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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragsschweissen von Blechen, wobei ein verform- barer Blechstreifen zu einem Zylindermantel geformt und die aneinanderstossenden Kanten vorzugs- weise verschweisst werden, und auf den Zylindermantel eine Hartmetallauflage aufgeschweisst wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS Nr. 3, 679, 858 bekannt. Wird dabei ein relativ dünner Blechstreifen etwa mit einer Dicke von 6, 3 bis 9, 5 mm angewendet, wie er beispielsweise zur Herstellung von Gebläseflügeln verwendet wird, so bewirkt die Schweisswärme zusammen mit der Schrumpfung der Hartmetallauflage beim Abkühlen ein Verformen des vorher zu einem Zylinder- mantel geformten Blechstreifens mit unerwünschten Effekten, die die Qualität der Hartmetallauf- lage beeinträchtigen.
Wenn das Blech sich zur Schweissdüse hin aufwölbt, so wird der Abstand zwischen der
Schweisszone auf dem Blech und der Schweissdüse in der in Fig. l gezeigten Weise verändert. Die
Aufwölbung ist derart, dass sich der Abstand zum Schweissdraht verringert, so dass eine grössere
Schweissstromstärke zum Schmelzen des Schweissdrahtes erforderlich ist, da er ausgehend von der
Umgebungstemperatur bis zum Schmelzen erhitzt werden muss, während er den relativ kleinen Ab- stand von der Schweissdüse zur Schweisszone zurücklegt. Dieser stärkere Schweissstrom führt zu unerwünschten Eindringvorgängen in das Blech und zu einer Verschmelzung der aufgebrachten
Hartmetallauflage mit dem Eisen des Blechs.
Wenn die Aufwölbung des zu einem Zylindermantel geformten Blechstreifens gemäss Fig. 2 der
Schweissdüse abgewandt ist, so ist ein schwächerer Schweissstrom erforderlich, da der grössere Abstand, über den der Schweissdraht von der Schweissdüse zur Arbeitsstelle hinweggeführt werden muss, eine Erhitzung bis zum Schmelzpunkt mit weniger Wärmeaufwand ermöglicht, da zur Erhitzung eine längere Zeit zur Verfügung steht. Dieser gegenüber dem Normalstrom schwächere Strom bewirkt aber ein unzureichendes Schmelzen des Blechs und einen Verlust an Bindung mit der Hartmetallauflage, oft auch verbunden mit einem unvollständigen Schmelzen des körnigen Hartmetalls, was zu einer sogenannten "mageren 11 Legierung führt.
Ausserdem führt eine Aufwölbung des zu einem Zylindermantel geformten Blechstreifens zu einer ungleichmässigen Lage, und das aufgebrachte Hartmetall fliesst aus der Schweisszone und bildet eine ungleichmässige Schicht mit Stellen zu grosser und mit Stellen zu geringer Dicke.
Die Verwendung mehrerer Schweissköpfe kann dieses Problem nicht beseitigen, und hiebei begrenzt sich die Anzahl der Schweissköpfe auf einen oder zwei, abhängig von der Dicke des zu beschichtenden Blechs. Bei der Beschichtung dünneren Blechs von beispielsweise 6, 3 mm Dicke kann auch eine derartige Erwärmung des Blechs eintreten, dass dieses in der Schweisszone zu leicht schmilzt und dadurch eine unerwünschte Vermischung des Hartmetalls mit dem Eisenanteil des Blechs auftritt.
