen Brecher fur durch die Schweißhitze verfestigtes Schweißpulver und F i g. 2b diese mit einem Brecher f-Jr durch die Schweißhitze verfestigtes Schweißpulver, der in einer ge-

eigneten Position angeordnet ist. darstellt, und

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Brechers von der Vorderseite des Elektrodenbandes.

Gemäß F i g. I ist ein zu plattierendes Werkstück 10. das die Innenwand eines zylindrischen Druckgefäßes aus ferritisrhen Stahl sein kann, durch nicht dargestellte Mittel zum Verschieben oder Rotieren in Richtung des Pfeils 12 beweglich, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist. Ein Elektrodenband 14. beispielsweise aus einer korrosionsbeständigen Legierung, wie rostfreier Stahl vom Typ 308. ist als Plattiermaterial vorgesehen und durch geeignete (nicht dargestellte) Mittel oberhalb des Werkstücks 10 montiert

Die Vorrichtung ist mit vorderen und hinteren Schuttrinnen 34 b/vv 36 /um Zuführen eines kornigen Schweißpulvers /υ dem Bereich des l.ichtnogens 38 versehen

ferner ist ein Brecher fur durch dir St hweißhi:/·.· verfestigtes Schweißpulver 40 unterhalb der vurderen Schüttrinne 34 angeordnet Der Brecher für durch die

Schweißhilze verfestigtes Schweißpulver besitzt eine Reihe von mit Abstand zueinander angeordneten parallelen Platten 42, die senkrechi zum Elektrödenband getragen sind Und sich wenigstens über

cjie Breite des Bandes erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Platten winkelförmig ausgebildet und in geeigneter Weise, etwa durch Schweißen, mit einer Trägerklammer 44 verbunden, die seinerseits mit einem Gehäuse 46 verbunden ist. Die Außenkante der Winkelplatten ist etwa 0,95 cm sowohl von der Werkstückoberfläche als auch von der Vorderseite des Elektrodenbandes 14 entfernt angeordnet

Im Betrieb wird eine Gleichspannung zwischen dem Werkstück 10 und dem Band 14 durch einen Schweißgleichrichter angelegt, wodurch ein Lichtbogen 38 zwischen diesen beiden Teilen erzeugt wird. Der Lichtbogen bewirkt, daß die Unierkante des Elektrodenbandes 14 schmilzt und das geschmolzene Material in einem allgemein linearen Plattierungsbereich auf dem Werkstück auf der Rückseite des Elektrodenbandes, d. h. der Seite in Bewegungsrichtung (Pfeil 12) des Werkstücks 10, aufgebracht wird, um die Schweißraupe 23 auf dem Werkstück zu bilden. Das aufgebrachte Schweißmaterial bildet ein Schmelzbad 48 aus Schweißmaterial im Bereich unmittelbar hinter der Rückseite des Elektrodenbandes. Das geschmolzene Metallbad ist von einer Schicht aus geschmolzener Schlacke (geschmolzenem Schweißpulver) 50 bedeckt. die ihrerseits aus einer Schicht 52 aus ungeschmolzenem Schweißpulver bedeckt ist. Die geschmolzene Schlacke bildet natürlich nach der Verfestigung eine feste Schlackenschicht 54 auf der aufgebrachten Schweißraupe in einigem Abstand von der Rückseite des Elektrodenbandes. In F i g. 1 sind die Verhältnisse der verschiedenen Bereiche für eine besondere Anwendung dargestellt, wobei ein 10 cm breites und 0,06 cm dickes Band verwendet wird, um eine etwa 0,5 cm dicke Schweißraupe auf der Werkstückoberfläche aufzubringen. Das Bad 48 aus geschmolzenem Metall erstreckt sich dabei geringfügig auch zur Vorderseite des Elektrodenbandes 14 und auf der Rückseite des Bandes bis zu einer Entfernung von etwa 1.9 cm bis zum Punkt 56, wo die Verfestigung einzutreten beginnt und die Grenzlinie 58 zwischen f^schmolzenem und festem Metall sich aufwärts erstreckt und in einem Punkt 60 etwa 6.35 cm hinter der Rückseite des Elektrodenbandes 14 endet. Das Bad 50 aus geschmolzener Schlacke, das sich oberhalb des Metallbades befindet, erstreckt sich entsprechend geringfügig auch auf der Vorderseite des Elektroderbandes und ferner auf de- Rückseite hiervon, wo es sich zu verfestigen beginnt und eine Schicht aus fester Schlacke 54 bildet, während der Übergang zur festen Schlacke bei dem Punkt 60 im wesentlichen abgeschlossen ist, an Hern auch das geschmolzene Metallbad sich vollständig verfestigt hat. Wie sich aus der Zeichnung in einer etwas übertriebenen Form ergibt. ¹St die Dicke der verfestigten Schweißraupe 28 zusammen mit der festen Schlacke 54 etwas größer als die Dicke der gleichen Bestandteile im geschmolzenen Zustand aufgrund ihrer Ausdehnung während der V erfestigung Während des Schweißplattieren wird das Elektrodenband 14 kontinuierlich abwärts zum Werk stuck 10 liurth /ufuhrrollen gefördert, um eine kontinuieriK. he Quelle an Plattiermatenal /u erzeugen

Zur Erzeugung einer Bewegung in den Badern 48,50 sind beidseitig des Elektrodenbandes 14 Elektromaghele mit Magnetpolflächen 62 angeordnet. Primär bewirbt eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des geschmolzenen Schweißpulvers 50 auf das geschmolzene Metall 48 eine Bewegung der Oberfläche des geschmolzenen Metallbades 48.

