DE3533966C1 - Process and arc spray nozzle for coating workpiece surfaces by melting wires in an electric arc - Google Patents

Abstract

Process and spray nozzle in particular for cutting component surfaces of wires in an electric arc. The molten particles being conveyed by a dispersion gas, whereby the gas is directed there a nozzle onto the arc and is fed if necessary by lateral flow around the wire feed nozzles, for example as an enveloping or protective gas around the exterior of the arc. A solution is provided whereby the atmosphere surrounding the spraying process can be influenced, in particular with which an influence can be exerted on the very small molten particles in the spray jet, whereby also a highly symmetrical construction of the spray jet should be made possible. This can be achieved using the process owing to the fact that different gases or gas mixtures are used for the dispersion gas on the one end and the enveloping gas on the other. The spraying nozzle (1) is provided with a dispersion gas supply nozzle (7) in the region of the wire feed nozzles (4) and a gas-actuated annular diaphragm (10, 11), roughly in the plane of the arc formation (6), and is characterized by the fact that the annular aperture (10, 11) is equipped with its own gas supply (12).

Description

Beschreibung description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Lichtbogenspritzdüse zum Beschichten von Werkstückoberflächen durch Schmelzen von Drähten mit einem elektrischen Lichtbogen unter Förderung der geschmolzenen Partikel mittels eines Zerstäubergases, wobei das Gas über eine Düse auf den Lichtbogenbereich gerichtet ist und unter Einsatz eines Hüllgases, welches über eine Ringblende zum seitlichen Umströmen des mit den geschmolzenen Partikeln geladenen Zerstäubergaskegels vor dem Bildungsbereich des Lichtbogens zugeführt wird, wobei als Zerstäubergas und als Hüllgas unterschiedliche Gase bzw. Gasgemische eingesetzt werden. The invention is directed to a method and an arc spray nozzle for coating workpiece surfaces by melting wires with an electric Electric arc conveying the molten particles by means of an atomizer gas, wherein the gas is directed to the arc area via a nozzle and in use an enveloping gas, which via an annular diaphragm for lateral flow around the with the molten particles charged atomizer gas cones in front of the formation area of the Arc is supplied, different as atomizer gas and envelope gas Gases or gas mixtures are used.

Das Lichtbogenspritzen ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem der draht- oder röhrchenförmige Spritzzusatz in einem elektrischen Lichtbogen geschmolzen und durch ein Zerstäubergas, wie etwa Druckluft, auf die Werkstückoberfläche geschleudert wird. Der elektrische Lichtbogen wird zwischen den beiden Drahtenden durch Anlegen einer Spannung und Kontaktzündung erzeugt. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist die geringe Beeinflussungsmöglichkeit von Parametern, so beispielsweise der Spritztropfengröße, der unterschiedlichen kinetischen Energie der Spritzteilchen, der Einfluß des Sauerstoffes auf die Spritzteilchen oder der hohe Abbrand der Legierungselemente. Arc spraying is a coating process in which the Wire- or tube-shaped spray additive melted in an electric arc and projected onto the workpiece surface by an atomizing gas such as compressed air will. The electric arc is created between the two wire ends by applying a voltage and contact ignition generated. One disadvantage with this method is the low possibility of influencing parameters, such as the size of the spray droplet, the different kinetic energy of the spray particles, the influence of oxygen on the sprayed particles or the high burn-up of the alloying elements.

Liegt ein Vorteil des Lichtbogenspritzverfahrens in der Überlegenheit gegenüber anderen thermischen Spritzverfahren, insbesondere aufgrund der hohen Wirtschaftlichkeit durch hohe Auftragsraten, geringe Spritzverluste und vergleichsweise niedrige Anlagenkosten, so ist allen derartigen thermischen Auftragsverfahren gemeinsam, daß sich Probleme mit der Schichtqualität ergeben können, insbesondere dann, wenn besonders reine Schichten oder Schichten mit definierten mechanisch-technologischen Eigenschaften hergestellt werden sollen. One advantage of the arc spray process is its superiority compared to other thermal spray processes, especially due to the high level of economy due to high application rates, low spray losses and comparatively low system costs, so is common to all such thermal application processes that there are problems can result with the layer quality, especially if particularly pure Layers or layers with defined mechanical-technological properties should be produced.

Selbst der Einsatz von Schutzgasen führt nicht immer zum gewünschten Erfolg, dies insbesondere aufgrund der starken Einwirbelung von schädlichen Bestandteilen der umgebenden Atmosphäre in den Spritzstrahl. Es kommt u. a. zu einem weitgehend unkontrollierten Abbrand von Legierungselementen des drahtförmigen Spritzwerkstoffes, z. B. Chrom, Silicium, Mangan und Kohlenstoff und eine hieraus resultierende Verarmung dieser Legierungselemente in den gesprühten Schichten. Even the use of protective gases does not always lead to the desired result Success, especially due to the strong swirling of harmful components the surrounding atmosphere into the spray jet. It comes, among other things. to a largely uncontrolled burn-off of alloy elements of the wire-shaped spray material, z. B. Chromium, silicon, manganese and carbon and a resulting depletion of these alloying elements in the sprayed layers.

