DE856712C - Verfahren zum UEberziehen von anschmelzbaren, insbesondere metallischen Oberflaechenmit verschleiss- und korrosionsfesten Schutzwerkstoff-Schichten - Google Patents

Description

• Verfahren zum Überziehen von anschmelzbaren, insbesondere metallischen Oberflächen mit verschleiß- und korrosionsfesten Schutzwerkstoff-Schichten Es ist bekannt, metallische Oberflächen mittels eines :\uftragschweißverfahrens mit Schutzstoffen zu überziehen, um den metallischen Grundkörper verschleiß- und/oder korrosionsfest zu machen. In wirkungstechnischer Hinsicht hat sich dies Verfahren bei Wahl geeigneter Schutzwerkstoffe durchaus bewährt, nur ist die Arbeitsgeschwindigkeit beim Aufbringen derartiger Werkstoffe sehr gering, so daß ein solches Verfahren in der Regel zu teuer wird. Der Zweck der Erfindung besteht deshalb darin, die Arl)eitsgeschwindigkeit beim Aufbringen der Schutzschicht zu erhöhen, und zwar sowohl die Vorschubgeschwindigkeit der zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen als auch die .\rl)eitsl)reite der Vorrichtung selbst, so daß die Flächenleistung je Zeiteinheit gesteigert wird.
• Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur Ausübung dieses Verfahrens dienenden Vorrichtungen sind in den Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen dargestellt, und zwar zeigt Fig.1 eine Vorrichtung gemäß Erfindung im senkrechten Längsschnitt, Fig. 2 eine Unteransicht auf Fig. 1, Fig.3 einen Teilschnitt durch den unteren Ar-1>eitskopf einer Vorrichtung mit kreisrunden Zufuhrleitungen für die erforderliche Wärme und den Schutzwerkstoff, Fig.4 eine Unteransicbt auf Fig. 3, Fig. 5 einen Teilschnitt ähnlich wie Fig. 3, jedoch mit länglich geformten Zufuhrleitungen, Fig. 6 eine Unteransicht auf Fig. 5, Fig.7 eine Stirnansicht einer in einem Gestell höhenverschiebbar gelagerten Auftragvorrichtung, Fig. 8 einen Längsschnitt nach Linie a-a durch Fig. 7, Fig.9 einen Längsschnitt durch den Vorratsbehälter, Fig. io einen Querschnitt durch Fig.9 nach Linie b-b, Fig. i i einen Längsschnitt durch einen Vorratsbehälter in gegenüber der Fig. 9 etwas abgeänderter Bauform, Fig. 12 einen. Querschnitt durch einen Vorratsbehälter, Fig.13 einen Horizontalschnitt durch Fig.12 nach Linie c-c, ' Fig. 14 eine Vorrichtung zum Überziehen eines Rundstabes mit Schutzwerkstoff in Teildarstellung, Fig. 15 eine Variante zu Fig. 14, Fig. 16 einen Längsschnitt durch Fig. 15, Fig. 17 eine weitere Variante zu Fig.14, Fig. 18 einen Längsschnitt durch Fig. 17, Fig. i9 eine Teildarstellung einer schichtenweise arbeitenden Auftragvorrichtung in senkrechtem Teilschnitt, Fig.2o eine mit Hohlelektrode arbeitende Vorrichtung, Fig.21 eine mit Stabelektroden arbeitende Vorrichtung, Fig. 22 eine Unteransicht auf Fig. 21 mit herausgenommenen Stabelektroden.
• Die in Fig. i und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Vorratsbehälter i für den pulverförmigen Schutzwerkstoff, der als Schutzschicht 2 auf den zu schützenden Grundkörper3 aufgebracht werden soll. Zu diesem Zweck wird der pulverförmige Werkstoff durch eine gegebenenfalls biegsame Leitung 4 einem Ventilhohlraum 5 zugeführt, in dem durch einen Ventilkörper 6 die Menge des in das Endzuführungsrohr 7 einfallenden Werkstoffes regelbar ist. Der Ventilkörper 6 kann durch einen Hebe18 gesteuert werden, der von dem die Gesamtvorrichtung Bedienenden betätigt werden kann. Um das Rohr 7 herum sind Öffnungen 9 angeordnet, durch die von einem bekannten Brenner io her brennbares Gas hindurchströmt, das die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Wärme liefert. Dabei dienen diejenigen Öffnungen 9, die, in Arbeitsrichtung gerechnet, vorn liegen, dazu, die Oberfläche des Grundkörpers 3 leicht anzuschmelzen, während, die hinteren Öffnungen 9 dazu dienen, das aus dem Rohr 7 heraustretende Pulver niederzuschmelzen und in eine innige Verbindung mit dem Grundkörper zu bringen. ltn gezeichneten Ausführungsbeispiel wird der (;rundkörper in Richtung des Pfeiles A relativ zu der feststehenden Schweißvorrichtung bewegt.