Der Zweck der Schüttrinne 34 besteht darin, die Zu fuhr einer genügenden Menge von Schweißpulver zur Vorderseite des Bundes 14 zu ermöglichen, um ein komplettes Untertauchen des Lichtbogens 38 zu jeder Zeit zu ermöglichen. Hierzu besitzt die Schüttrinne eine schnauzenartige Öffnung 78, die um einen Winkel b von etwa 45° orientiert ist. um den Materialfluß, der hieraus austritt, gegen den Lichtbogen 38 zu richten.

Die hintere Schüttrinne 36 besitzt eine schnauzenartige Einrichtung mit einer langgestreckten rechteckigen öffnung 80 mit einer Breite w. Dieser düsenartige Austritt ist an dem Schweißkopfgehäuse 46 mittels geeigneter Klammern 82 befestigt, so daß der Abgabewinkel dieses Austritts in einem Winkel a zwischen der horizontalen und der unteren Kante der rechteckigen Austrittsöffnung in Abmessungen angeordnet ist, wie sie durch die Buchstaben ζ und y in F i g. 1 definiert sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, steigt die Höhe des Schweißpulvers, das durch die h'ntere Schüttrinne 36 abgegeben wird, von einer ersten T'efe χ unmittelbar hinter dem Elektroden!· ad 14 im wesentlichen linear zu einer zweiten Tiefe y an '!er Unterkamtder Schüttrinne 36. Dieser Anstieg in der Schweißpulvertiefe findet auf einer Länge ζ gemessen von dem Elektrodenband 14 bis zur Unterkante der Schüttrinne 36 sta'·.. Der Abstand ζ ist derart gewählt, daß der größere Teil des flüssigen Metallbades 48 sich in dem Bereich zwischen dem Elektrodenband und dem Punkt befindet, bis zu dem sich der Abstand ζ erstreckt.

F i g 2a zeigt den Zustand, der im Bereich des Lichtbogens beim Betrieb der Vorrichtung bei kontinuierlicher, über einen längeren Zeitraum andauernden Benutzung existiert. Hierbei wird eine Schlackenformation 86 aus geschlossenen Schweißpulverteilchen von einer Dicke von etwa 0.08 bis 0.16 cm in Form eines Mantels an der Vorderseite des Lichtbogens b-.w. des Elektrodenbandes gebildet. Dieser Mantel kann sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Elektrodenbandes 14 erstrecken und die SchweißpuUirzu.'iihrung in den Bereich des Lichtbogens 38 an dessen Vorderseite blockieren sowie ein Herausschlagen des Lichtbogens aus der Schicht aus Schweißpulver ergeben, wodurch die Vorrichtung beschädigt werden kann. F i g. 2b zeig: den gleichen Bereich der Vor richtung unter entsprechenden Betriebsbedingungen, wobei die Brechereinrichtung 40 vorgesehen ist. Hierbei ergibt sich, daß der Brecher da/u dient, die Bildung eines Mantels 86 gemäß I 1 g 2a /u verhindern, indem die Anhäufung auf einen schmalen Bereich 88 begrenzt wird Durch die Anordnung des Brechers könner·. die geschmolzenen Schweißpulvc leuchen, die aus dem Bereich nahe den> unteren Ende des Ebktrodenbandes stammen, kein Hin.'einis oder keinen blockierenden Mantel bilden, so daß das Schweißpulver frei in den Bereich an der Vorderseite des rlektrodenbandes 14 fl.-eßen kenn, während der Lichtbogen 38 in dem körnigen Schwell¹ pulver untergetaucht bleibt. Auf diesr Weise kann das Schweißplattieien des Grundmaterial kontinuierlich mti hoher Geschwindigkeit vorgenommen werden, ohne daü die Notwendigkeit besteht, den Vorgang /y' unterbrechen, um manuell agglomerierte, geschmolzene Schweißpulverteilchen von der Vorderseite des EIek* trodenbandes zu entfernen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schweißplattieren eines Werkstücks mit cinem verbrauchbaren Elektrodenband, Mitteln zum relativen Bewegen von Werkstück and Elektrodenband zueinander und Mitteln zum Erzeugen eines verdeckten Lichtbogens zwischen Werkstück und Elektrodenband mit einer Zuführeinrichtung für Schweißpulver in den Lichtbogenbereich auf das aufgebrachte Plattierungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brecher für durch die Schweißhiue verfestigtes Schweißpulver (40) benachbart dem Lichtbogen (38) in bezug auf die Relativbewegung vor dem Elektrodenband (14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brecher für durch die Schweißhitze verfestigtes Schweißpulver (40) eine Vielzahl von mit Abstand zueinander angeordneten parallelen Platten (42) benachbart dem unteren Ende des Elektrodenbandes (14) in einer Richtung senkrechi, ur Bandoberfläche aufweist

3. Vorrichtung nach Ansprach 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (42) als Winkel ausgebildet sind, wobei ein Schenkel im wesentlichen parallel zum Elektrodenband (14) und der andere Schenkel in Vorwärtsrichtung senkrecht zum Elektrodenband (14) verlauft, während die Außenkante der Platten (42) gegen den Lichtbogen (38) gerichtet ist