Es besteht deshalb ein Bedarf für ein Verfahren zum Auftragschweissen von Blechen, durch das die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten vermieden werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Verfahren anzugeben und dabei die stabile Haltung und Einstellung des Blechs so zu gewährleisten, dass keine unerwünschten Verformungen eintreten und die Hartmetallauflage an jeder Stelle eine gleichbleibende Dicke hat.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren eingangs genannter Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zylindermantel mit einer Dicke bis zu 12, 7 mm auf einem zylindrischen Träger geringfügig kleineren Durchmessers aufgeschoben wird und der Zylindermantel während des Schweissvorgangs den Träger satt anliegend umschliesst, der damit eine Verformung des Zylindermantels während des Aufbringens der Hartmetallauflage verhindert und den Zylindermantel dauernd in konstantem Abstand von der Schweissdüse hält, wobei ferner der Träger die Schweisshitze verteilt und so die Überhitzung des Zylindermantels und das Eindringen von geschmolzenem Hartmetall in diesen wirksam verhindert, worauf der Zylindermantel in an sich bekannter Weise vom Träger abgezogen wird.
Der zu beschichtende und zu einem Zylindermantel geformte Blechstreifen wird also auf einem zylindrischen Träger, beispielsweise auf einer Trommel, aufgeschoben, wobei die Stosskanten zur Bildung des Zylindermantels vorzugsweise miteinander verschweisst wurden. Die Hartmetallauflage wird dann auf der Aussenfläche des so gebildeten Zylinders abgelagert, während dieser sich zusammen mit der Trommel um eine horizontale Achse dreht. Bei fortschreitendem Schweissvorgang
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schrumpft das zylindrisch geformte- Blech auf den zylindrischen Träger auf, so dass es an seiner
Oberfläche fest anhaftet und starr in seiner zylindrischen Form gehalten wird.
Auf diese Weise wird der Abstand zwischen Schweissstelle und Schweissdüse auf einem genauen konstanten Wert ge- halten, wodurch eine ungleichmässige Erhitzung der Zylinderoberfläche vermieden wird und damit die eingangs genannten Probleme bei zu starker bzw. zu schwacher Erhitzung der Schweisszone nicht auftreten. Die Trommel leitet ferner die Schweisswärme ab und verhindert eine Überhitzung dünnen Blechs, durch die die aufgebrachte Legierung mit Blechmaterial vermischt werden könnte.
Es kann jeder geeignete Schweisskopf bzw. Schweissdüse eingesetzt werden. Vorzugsweise er- folgt nach einer Drehbewegung des Trägers von 3600 eine automatische Versetzung des oder der
Schweissköpfe, um auf den Zylindermantel in Umfangsrichtung eine neue Schweisslinie angrenzend an die bereits erzeugte zu beginnen, so dass es möglich ist, den Schweissvorgang insgesamt ohne
Unterbrechung durchzuführen, bis der gesamte Zylindermantel aus Blech beschichtet ist.
Nach dem Schweissvorgang und daran anschliessender Abkühlung kann der Zylindermantel leicht von der zylindrischen Oberfläche der Trommel entfernt werden. Seine Kanten werden be- schnitten, und das Blech kann sehr leicht von jeglicher zylindrischer Restkrümmung befreit werden.
Die in der Zylindermantelform als Spannung vorhandene Gegenkrümmung bewirkt eine Tendenz zur konkaven Krümmung des Blechs mit der beschichteten Seite nach oben, die der beschriebenen
Aufwölbung entgegenwirkt, so dass das Endprodukt nach dem Zerschneiden des Zylindermantels nahezu flach liegt.
In vielen Fällen kann auf eine besondere Abflachung verzichtet werden, da das Endprodukt in seiner nach der Herstellung angenommenen flachen Lage vertrieben werden kann. Wegen der in der Beschichtung vorhandenen Restspannung kann der Blechstreifen jedoch sehr leicht von jeg- licher zylindrischer Krümmung befreit werden, die nach dem Hartauftragsschweissen noch in ihm vorhanden ist.