In der DE-OS 28 21 880 sind beispielsweise ein unterschiedliches Zerstäubergas einerseits als Druckluft und ein reduzierendes oder inertes Gas als umgebendes Gas offenbart, wobei das letztere über eine Ringdüse zugeführt, die unmittelbar den Bildungsbereich des Lichtbogens beaufschlagt. In DE-OS 28 21 880, for example, a different one Atomizer gas on the one hand as compressed air and a reducing or inert gas as surrounding gas disclosed, the latter being supplied via an annular nozzle, which directly applied to the formation area of the arc.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß diese Art der Hüllgaszuführung nicht immer zu den gewünschten Ergebnissen führen kann, da je nach Arbeitsbedingungen durch Verwirbelung des Hüllgases auf dem Wege von dem Spritzkopf bis zur Werkstückoberfläche umgebende Atmosphäre eingesogen wird und damit die Gefahr besteht, die aufzuspritzenden, geschmolzenen Partikel auf dem Weg von dem Lichtbogen bis zur Werkstückoberfläche noch zu erreichen. Damit sind, wie vorstehend bereits ausgeführt, eine Fülle von Partikeln nicht mehr verspritzbar. Um aber insbesondere auch gegen Fremdluft sehr sensible Partikel verspritzen zu können und um die Atmosphäre, die der Spritzstrahl während des Spritzens umgibt, gezielt beeinflussen zu können, reichen die in der DE-OS 28 21 880 offenbarten Verfahrensschritte nicht aus. In practice it has now been shown that this type of enveloping gas supply can not always lead to the desired results, depending on the working conditions by swirling the enveloping gas on the way from the spray head to the workpiece surface surrounding atmosphere is sucked in and there is therefore a risk of the sprayed, molten particles on their way from the arc to the workpiece surface still to be achieved. Thus, as already stated above, there are an abundance of Particles no longer sprayable. To but especially against External air to be able to spray very sensitive particles and around the atmosphere that the spray jet surrounds it during spraying to be able to influence it in a targeted manner the process steps disclosed in DE-OS 28 21 880 are not sufficient.

Die auf dem Markt befindlichen Spritzpistolen, wie sie beispielsweise auch aus der DE-OS 28 21 880 und der EP-A1 51 869 bekannt sind, lassen schon sein einiger Zeit eine komfortable Durchführung des Lichtbogenspritzverfahrens zu, allerdings ist gerade der Einfluß der den Spritzprozeß umgebenden Atmosphäre auf die Qualität der Beschichtung noch immer ausgesprochen groß und verbesserungswürdig. The spray guns on the market, such as those for example are also known from DE-OS 28 21 880 and EP-A1 51 869, let be A comfortable implementation of the arc spray process for some time, however is precisely the influence of the atmosphere surrounding the spraying process on the quality the coating is still extremely large and in need of improvement.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lösung, mit der die den Spritzprozeß umgebende Atmosphäre gezielt beeinflußbar ist, insbesondere mit der auf die im Spritzstrahl sich befindenden kleinsten Schmelzen Einfluß genommen werden kann, wobei auch eine hohe symmetrische Einschnürung des Spritzstrahles ermöglicht werden soll. The object of the invention is therefore to create a solution with which the atmosphere surrounding the spraying process can be specifically influenced, in particular with the influence of the smallest melts in the spray jet can be, which also enables a high symmetrical constriction of the spray jet shall be.

Bei diesem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß stromabwärts hinter dem Lichtbogen wenigstens ein weiteres Gas bzw. Gasgemisch zugeführt wird. In this method of the type mentioned at the outset, this task becomes solved according to the invention in that downstream behind the arc at least another gas or gas mixture is supplied.

Mit der Erfindung wird die völlig neue Möglichkeit geschaffen, nach dem Bildungsbereich des Lichtbogens und erst nach der Bildung des Spritzkegels mit einer zusätzlichen umgebenden Schutzgashülle weiteren Einfluß zu nehmen, um beispielsweise diesem so gebildeten Spritzkegel zusätzlich eine noch weitere Atmosphäre zur Verfügung zu stellen, die deutlich unterschiedlich von der gegebenen Atmosphäre ist. Dies bedeutet z. B., daß hier nicht nur sehr unterschiedliche Gasarten ausgewählt werden können, sondern auch die Gaszuführungsgeschwindigkeiten, die Gastemperaturen, die Feuchtigkeitsgehalte der Gase u. dgl. mehr, je nach Art und Zusammensetzung des zu verspritzenden Materials unterschiedlich sein können. With the invention the completely new possibility is created after the formation area of the arc and only after the formation of the spray cone an additional surrounding protective gas envelope to take further influence, for example This spray cone formed in this way also provides an additional atmosphere which is clearly different from the given atmosphere. this means z. B. that not only very different types of gas are selected here can, but also the gas feed rates, the gas temperatures, the Moisture content of the gases and the like more, depending on the type and composition of the to be sprayed material can be different.