• Das Wesen des mit einer derartigen Vorrichtung auszuübenden Verfahrens besteht darin, d@aß die Wärmequellen, d. h. die Leitungen 9, durch die das Heizgas heraustritt, mit der Zufuhrleitung 7 für den gepulverten Schutzwerkstoff zu einer baulichen und betrieblichen Einheit zusanimengefaßt sind, so daß sich der diese Vorrichtung Bedienende nicht mehr darum zu kümmern braucht, ob er in jedem Augenblick auch tatsächlich die zur rationellen Ausübung des Verfahrens beste gegenseitige Lage dieser Teile zueinander innehält, sondern sein ganzes Augenmerk nur darauf zu richten braucht, daß er die richtige Arbeitsgeschwindigkeit und den richtigen Abstand der Schweißvorrichtung von der Oberfläche des zu schützenden Grundkörpers einhält. Auch diese Einstellung kann, wie weiter unten erläutert, mechanisch herbeigeführt werden. Dieser Erfindungsgedanke ist an allen gezeigten Vorrichtungen, die nur der beispielsweisen Erläuterung des Erfindungsprinzips dienen, verkörpert. Schon durch diese Maßnahme wird die Gesamtarbeitsgeschwindigkeit erheblich gegenüber den bisher für diesen Zweck bekannten Verfahren gesteigert.
• Eine weitere Steigerung der Flächenleistung je Zeiteinheit kann dadurch erreicht werden, daß die der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtungen in Richtung quer zur Arbeitsrichtung so ausgebildet werden, daß sie eine beliebig oder wenigstens annähernd beliebig große Breite erhalten. Zu diesem Zweck können, wie in Fig. 3 und ,4 gezeigt, z. B. mehrere Zufuhrleitungen 7 für den aufzubringenden Werkstoff und z. B, zwei Reihen von Leitungen 11, 12 zu einer Vorrichtung zusammengefaßt sein, wobei durch die Neigung der Leitungen 12 dafür gesorgt sein kann, daß die Wärme des durch die Leitungen 12 strömenden Gases in besonders konzentrierter Form auf den gepulverten Werkstoff zur Einwirkung kommt.
• Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform, bei der die Zufuhrleitung 13 für den Werkstoff durch einen Längsschlitz gebildet wird und beiderseits dieses Schlitzes längliche Zufuhrleitungen 14, 15 angeordnet sind, die sich jeweils überlappen, so daß beiderseits des Schlitzes 13 ein ununterbrochener Flammenvorhang gebildet wird.
• Bei der Ausführungsform nach Fig.7 und 8 ist ein kastenförmiger Vorratsbehälter 16 vorgesehen, von dem mehrere biegsame oder feste Falleitungen 17 für den aufzutragenden Werkstoff zu den Au-ftragbrennern 18 führen. Diese Brenner sind mittels Rohren i9 an einem hohlen Querträger 20 so aufgehängt, daß sie mit dem Querträger fest gekuppelt sind und starr von diesem getragen werden, so daß sie bei Höhenverstellung des Querträgers in Richtung des Pfeiles B gemeinsam ihren Abstand von dem mit einer Schutzschicht zu überziehenden Grundkörper 21 ändern, der auf einer Rollenbahn 22 in Richtung des Pfeiles C unter den Brennern 18 hindurchgefahren wird. Durch eine gemeinsame Zuleitung 23 strömt das Heizas in den hohlen Querträger 20 ein und verteilt sich vermittels der Rohre i9 in die einzelnen Brenner i8.