Durch die Erfindung wird also bei der Herstellung von Hartblech durch Auftragsschweissen eine Aufwölbung des Blechs ausgeschaltet und als Endprodukt ein flaches Material erhalten, das äusserst gleichmässig beschichtet ist. Diese Art der Herstellung erfordert einen gegenüber bisherigen Verfahren verringerten Zeitaufwand. Dabei wird eine sehr gute Bindung zwischen der Hartmetall- auflage und dem Blechmaterial erreicht, und die Auflage hat eine sehr gleichmässige Dicke, die auch nach der Abkühlung noch beibehalten wird.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden regellose Rissbildungen in vorgegebenen Ab- ständen zugelassen.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein vorzugsweise aus einem Stahlhohlzylinder bestehender, auf einer horizontalen Achse drehbar gelagerter Träger für den Zylindermantel von mindestens einer an seiner Mantelfläche anliegenden Rolle antreibbar ist, wobei an den beiden Stirnseiten des Trägers vorzugsweise je eine satt anliegende Führungsrolle sein Auswandern in Achsrichtung verhindert und vorzugsweise eine in Längsrichtung des Trägers angeordnete, verschiebliche Schweissvorrichtung, wie sie beispielsweise aus der CH-PS Nr. 543924 bekannt ist, zum Auftrag der Hartmetallauflage vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht zur Darstellung von Aufwölbungseffekten bei einem Hartauftragsschweissen gemäss bisheriger Technik, Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. l für eine Durchwölbung des Blechmaterials nach unten, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines mit einer Hartmetallauflage zu versehenden Blechstreifens, der durch Verschweissen zweier Stosskanten zu einem Zylindermantel geformt wurde, Fig. 4 einen Querschnitt einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 5 eine Seitenansicht der in Fig. 4 gezeigten Einrichtung, Fig. 6 die prinzipielle Arbeitsrichtung beim Hartauftragsschweissen während einer Versetzung des Schweisskopfes bzw. der Schweissdüse, Fig.
7 die Seitenansicht eines im ebenen Zustand mit einer Hartmetallauflage versehenen Blechmaterials, Fig. 8 eine Darstellung der Form des Blechstreifens in seiner Lage auf dem zylindrischen Träger vor dem Hartauftragsschweissen, und Fig. 9 die Form des Blechstreifens nach dem erfindungsgemässen Auftragsschweissen.
Gemäss Fig. 3 wird ein Blech --10--, das zu plattieren oder mit einer Hartmetallauflage zu versehen ist, zu einem Zylindermantel --10a-- geformt, indem seine Kanten --12 und 14-- einan-
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der gegenüberstehend verschweisst werden. Um das Blech --10-- bei der Zylinderbildung nicht zu stark krümmen zu müssen, sollte seine Länge vorzugsweise mehr als 6 m, typisch beispielsweise 12 m betragen, um das Blech leichter handhaben zu können. Ein Blech von beispielsweise 9 m hat dann einen Zylinderdurchmesser von zirka 2, 9 m.
Wie bereits ausgeführt, kann das Blechmaterial --10-- ein relativ biegsames, geschmeidiges und schweissbares Material sein, beispielsweise Weichstahlblech od. ähnl., das je nach Wunsch geschnitten, gebogen und geformt werden kann. Jede Blechdicke kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einer Hartmetallauflage versehen werden, jedoch erweist sich die Erfindung als besonders vorteilhaft bei Blechdicken von weniger als 12, 7 mm, beispielsweise von 6, 3 bis 9, 5 mm, wie sie für Gebläseflügel verwendet werden, bei denen das Gewicht ein grösseres Problem darstellt.
In Fig. 4 und 5 ist ein Beispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen
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schoben. Die Trommel --18-- besteht aus einem stärkeren Blech von 12, 7 mm Dicke oder mehr, beispielsweise von 19 mm Dicke, und ist so aufgebaut, dass ihr Durchmesser etwas geringer als derjenige des Zylindermantels --10a-- ist. Die zylindrische Trägerfläche --16-- ragt über die Seitenkanten --20-- des Zylindermantels --lOa-- hinaus und steht dort mit Antriebsrollen --22--
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--24--Trommel --18--, wenn sie durch die Antriebsrollen --22-- gedreht wird.
Die Antriebsrollen --22-- und die Führungsrollen --24-- können handelsübliche Teile sein, sie müssen deshalb hier nicht näher erläutert werden.