Die mit der Erfindung geschaffene Einflußmöglichkeit ist insbesondere deswegen von Vorteil, da immer mehr z. B. auch nichtmetallische gegenüber der Umgebungsluft sensible Partikel zerstäubt und als Oberflächenmaterial benutzt werden und derartige Partikel problemlos nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitbar sind. The possibility of influencing created with the invention is particular therefore an advantage, since more and more z. B. also non-metallic to the ambient air sensitive particles are atomized and used as surface material and the like Particles can be processed without problems by the method according to the invention.

Solche Partikel werden z. B. über gefüllte röhrchenförmige Metalleiter dem Lichtbogen und dann der zu beschichtenden Oberfläche zugeführt.Such particles are z. B. via filled tubular metal conductors the arc and then fed to the surface to be coated.

Des weiteren wird durch das erfindungsgemäße Verfahren verhindert, daß die Hüllschicht aufbricht. Dadurch wird der Zutritt von beispielsweise Luft, Sauerstoff oder Stickstoff und deren Reaktion mit den Schmelzpartikeln vermieden. Furthermore, the method according to the invention prevents that the coating breaks open. This prevents the access of, for example, air, Oxygen or nitrogen and their reaction with the melt particles avoided.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, daß sie nicht nur bei dem hier im Vordergrund stehenden Lichtbogenspritzen als Beschichtungsverfahren eingesetzt werden kann, sondern auch bei anderen thermischen Spritzverfahren oder sonstigen Auftragsverfahren. In gleicher Weise lassen sich aber auch beispielsweise mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise Granulate aus Stoffen mit vorbestimmbaren Eigenschaften herstellen. There is a further advantage of the procedure according to the invention in the fact that they are not only used in the case of the arc spray in the foreground here can be used as a coating process, but also with other thermal Spraying processes or other application processes. In the same way you can but also, for example, with the procedure according to the invention from granules Manufacture fabrics with predeterminable properties.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß die in dieser Anmeldung benutzten Ausdrücke "stromaufwärts" bzw. It should be noted at this point that they were used in this application Expressions "upstream" or

"stromabwärts" sich auf die Strömungsrichtung bzw. die Ausbreitungsrichtung des Spritzstrahles beziehen. Hier sei auch bemerkt, daß mit dem in der Anmeldung benutzten Wort "Hüllgas" nicht nur solche im technisch engen Sinne gemeinten Gase angesprochen sind, die nur die Funktion eines Hüllgases ausüben. Hier können ebenso Mischgase eingesetzt werden, die beispielsweise durch Verwirbelung mit in die Flugbahn des Spritzstrahles eingesogen werden und dort als Reaktionsgas bzw. aktives Schutzgas wirken, d. h. sich an der Reaktion der erschmolzenen Partikel mit beteiligen."downstream" refers to the direction of flow or the direction of propagation of the spray jet. It should also be noted here that with the application used the word "enveloping gas" not only those gases that are meant in a technically narrow sense are addressed that only perform the function of an envelope gas. Here you can as well Mixed gases are used, for example by turbulence with in the flight path of the spray jet and there as a reaction gas or active protective gas act, d. H. participate in the reaction of the melted particles.

Durch die am Markt befindlichen Spritzpistolen der Firma der OSU-Maschinenbau GmbH in Castrop-Rauxel ist es bekannt, über eine Verbindung den Gasraum, der die Drahtzuführungsdüsen umgibt, mit einer Ringblende zu verbinden, so daß das dort befindliche Gas durch diese Ringblende etwa im Bereich der Lichtbogenbildung dort unmittelbar austreten kann. Diese Ringblende ist auch zu entnehmen aus "Dissertation Ertürk, VDI Verlag, Fortschritt-Berichte, Reihe 5, Nr. 92, 1985, Seite 108". Thanks to the spray guns available on the market from OSU-Maschinenbau GmbH in Castrop-Rauxel it is known to connect the gas space that the Surrounding wire feed nozzles to connect with an annular aperture, so that there gas located through this annular diaphragm approximately in the area of the arc formation there can exit immediately. This ring diaphragm can also be found in "Dissertation Ertürk, VDI Verlag, progress reports, series 5, no. 92, 1985, page 108 ".