• Um zu verhindern, claß der gepulverte Schutzwerkstoff in dem Vorratsbehälter 16 zusammenbackt und Klumpen bildet, kann in dem Behälter 16 ein um Umleitrollen 2.1 tierumlaufendes Band 25 angeordnet werden, das mit Fingern 26 besetzt ist und etwa sich bildende Klumpen zerkleinert, so daß keine Verstopfung der Falleitungen 4 eintreten kann. An Stelle eines Bandes 25 kann auch, wie in Fig. 1 r dargestellt, eine Rührschnecke 27 angeordnet sein. Die Antriebsmittel für das Band 25 bzw. die Förderschnecke 27 sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
• Fig. 12 und 13 zeigen einen kastenartigen Vorratsbehälter 59 für den aufzuschweißenden Werkstoff, der insbesondere der Zufuhr des .gepulverten Werkstoffes in eine Auftragvorrichtung dient, wie sie in Fig. 4 oder 6 dargestellt ist. An die z. B. linke Seite des Behälters 59 ist am unteren Ende des eigentlichen Kastens eine dreikantige Längsleiste 28 angeschlossen, und die gegenüberliegende, schräg gestellte Wand 29 ist durch ein federndes Blechstück 30 verlängert, das eine derartige Vorspannung besitzt, daß es sich, sofern keine äußeren Kräfte auf das Blech 3o ausgeübt werden, von der Dreikantleiste 28 fortbewegt. Auf der Rückseite des Bleches 30 ist in Gleitstücken 3 L eine Druckleiste 32 angeordnet, die durch Exzenter 33 in Richtung des Pfeiles I) vorgeschoben werden kann und dabei die Breite des Schlitzes zwischen der Vorderkante der Leiste 28 und dem Blech 30 verringert bzw. diesen Schlitz völlig abschließt, und zwar durch eine Liniendichtung, so daß also keineFlächen vorhanden sind, an dellen gepulverter Werkstoff anhaften und damit das Schließen des Schlitzes verhindern kann. Die Exzenter 33 können voll einem Handrad 34 aus mittels einer Zahnradübertragung 35,36 angetrieben werden. Der gepulverte Werkstoff fällt nach Durchgang durch den Schlitz in Richtung des Pfeiles E z. B. in die Zufuhrleitung 13 (vgl. Fig. 5 und 6).
• Fig. 14 zeigt eine Vorrichtung zum Auftragen von gepulvertem Werkstoff auf einen roter- oder stabförmigen Körper 37. Aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter fällt der gepulverte Werkstoff in die Zufuhrleitungen 38, die an ihrem unteren Ende so gebogen sind, daß der Werkstoff unter dem Einfluß der Schwerkraft oder etwaiger Fördermittel auf die Oberfläche des zu schützenden Körpers gebracht wird, wo er, nachdem die Oberfläche des Körpers 37 durch den einen Satz von Wärmequellen 39 angeschmolzen ist, durch den anderen Satz von Wärmequellen niedergeschmolzen wird. Die eigentliclce Auftragvorrichtung bildet bei dieser Anordnung einen horizontal liegenden Zylinder.
• Fig. 15 und 16 zeigen eine ähnliche Bauart wie Fig. 14, nur mit dem Unterschied, daß die eigentliche Brenn- bzw. Auftragvorrichtung als senkrecht stehender Kreiszylinder 4o ausgebildet und das zu schützende Rohr 41 horizontal gelagert ist.
• Fig. 17 und 18 zeigen eine weitere Ausbildung einer zum Überziehen von Rundkörpern dienenden Vorrichtung. Hierbei steht die eigentliche Auftragvorrichtung 42, aus der die Heizgase und der gepulverte Werkstoff austreten, still, und der zu schützende Körper 43 wird der Vorrichtung 42 gegenüber gedreht und längs verschoben.