Die als zylindrischer Träger dienende Trommel --18-- kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das die Betriebsbedingungen aushält. Solches Material ist beispielsweise Stahl, der so fest ist, dass er das Blech --10-- in relativ gleichmässiger Zylinderform halten kann, auch
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vom Blechzylinder --10a-- ermöglichen.
Wenn die Trommel --18-- gedreht wird, erfolgt das Hartauftragsschweissen von Hartmetallteilchen vorzugsweise durch Aufbringen einer Schweissfläche --26-- auf die Blechoberfläche nahe einer Seitenkante --20--. Dieses Schweissen erfolgt mit einem Schweisskopf oder einer Schweissdüse --28--, durch die eine Drahtelektrode --30-- hindurchgeführt ist, wobei dann Schweissmaterialteilchen auf dem Zylindermantel --10a- abgelagert werden. Jede geeignete Art eines Schweisskopfes bzw. Schweissdüse kann verwendet werden, und der Schweissvorgang selbst kann entweder mit offenem oder verdecktem oder eingetauchtem Lichtbogen durchgeführt werden. Geeignete Schweiss-
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3, 076, 888, Nr. 3, 060, 307,Nr. 3, 513, 283, Nr. 3, 517, 156, Nr. 3, 609, 292, Nr. 3, 588, 432, Nr. 3, 735, 087 und Nr. 3, 358, 115 erläutert. Diese bekannten Verfahren und Einrichtungen können auch in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden.
Das Aufbringen der Schweissnaht oder der Schweisszone --26-- auf die Aussenfläche des Zylindermantels --10a-- in Umfangsrichtung ist in Fig. 6 dargestellt. Es können jeweils eine einzige Auflage --32-- oder zwei oder auch mehr Auflagen aufgebracht werden. Während die Trommel --18-- sich dreht, wird die Scheissauflage --26-- in Umfangsrichtung auf den Zylindermantel --10a-- aufgebracht. Nach Zurücklegen der ersten 360 werden der oder die Schweiss- köpfe --28-- in Längsrichtung am Zylinder in eine Stellung gebracht, die dem bereits geschweissten Abschnitt --32-- benachbart ist. Hiebei handelt es sich normalerweise um einen Abstand von etwa 12, 5 bis 25 mm zwischen jeweils zwei Schweissnähten --32 und 34--.
Danach werden der oder die Schweissköpfe --28-- wieder seitlich versetzt, um die Schweissnaht --36-- aufzubringen. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die. gewünschte Anzahl von Schweissnähten oder Schweisszonen auf den Zylindermantel --10a-- aufgebracht ist. Die Bedienungsperson kann auf diese Weise ohne Unterbrechung schweissen, bis die gesamte Oberfläche des Zylindermantels --10a-- beschichtet ist.
Wie bereits ausgeführt, schrumpft der Zylindermantel --10a-- in Umfangsrichtung und sitzt dann
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fest auf der zylindrischen Trägerfläche --16-- der Trommel --18--, so dass er in einer starren
Zylinderform gehalten wird und die gleichmässige Einhaltung eines genauen Abstandes zum Schweiss- kopf bzw. zur Schweissdüse ermöglicht. Zusätzlich wird durch den Kontakt mit der zylindrischen Trägerfläche --16-- die Schweisswärme abgeleitet, so dass dünnes Blech nicht überhitzt werden kann und eine Verschmelzung des Legierungsmaterials mit dem Blechmaterial --10-- vermieden wird. Es ist nicht erforderlich, die Schweissabschnitte unmittelbar nebeneinander aufzubringen.
Mehrere Schweissköpfe können auch einen Abstand zueinander haben, so dass die Schweissnähte gleich- falls beanstandet sind. In diesem Fall können dann anschliessend die Zwischenräume ausgefüllt werden.