Der wesentliche Unterschied der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß diese Ringblende mit einer getrennten Gaszufuhrmöglichkeit ausgerüstet ist, so daß hier ein qualitativ und/oder quantitativ anderes Gas bzw. Gasgemisch eingeblasen werden kann. The main difference of the present invention is that that this ring diaphragm is equipped with a separate gas supply option, so that a qualitatively and / or quantitatively different gas or gas mixture is blown in here can be.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch die Zuführung wenigstens eines weiteren Gases bzw. With the method according to the invention it is at least through the supply another gas or

Gasgemisches stromabwärts hinter dem Lichtbogen nunmehr möglich, die Atmosphäre um den Spritzstrahl herum gezielt und wesentlich zu beeinflussen.Gas mixture downstream behind the arc is now possible that To influence the atmosphere around the spray jet specifically and significantly.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Zuführung des Gases oder Gasgemisches über Radialdüsensysteme mehrstufig erfolgt, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht. Has proven to be advantageous if the supply of the gas or Gas mixture takes place in several stages via radial nozzle systems, as is the case with the invention also provides.

Erfindungsgemäß kann die Zuführung des Gases kurz vor dem Lichtbogen und/oder die des Gases hinter dem Lichtbogen in ihrer Lage veränderbar vorgenommen werden. Damit besteht die Möglichkeit der Beeinflussung, insbesondere der Bündelung des Spritzstrahles, wobei die Erfindung auch vorsieht, daß die Zuführung des Hüllgases über das Radialdüsensystem veränderbar ist. According to the invention, the gas can be supplied shortly before the arc and / or made the position of the gas behind the arc changeable will. There is thus the possibility of influencing, in particular bundling of the spray jet, the invention also providing that the supply of the envelope gas can be changed via the radial nozzle system.

Neben der Verfahrensweise, unterschiedliche Gase oder Gasgemische an unterschiedlichen Stellen dem System zuzuführen, sieht die Erfindung auch eine Lichtbogenspritzdüse vor, die zur Durchführung des vorgeschriebenen Verfahrens geeignet ist. Dabei ist die Lichtbogenspritzdüse mit einer Zerstäubergaszuführungsdüse im Bereich der Drahtzuführung und einer gasbeaufschlagten Ringblende, etwa in der Ebene der Lichtbogenbildung ausgerüstet, wobei die Ringblende mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung ausgerüstet und stromaufwärts kurz vor dem Bildungsbereich des Lichtbogens an der Spritzdüse angeordnet ist. In addition to the procedure, different gases or gas mixtures To feed the system at different points, the invention also provides one Arc spray nozzle suitable for performing the prescribed procedure is. The arc spray nozzle with an atomizer gas supply nozzle is in the Area of the wire feed and a gas-pressurized annular diaphragm, roughly in the same plane equipped for arcing, the ring diaphragm with at least one of its own Equipped gas supply and upstream just before the arc formation area is arranged on the spray nozzle.

Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe zeichnet sich die Lichtbogenspritzdüse nach der Erfindung dadurch aus, daß zusätzlich eine stromabwärtige Kapselung des Kopfbereiches der Drahtzuführungsdüse vorgesehen und diese Kapselung mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung versehen ist. The arc spray nozzle is known for solving the above-mentioned problem according to the invention characterized in that, in addition, a downstream encapsulation of the Head area of the wire feed nozzle provided and this encapsulation with at least is provided with its own gas supply.

Eine derartige Kapselung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders nützlich, so daß ein Teil der damit verbundenen Vorteile bereits weiter oben angesprochen worden ist. Diese erfindungsgemäße Kapselung stellt eine besonders vorteilhafte Ausbildung dar, da sie eine Drittgaszuführung in die Lichtbogenspritzdüse im Bereich der Lichtbogenbildung integriert, was insbesondere bei von Hand zu handhabenden Geräten äußerst zweckmäßig ist. Such an encapsulation is to carry out the invention Method particularly useful, so that some of the benefits already come has been addressed above. This invention Encapsulation represents a particularly advantageous embodiment, as it is a third gas supply integrated into the arc spray nozzle in the area of the arc formation, which in particular is extremely useful for hand-operated devices.

Ein weiterer Vorteil besteht beispielsweise darin, daß durch die eigene Gaszuführung nicht nur ein weiteres ggf. anderes Gas bzw. Gasgemisch in diesem Bereich dem System zuführbar ist, sondern das Gas bzw. Gasgemisch kann auch in vorbestimmbaren Mengen bei vorbestimmbaren Drücken zugeführt werden, womit sich neben der Beeinflussung der Atmosphäre auch eine weitere Beeinflussung der Stabilität des Lichtbogens und/oder der Geometrie des Spritzstrahles ermöglichen läßt Ferner sind der Lichtbogen und Ringblende durch diese Kapselung vor äußeren Einflüssen und gegen evtl. Another advantage is, for example, that by the own gas supply not just another possibly different gas or gas mixture in this Area can be fed to the system, but the gas or gas mixture can also be predetermined Quantities are supplied at predeterminable pressures, which in addition to influencing the atmosphere also has a further influence on the stability of the arc and / or allows the geometry of the spray jet are also the arc and This encapsulation protects the ring diaphragm from external influences and against possible

Beschädigungen geschützt.Damage protected.