• Fig. r9 zeigt eine Auftragvorrichtung, die zur Herstellung insbesondere von starken Schutzwerkstoff-Überzügen dient, wobei die Überzüge schichtenweise hergestellt werden. Die gesamte Auftragvorrichtung besteht aus mehreren vollständigen Brennvorrichtungen, wie sie beispielsweise in einer Ausführungsform nach einer der Fig.3 bis 8 dargestellt sind. Von solchen über beliebige Breite sich erstreckenden Vorrichtungen sind z. B. drei Einzelvorrichtungen 44, 45, 46 zu einerGesamtvorrichtung zusammengel)aut, und zwar derart, daß die Vorrichtung 45 zur Herstellung der Schicht 49 um so viel höher steht als die Vorrichtung 44, claß sie wieder unter Berücksichtigung der Tatsache, daß auf den Grundkörper 47 bereits die erste Lage 48 der Gesamtschutzschicht aufgebracht ist, den richtigen Höhenabstand von der Oberfläche der ersten Lage 48 der aufzubringenden Gesamtschutzschicht besitzt. Sinngemäß ebenso ist dann die Vorrichtung 46, die zur Herstellung der letzten Schicht 5o dient, wiederum entsprechend der Höhenstellung nach versetzt. Durch die beschriebene Anordnung wird die erforderliche Arbeitszeit wiederum erheblich herabgesetzt, weil durch die Vervielfachung der Arbeitsstellen auch dickeSchutzschichten mit derselben Arbeitsgeschwindigkeit aufgebracht werden können wie dünne Schutzschichten. Außerdem dient die Wärme, die bei der ersten Brennvorrichtung 44 das Niederschmelzen des gepulverten Werkstoffes bewirkt, gleichzeitig als Vorwärmquelle für die nächstfolgende Brennvorrichtung 45 usw., und außerdem geht die in der ersten und zweiten Schicht 48, 49 vorhandene Wärme nicht verloren, sondern kommt dem Niederschmelzen des Werkstoffes in der nächsten Schicht zugute.
• Um Wärmeabstrahlungsverluste zu vermeiden, kann die Gesamtvorrichtung durch hitzebeständige, vorhangartig wirkende Wände 51, 52 umschlossen sein. Eine sinngemäß gleiche Abschirmung der Brennvorrichtungen kann auch bei den vorher beschriebenenBrennvorrichtungen angeordnet werden.
• Fig. 20 zeigt einen Grundkörper 53, der mit einer Schutzschicht 54 aus gepulvertem Werkstoff zu überziehen ist, der seinerseits durch eine Hohlelektrode 55 herabfällt.
• Bei der Ausführungsform nach Fig.2o und 21 besteht die Auftragvorrichtung aus einem Grundkörper 56, in den mehrere Zufuhrrohre 57 für den gepulverten Werkstoff eingesetzt sind. Durch einen Elektroflammbogen zwischen je zwei Stabelektroden 58 wird die Oberfläche des mit einer Schutzschicht 54 zu überziehenden Grundkörpers 53 angeschmolzen und der gepulverte Werkstoff niedergeschmolzen. Wie aus Fig.22 ersichtlich, sind die paarweise zusammengehörigen Elektroden 58 so gelegt, daß ihr Flammbogen die Mittelachse des zugehörigen Zuführungsrohres 57 kreuzt.

Claims (20)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Überziehen von anschmelzbaren, insbesondere metallischen Oberflächen mit verschleiß- und korrosionsfesten Schutzwerkstoff-Schichten aus gepulverten oder gekörnten, mechanisch und chemisch hochwiderstandsfähigen Werkstoffen, wobei die Oberschicht des zu schützenden Körpers angeschmolzen, darauf auf die durch Anschmelzen erweichte Stelle derSchutzwerkstoff aufgebracht und anschließend der Schutzwerkstoff niedergeschmolzen sowie mit dem zu schützenden Körper zusammengeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequellen für das .-\nsc1imelzen des zu schützenden Körpers bzw. für (las Niederschmelzen des Schutzwerkstoffes und dessen Zusammenschmelzen mit dem zu schützenden Körper sowie die Zufuhrleitungen für den gepulverten bzw. gekörnten Schutzwerkstoff in zueinander festgelegter Lage und in dem zu schützenden Körper gegenüber einstellbarem Abstand gemeinsam relativ zu dem zu schützenden Körper bewegt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung dicker Schutzwerkstoff-Überziige schichtenweise in einem Arbeitsgang so erfolgt, daß die in einer tieferen Schicht zur Wirkung gebrachte Niederschmelzwärme zur Vorwärmung für das Aufbringen der nächsthöheren Schicht dient.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2 zur Aufbringung von breiten Schutzschichtstreifen auf die zu schützende Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Arbeitsrichtung die Zahl der jeweils aus Wärme- und Werkstoffzufuhrleitungen bestehenden Arbeitsstellen nach Maßgabe der gewünschten Arbeitsbreite bemessen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i oder 2 zur Aufbringung von breiten Schutzschichtstreifen auf die zu schützende Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Arbeitsrichtung die Ausdehnung der jeweils aus Wärme- und Werkstoffzufuhrleitungen bestehenden Arbeitsstellen nach Maßgabe der gewünschten Arbeitsbreite bemessen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 2 zur Aufbringung von breiten Schutzschichtstreifen auf die zu schützende Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Arbeitsrichtung die Zahl und die Ausdehnung der jeweils aus Wärme- und Werkstoffzufuhrleitungen bestehenden Arbeitsstellen nach Maßgabe der gewünschten Arbeitsbreite bemessen werden.