Nach der Hartmetallauflage hat der Zylindermantel --10a-- eine gleichmässige Spannungs- verteilung in Umfangsrichtung. Dies führt zu zwei günstigen Effekten. Zunächst wird ein Auf- buckeln des Blechs vermieden, wodurch der Abstand zwischen der Schweissdüse und der Arbeits- stelle verkürzt würde und eine Ungleichmässigkeit der Hartmetallauflage die Folge wäre. Ausserdem wird dadurch die Ausbildung von Rissen begünstigt, eine Grundlage für vorteilhafte Materialeigen- schaften, die z. B. in der US-PS Nr. 3, 402, 459 beschrieben sind.
Wegen des Schrumpfvorgangs beim Abkühlen nach dem Hartauftragsschweissen neigt die be- schichtete Seite --32-- immer zu einer konkaven Krümmung mit der Hartmetallauflage nach oben, wenn das Blechmaterial --10-- nicht gehalten wird. Eine solche Krümmung ist in Fig. 7 gezeigt.
Die in der Zylinderform des Zylindermantels -- : 10a-- aus Blech vorhandene Gegenkrümmung mit grossem Radius, die in Fig. 8 gezeigt ist, wirkt dieser Tendenz entgegen und hält das Endprodukt nahezu flach, wenn der Zylindermantel --lOa-- von der Trommel --18-- entfernt wird und die
Kanten--12 und 14-- wieder voneinander getrennt werden. Dieser Zustand ist in Fig. 9 gezeigt.
In vielen Fällen kann eine besondere Abflachung des Endprodukts vermieden werden, und es kann so, wie es sich nach der Herstellung ergibt, vertrieben werden. Wegen der in der Hartmetallauf- lage vorhandenen Restspannung kann der Blechstreifen --10-- jedoch sehr leicht von jeglicher restlicher Zylinderkrümmung befreit werden, die nach dem Schweissvorgang und nach dem Trennen der Kanten --12 und 14-- noch vorhanden ist.
Der Effekt der Aufwölbung eines während des Auftragsschweissens nicht besonders gehaltenen Blechmaterials ist am besten in Fig. l und 2 gezeigt. Wenn sich das Blech --10-- gemäss Fig. 1 aufwölbt, so ändert sich der Abstand zwischen der Schweisszone und der Schweissdüse --28--.
Der Abstand, über den die Drahtelektrode --30-- zum Blech --10-- geführt werden muss, wird verringert, so dass ein stärkerer Schweissstrom erforderlich ist, um die Drahtelektrode zu schmelzen, denn diese muss ausgehend von der Umgebungstemperatur bis zur Schmelztemperatur erhitzt werden, während sie über den kürzeren Abstand geführt wird. Der grössere Schweissstrom verursacht eine unerwünschte Eindringerscheinung des Schweissvorgangs in das Blechmaterial--10-und eine damit verbundene Vermischung des Beschichtungsmaterials --26-- mit dem Eisen bzw.
Metall des Blechs--10--.
Erfolgt eine Wölbung in entgegengesetzter Richtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, so muss die Drahtelektrode --30-- über einen grösseren Abstand geführt werden, so dass sie wegen der längeren verfügbaren Aufheizzeit mit geringerem Schweissstrom erhitzt werden kann. Dieser geringere Strom kann aber zu einem unzureichenden Schmelzen des Blechs --10-- führen, wodurch eine schlechtere Bindung der Hartmetallauflage und ein unvollständiges Schmelzen des körnigen Materials auftritt, was zu einer sogenannten "mageren" Legierung führt.
Ausserdem führt das Wölben des Blechs --10-- zu einer ungleichmässigen Beschichtung, da das Hartmetall aus der jeweiligen Schweisszone zur Seite abfliesst und dadurch unterschiedliche Beschichtungsdicken entstehen.
Wie bereits ausgeführt, werden die Aufwölbung sowie die damit verbundenen Nachteile durch die Erfindung insbesondere bei Blechen mit einer Dicke bis zu 12, 7 mm vermieden, denn die dünneren Bleche neigen stärker zur Aufwölbung als die dickeren.
Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dem Fachmann sind nach Kenntnis dieses Ausführungsbeispiels zahlreiche weitere Ausführungsformen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.