In spezieller Ausgestaltung sieht dabei die Erfindung auch vor, daß die Kapselung als eine Radialdüse mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung derart um den Bildungsbereich des Lichtbogens angeordnet ist, daß ihr Gasaustritt am oder hinter dem Lichtbogenbereich vorgesehen ist. Durch diese Gestaltung läßt sich mit einfachen Mitteln sowohl zusätzlich die Geometrie des Spritzstrahles verändern, als auch gezielt Gase oder Gasgemische in die unmittelbare Umgebung dieses Spritzstrahles einbringen. In a special embodiment, the invention also provides that the encapsulation as a radial nozzle with at least one gas supply of its own in this way is arranged around the formation area of the arc that their gas outlet on or is provided behind the arc area. This design can be with simple means and also change the geometry of the spray jet, as well as targeted gases or gas mixtures in the immediate vicinity of this spray jet bring in.

Die Erfindung sieht auch vor, daß die Radialdüse mit einer Mehrzahl hintereinander stromabwärts angeordneter Austrittsbereiche für wenigstens ein Gas ausgerüstet ist. The invention also provides that the radial nozzle with a plurality outlet areas for at least one gas arranged downstream one behind the other is equipped.

Je nach gewünschter Zerstäubergeometrie und Beeinflussung der umgebenden Atmosphäre des Spritzstrahles sieht die Erfindung vor, daß die Gasaustritte der Radialdüse senkrecht und/oder im spitzen Winkel und/oder im stumpfen Winkel zur Spritzstrahlmittelachse ausgerichtet angeordnet sind. Depending on the desired atomizer geometry and the influence on the surrounding Atmosphere of the spray jet, the invention provides that the gas outlets of the Radial nozzle perpendicular and / or at an acute angle and / or at an obtuse angle to Spray jet center axis are arranged aligned.

Mit dieser unterschiedlichen Gestaltung, ggf. in einer einzigen Radialdüse, läßt sich beispielsweise verhindern, daß die Umgebungsatmosphäre der Spritzpistole in die Radialdüse als Grenzströmung eintritt, was bei bekannten Lösungen vorkommen kann, wodurch dann die Schmelzpartikel durch die umgebende Atmosphäre nachteilig beeinflußt werden können. Hier kann die Strahlrichtung des Gasaustrittes der Radialdüse für Abhilfe sorgen. With this different design, possibly in a single radial nozzle, can be prevented, for example, that the ambient atmosphere of the spray gun enters the radial nozzle as a boundary flow, which occurs in known solutions can, whereby then the melt particles through the surrounding atmosphere disadvantageously can be influenced. Here the jet direction of the gas outlet of the radial nozzle provide a remedy.

Die Erfindung sieht auch vor, daß die Gasaustritte der Radialdüse und/oder die Lage der Ringblende einstellbar ausgebildet sind. Je nach Gestaltung der Radialdüse kann beispielsweise ein Austritt für die Beaufschlagung oder Zumischung von Hüll- oder Reaktionsgas erst nach einem beträchtlichen Flugweg der Partikel vorgesehen sein, um noch während der Flugdauer auf die Spritzpartikel Einfluß nehmen zu können. Diese Einstellbarkeit kann beispielsweise über Stellgewinde, über Kulissen oder ähnliche Verstellmechanismen erzielt werden. The invention also provides that the gas outlets of the radial nozzle and / or the position of the annular diaphragm are adjustable. Depending on the design the radial nozzle can, for example, be an outlet for application or admixing of envelope or reaction gas only after the particles have traveled a considerable distance be provided in order to influence the spray particles during the flight to be able to. This adjustability can, for example, via adjusting thread, via scenes or similar adjustment mechanisms can be achieved.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine Lichtbogenspritzdüse nach der Erfindung. The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail. This shows in the single figure an arc spray nozzle the invention.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Lichtbogenspritzdüse weist einen Düsenkopf 2 auf, der innen als Hohlkammer 3 ausgebildet ist. In diese Hohlkammer sind zwei Drahtführungsdüsen 4 eingeführt, die nur teilweise in ihren Kopfbereich wiedergegeben sind. The arc spray nozzle, generally designated 1, has a Nozzle head 2, which is designed as a hollow chamber 3 on the inside. In this hollow chamber two wire guide nozzles 4 are introduced, which are only partially in their head area are reproduced.