6. 6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 5, gekennzeichnet durch eine der gewünschten Arbeitsbreite entsprechende Zahl von Werkstoffzufuhrleitungen (7) und reihenweise angeordneten Leitungen (i f, 12) zur Zufuhr der Wärmequellen vor bzw. hinter den Werkstoffzufuhrleitungen.
7. 7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 5, gekennzeichnet durch eine über die gewünschte Arbeitsbreite sich erstreckende schlitzförmige Zufuhrleitung (13) für den Werkstoff und ebenfalls schlitzartige Zufuhrleitungen (14, 15) für die Wärmequellen. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch doppelreihige Anordnung jeder der Wärmequellen (1 _1 bzw. 15) und gegenseitige C't:erlappung der Schlitzzuführungen.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter(16) für den gepulverten Werkstoff, davon abgehende, zu den Auftragbrennern (i8) führende Falleitungen (17) für den gepulverten Werkstoff und durch einen gemeinsamen Trag-und Zuleitungskörper (20) für die Brenner (i8) und durch Mittel zur Höhenverstellung des gemeinsamen Tragkörpers (20) gegenüber dem mit einer Schutzschicht zu überziehenden Grundkörper. io.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Rühr- und Fördervorrichtung in dem Vorratsbehälter (16) für den gepulverten Werkstoff. ii.
11. Vorrichtung nach Anspruch io,' gekennzeichnet durch ein in dein Vorratsbehälter (16) angeordnetes, um Umleitrollen (24) herumlaufendes und mit Rührfingern (26) besetztes Band (25).
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch eine in dem Vorratsbehälter (16) angeordnete Rührschnecke (27).
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine an einer Rutschfläche des Vorratsbehälters (59) für den gepulverten Werkstoff angeordneteLängsleiste (28) von schneidenartiger Gestalt und ein gegen diese Schneide anpreßbares Blech (30) und durch Mittel zur Anpressung des Bleches (30) gegen die diesem Blech gegenüberstehende Leiste (28).
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine gleitbar gelagerte Druckschiene (32) zur Anpressung des federnden Abschlußbleches (30) gegen die Längsleiste (28) und durch mittels Zahnradantriebes (35, 36) gesteuerte, auf die Druckschiene (32) einwirkende Exzenter (33).
15. 15. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 6 unter Benutzung von Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Tragkörper zur Aufnahme der Leitungen für den gepulverten Werkstoff und für die Wärmequellen zur Bildung von Schutzüberzügen auf zylindrischen, den zylindrischen Auftragbrenner durchtretenden Voll- oder Hohlkörpern.
16. 16. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem derAnsprüche i bis 6 unterBenutzung von. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Brennerkörper (42) für die Zuführungsleitungen für den gepulverten Werkstoff und die Wärmequellen und eine Verschiebe- und Drehförderung des zu schützenden Voll- oder Hohlkörpers (43) gegenüber dem Brennerkörper.
17. 17. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 7 bis 16, gekennzeichnet durch den Zusammenbau mehrerer vollständiger ßrennervorrichtungen (44, 45, 46) in durch die Dicke der einzelnen Crberzugschichten (48, 49, 5o) bedingter gegenseitiger Höhenversetzung.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und 15 bis 17, gekennzeichnet durch wärmebeständige, vorhangartig wirkende und die Wärme der Brenner zurückhaltende Schutzwände (51, 52). i9.
19. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Hohlelektroden (55) zur Zuführung des gepulverten Schutzwerkstoffes durch deren Hohlräume.
20. 20. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von je zwei Stabelektroden (58) zur Bildung eines Elektroflammbogens unterhalb der zu den Stabelektroden gehörigernZufuhrleitung(57) für den gepulverten Werkstoff.