Durch die Drahtführungsdüsen 4 werden die zu schmelzenden Drähte 5 im Winkel zueinander so geführt, daß sie vor dem Spritzkopf 2 aufeinandertreffen, so daß bei entsprechender Zündung der mit 6 bezeichnete Lichtbogen entsteht. The wires to be melted are fed through the wire guide nozzles 4 5 at an angle to each other so that they meet in front of the spray head 2, so that with appropriate ignition the arc designated by 6 arises.

In Fluglinie der Düse durchsetzt eine Düse 7 für ein Zerstäubergas die Kammer 3. A nozzle 7 for an atomizer gas passes through in flight line of the nozzle the chamber 3.

Die Düsenkammer 3 wird von einem Düsenkopf 8 mit einer zentrischen Ringblende 9 abgeschlossen. Stromabwärts liegt vor der Ringblende 9 unter Bildung eines Ringraumes 10 eine Radialdüsenscheibe 11. Der Ringraum 10 ist über eine getrennte Gaszuführungsleitung 12 mit einem Gas oder Gasgemisch beaufschlagbar. The nozzle chamber 3 is of a nozzle head 8 with a central Ring aperture 9 completed. Downstream is in front of the annular diaphragm 9 under formation of an annular space 10, a radial nozzle disk 11. The annular space 10 is via a separate Gas supply line 12 can be acted upon with a gas or gas mixture.

Wie sich aus der Figur ergibt, ist auch der Düsenraum 3 mit einer eigenen Gaszuführung 13 versehen, die hier an der Frontebene des Düsenkopfes vorgesehen ist, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre. As can be seen from the figure, the nozzle chamber 3 is also with a provided its own gas supply 13, which is provided here on the front plane of the nozzle head is without the invention being limited thereto.

Der stromabwärtige Bereich des Düsenkopfes 2 ist mit einer als Radialdüse ausgebildeten Düsenfassung 14 ausgerüstet, die im dargestellten Beispiel aus drei Teilbereichen 15, 16 bzw. 17 gebildet ist und am freien Ende von einer Ringscheibe 18 abgeschlossen ist. The downstream area of the nozzle head 2 is a radial nozzle trained nozzle holder 14 equipped, which in the example shown from three Sub-areas 15, 16 and 17 is formed and at the free end of an annular disc 18 is complete.

Die Radialdüsenteile 15-18 bilden Ringräume, die mit einer weiteren Gaszuführung 19 in Verbindung stehen, durch die ein weiteres Gas bzw. Gasgemisch in diesem Bereich einleitbar ist. In der Figur sind gestrichelt gezeichnet Gaszuführung 19a und 19b, die andeuten sollen, daß die Ringräume nicht nur mit einem Gas oder Gasgemisch beaufschlagbar sind, sondern je nach Einsatzgebiet auch mit unterschiedlichen Gasen. The radial nozzle parts 15-18 form annular spaces, which with a further Gas supply 19 are in connection, through which a further gas or gas mixture can be introduced in this area. In the figure, gas supply is shown in dashed lines 19a and 19b, which are intended to indicate that the annulus not only with a gas or Gas mixture can be acted upon, but also with different ones depending on the area of application Gases.

Es sei bemerkt, daß in der Figur auf der linken Seite eine geringfügig von der rechten Seite abweichende Radialdüsenkonstruktion wiedergegeben ist, insbesondere, was die Geometrie und Anordnung der Düsenspalte betrifft. Die der linken Figurenhälfte entsprechenden Elemente der rechten Figurenhälfte tragen das gleiche Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen. Die Düsenspalten 20 und 21 in der linken Figurenhälfte sind in stromabwärtiger Richtung nach vorne geneigt angeordnet, während der Spalt 22 gegen den Strom gerichtet ist. It should be noted that in the figure on the left a slight A radial nozzle construction that deviates from the right-hand side is shown, in particular, regarding the geometry and arrangement of the nozzle gaps. That of the left half of the figure corresponding elements of the right half of the figure have the same reference numerals, however, simply deleted. The nozzle columns 20 and 21 in the left half of the figure are arranged inclined forward in the downstream direction while the gap 22 is directed against the current.

Die lediglich mit 23 bezeichneten Spalte der Radialdüse gemäß der rechten Figurenhälfte treffen im dargestellten Beispiel auf die Mittelachse 24 der Düse im rechten Winkel.The only designated with 23 column of the radial nozzle according to FIG right half of the figure meet in the example shown on the central axis 24 of Nozzle at right angles.

Es versteht sich von selbst, daß die Spalten 20-23 auch durch eine entsprechende Vielzahl von Bohrungen ersetzt werden können. It goes without saying that the columns 20-23 by a corresponding large number of holes can be replaced.

Nicht näher dargestellt ist im übrigen in der Figur die axiale Verschiebbarkeit sowohl der Ringblende 11 als auch der Lage der Düsenspalten 20-23. In addition, the axial displaceability is not shown in greater detail in the figure both the annular diaphragm 11 and the position of the nozzle columns 20-23.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Wesentlich ist die Möglichkeit, unterschiedliche Gase bzw. Gasgemische an unterschiedlichen Stellen der Düse zuzuführen. Neben der dargestellten einfachen Anordnung der Ringblende 11 kann auch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten, separat gasbeaufschlagten Ringblenden im Düsenkopfbereich vorgesehen sein, die entweder die dargestellte Radialdüsei4 ersetzen oder in Verbindung mit dieser einsetzbar sind. Of course, the embodiment described is of the invention still to be changed in many ways without leaving the basic idea. Essential is the possibility of different gases or gas mixtures at different Place the nozzle to feed. In addition to the simple arrangement of the diaphragm shown 11 can also have a plurality of gas-admitted separately arranged one behind the other Ring diaphragms can be provided in the nozzle head area, which either use the radial nozzle i4 replace or can be used in conjunction with this.

Die nachfolgende Tabelle gibt bei unterschiedlichen Substraten mögliche Gase bzw. Gasgemische an, wobei dies, wie oben ausgeführt, ein wesentlichen Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. The following table shows possible different substrates Gases or gas mixtures, where this, as stated above, is essential Part of the present invention is.

In der Tabelle beziehen sich die Ziffern in der oberen Spalte auf die Bezugszeichen der Figuren. Weiter bedeuten "m, x, i': Koeffizienten; (I) = flüssiger Zustand; Me = Metall. In the table, the numbers in the upper column refer to the reference numbers of the figures. Furthermore, “m, x, i 'mean: coefficients; (I) = more fluid State; Me = metal.

Tabelle (Beispiele) Legierung/ Gase bei (Haupt)-Reaktionen bei 6 Gase bei 19 (Haupt)-Reaktionen Werkstoff bei 5 7 12 13 stromabwärts von 6 Stahl: N2 H2 Ar Aufsticken: CH4/Luft u.a. CH4 + 1/2 O2 (Luft) # Co + 2H2 X 2 Cr Ni 188 N2, N, N2+, N+ + Stahl (1) # Aufnahme von N im Stahl H2 + 1/2 O2 (Luft/MexOy) # H2O Reduktion: Co + 1/2 O2 (Luft/MexOy) # CO2 H2, H, H+, H- + MexOy # Me + H2O Luft NE-Metalle AL Ar O2 - O2, O, O-, O+ + Al(1) # AlxOy + O2 Luft gering Ti N2 N2 Ar N2, N, N2+, N+ + Ti(1) # TixNy + N2 Ar entfällt bzw. gering Fülldraht Mantel Füllung Luft CH4 - CH4 + 1/2 O2 (Luft) # Co + 2H2 CH4/Luft gering Me MexCy / H2 + 1/2 O2 (Luft/MexOy) # H2O CH4 Co + 1/2 O2 (Luft/MexOy) # CO2 d.h.: O2 (Luft) mit Me u. MexCy Reaktion ist gering Me MexNy N2 N2 N2 MexNy hohe Temp. MexNy-m Ar entfällt bzw. gering MexNy-m + N2 + N + N2+ + N+ -hohe Temp.Table (examples) alloy / gases in (main) reactions with 6 gases for 19 (main) reactions material at 5 7 12 13 downstream of 6 steel: N2 H2 Ar embroidering: CH4 / air a.o. CH4 + 1/2 O2 (air) # Co + 2H2 X 2 Cr Ni 188 N2, N, N2 +, N + + steel (1) # absorption of N in steel H2 + 1/2 O2 (air / MexOy) # H2O reduction: Co + 1/2 O2 (air / MexOy) # CO2 H2, H, H +, H- + MexOy # Me + H2O air non-ferrous metals AL Ar O2 - O2, O, O-, O + + Al (1) # AlxOy + O2 air low Ti N2 N2 Ar N2, N, N2 +, N + + Ti (1) # TixNy + N2 Ar not applicable or slightly cored wire sheath filling air CH4 - CH4 + 1/2 O2 (air) # Co + 2H2 CH4 / air low Me MexCy / H2 + 1/2 O2 (air / MexOy) # H2O CH4 Co + 1/2 O2 (air / MexOy) # CO2 i.e .: O2 (air) with Me and MexCy reaction is low Me MexNy N2 N2 N2 MexNy high temp. MexNy-m Ar not applicable or low MexNy-m + N2 + N + N2 + + N + -high temp.

MexNy + N2, d.h. kein od. geringer Zerfall MeI MeII Ar Ar Ar Legierungsbildung aus MeI(1) und MeII(1) CH4/Luft gering MexNy + N2, i.e. no or little disintegration MeI MeII Ar Ar Ar alloy formation from MeI (1) and MeII (1) CH4 / air low

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Beschichten von Werkstückoberflächen durch Schmelzen von Drähten mit einem elektrischen Lichtbogen unter Förderung der geschmolzenen Partikel mittels eines Zerstäubergases, wobei das Gas über eine Düse auf den Lichtbogenbereich gerichtet ist, und unter Einsatz eines Hüllgases, welches über eine Ringblende zum seitlichen Umströmen des mit den geschmolzenen Partikeln geladenen Zerstäubergaskegels vor dem Bildungsbereich des Lichtbogens zugeführt wird, wobei als Zerstäubergas und als Hüllgas unterschiedliche Gase bzw. Gasgemische eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts hinter dem Lichtbogen wenigstens ein weiteres Gas bzw. Gasgemisch zugeführt wird. Claims 1. A method for coating workpiece surfaces by melting wires with an electric arc while promoting the molten particles by means of an atomizer gas, the gas through a nozzle is directed to the arc area, and using an envelope gas, which Via an annular diaphragm for lateral flow around the with the molten particles charged atomizer gas cone supplied in front of the arc formation area is, with different gases or gas mixtures as the atomizer gas and as the envelope gas are used, characterized in that downstream behind the arc at least one further gas or gas mixture is supplied. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Gases bzw. Gasgemisches über Radialdüsensysteme mehrstufig erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the feed of the gas or gas mixture takes place in multiple stages via radial nozzle systems. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder;2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Gases kurz vor dem Lichtbogen und/oder die des Gases hinter dem Lichtbogen in ihrer Lage veränderbar vorgenommen wird. 3. The method according to claim 1 or; 2, characterized in that the supply of the gas just before the arc and / or that of the gas behind the Arc is made changeable in their position. 4. Lichtbogenspritzdüse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Zerstäubergaszuführungsdüse im Bereich der Drahtzuführung und einer gasbeaufschlagten Ringblende, etwa in der Ebene der Lichtbogenbildung, wobei die Ringblende mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung ausgerüstet und stromaufwärts kurz vor dem Bildungsbereich des Lichtbogens an der Spritzdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine stromabwärtige Kapselung des Kopfbereiches der Drahtzuführungsdüse vorgesehen und diese Kapselung (14) mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung (19) versehen ist. 4. Arc spray nozzle for performing the method according to a of claims 1 to 3, with an atomizer gas feed nozzle in the area of the wire feed and a gas-pressurized ring diaphragm, roughly in the plane of the arc formation, the annular diaphragm being equipped with at least its own gas supply and upstream is arranged shortly before the formation area of the arc on the spray nozzle, thereby characterized in that, in addition, a downstream encapsulation of the head region of the Wire feed nozzle provided and this encapsulation (14) with at least one of its own Gas supply (19) is provided. 5. Lichtbogenspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (14) als Radialdüse mit wenigstens einer eigenen Gaszuführung (19) derart um den Bildungsbereich des Lichtbogens (6) angeordnet ist, daß ihr Gasaustritt (22 bzw. 23) am oder hinter dem Lichtbogenbildungsbereich vorgesehen ist. 5. Arc spray nozzle according to claim 4, characterized in that that the encapsulation (14) as a radial nozzle with at least one gas supply of its own (19) is arranged around the formation area of the arc (6) in such a way that its gas outlet (22 or 23) is provided on or behind the arc formation area. 6. Lichtbogenspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdüse (14) mit einer Mehrzahl hintereinander stromabwärts angeordneter Austrittsbereiche (20-23) für wenigstens ein Gas ausgerüstet ist. 6. Arc spray nozzle according to claim 5, characterized in that that the radial nozzle (14) with a plurality of one behind the other arranged downstream Outlet areas (20-23) is equipped for at least one gas. 7. Lichtbogenspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustritte (20-23) der Radialdüse (14) senkrecht und/oder im spitzen Winkel und/oder im stumpfen Winkel zur Spritzstrahlmittelachse (24) ausgerichtet angeordnet sind. 7. Arc spray nozzle according to claim 6, characterized in that that the gas outlets (20-23) of the radial nozzle (14) perpendicular and / or at an acute angle and / or arranged aligned at an obtuse angle to the spray jet center axis (24) are. 8. Lichtbogenspritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustritte (20-23) der Radialdüse (14) und/oder die Lage der Ringblende (11) in ihrer Lage einstellbar sind. 8. Arc spray nozzle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the gas outlets (20-23) of the radial nozzle (14) and / or the location the annular diaphragm (11) are adjustable in their position.