DD248303A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten auftragschweissung hochverschleissfester oberflaechenschutzschichten - Google Patents

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Auftragschweissung hochverschleissfester Oberflaechenschutzschichten auf stark verschleissbeanspruchte Bauelemente, beispielsweise Seiherstaebe fuer Schneckenpressen zur Speiseoelgewinnung oder Bauteile von Bergbaugeraeten. Ziel der Erfindung ist es, die hohen Aufwendungen an Material, Energie und Arbeitszeit beim Auftragen und anschliessenden Bearbeiten der Rohlinge zu senken sowie Qualitaet und Gebrauchswert der aufgetragenen Oberflaechenschutzschicht zu erhoehen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, um auf zwischen Spannbacken aus Kohlenstoffverbindungen gespannte Rohlinge durch Auftragschweissung unter Verwendung von Schweisszusatzwerkstoffen mit hochverschleissfesten Legierungsbestandteilen hochverschleissfeste Oberflaechenschutzschichten aufzutragen. Die einzelnen Verfahrensschritte laufen einschliesslich der Beschickungs- und Entnahmeoperationen automatisiert ab, wobei die Steuerung rechnergestuetzt erfolgt. Fig. 1, 2 und 3

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist zur Auftragschweißung hochverschleißfester Oberflächenschutzschichten mittels bekannter Verfahren der Schweißtechnik bei stark verschleißbeanspruchten Bauteilen, wie z. B. bei Seiherstäben zur Speiseölgewinnung in Schneckenpressen oder für Bauelemente an Bergbaugeräten anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bauelemente von Schneckenpressen zur Speiseölgewinnung, wie zum Beispiel Seiherstäbe und Preßschnecken, die beim Preßvorgng mit der zum Teil verschmutzten Ölsaat in Berührung kommen, unterliegen erheblichem abrasivem und korrosivem Verschleiß. Diesem Verschleiß begegnet man entsprechend bekannten technischen Lösungen durch manuelle Auftragschweißung mittels umhüllter Spezialelektroden. Häufig erfolgt auch ein Schweiß- oder Flammspritzauftrag verschleißfesten Materials auf die dem Verschleiß besonders ausgesetzten Flächen mit anschließender mechanischer Bearbeitung. Die bekannte Auftragschweißung erfordert eine besonders aufwendige, nachträgliche mechanische Bearbeitung der betreffenden Oberflächenpartien, wobei ein erheblicher Teil der aufgeschweißen Schicht wieder zerspant wird. Für das automatisierte Auftragschweißen mit Schweißzusatzwerkstoff nach dem MAG/MIG- oder UP/ES-Verfahren werden die Rohlinge zwischen wassergekühlten Kupferbacken eingespannt, um ein seitliches Wegfließen des Schweißbades zu verhindern und die aufgetragene Oberflächenschutzschicht zu formen. Nachteilig ist bei dieser technischen Lösung, daß die intensive Einwirkung des Lichtbogens auf die Kupferbacken deren Standzeit erheblich begrenzt. Durch die starke Kühlwirkung der Kupferbacken kommt es zu einer raschen Erstarrung des Schweißbades, wodurch die Bildung von Bindefehlern, Fehlstellen und schlechter Nahtoberfläche begünstigt wird.

Diesen Nachteilen begegnet man teilweise durch Vergrößern der Rohlingsbreite und durch Einarbeiten einer Nut in den Rohling (DE-OS 2745391). Bekannt sind auch technische Lösungen, die eine Kombination beider Verfahren beinhalten. Der Aufwand für die mechanische Bearbeitung ist dabei sehr hoch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Auftragen hochverschleißfester Oberflächenschutzschichten auf stark verschleißbeanspruchte Bauelemente so zu gestalten, daß die hohen Aufwendungen an Material, Energie und Arbeitszeit gesenkt und Qualität und Gebrauchswert der aufgetragenen Oberflächenschutzschicht erhöht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Auftragschweißung .hochverschleißfester Oberflächenschutzschichten mittels robotergestützter Verfahren der Schweißtechnik, beispielsweise MIG/MAG-Verfahren, unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit hochverschleißfesten Legierungsbestandteilen zur Erzeugung scharf begrenzter, im Querschnitt rechteckig ausgebildeter, gering aufgewölbter sowie mit dem Grundwerkstoff kaum vermischter Auftragschweißnähte auf stabartige Gebilde, deren zu beschichtende Fläche bei einem Abmessungsverhältnis Länge:Breite>10 eine maximale Breite von 50mm hat, beispielsweise Seiherstäbe für Schneckenpressen zur Speiseölgewinnung, zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem sich wiederholenden, geschlossenen Verfahrenszyklus, bestehend aus den Teilschritten:

— Beschickung der Vorrichtung

— Positionieren des Rohlings

— Auftragschweißen

— Öffnen der Spannbacken

— Auswerfen des Rohlings

— Spannbacken zur Egalisierung, Positionieren und Arretieren

— Egalisierung der Spannbacken

— Öffnen und Reinigen der Spannbacken

pneumatisch und/oder hydraulisch betätigte parallele Spannbacken aus Kohlenstoffverbindungen, deren Randzone unter der thermischen Einwirkung des Lichtbogens verdampft und eine Stabilisierung des Schweißlichtbogens bewirkt, die nach Beendigung der Auftragschweißung mittels spanender mechanischer Bearbeitungsverfahren egalisiert sowie von einer Spannwegkorrektureinrichtung selbständig nachgestellt werden, zum Einsatz kommen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß zur Durchführung des Verfahrens zur automatisierten Auftragschweißung verschleißfester Oberflächenschutzschichten eine Vorrichtung einsetzbar ist, auf deren Vorrichtungsgrundplatte eine Spanneinrichtung, bestehend aus gegenüberliegenden Spannbacken, rechtwinklig zu deren Spannrichtung in Verlängerung der Mittelachse des stabförmigen Rohlings eine Zwangsauswerfer- und Egalisiereinrichtung sowie über der zu beschichtenden Rohlingsfläche in deren Mittelachse ein Schweißbrenner an einem Roboterarm befestigt, schwenkbar angeordnet ist.

Es gehört auch zur Erfindung, daß auf der Vorrichtungsgrundplatte eine formschlüssige Positioniereinrichtung angebracht ist. Letztlich gehört zur Erfindung, daß zur Reinigung der Vorrichtung eine an sich bekannte Säuberungs- und/oder Absaugeinrichtung in der Nähe der Spannbacken angeordnet ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Beispieles für das Auftragen von verschleißfesten Oberflächenschutzschichten auf Seiherstabrohlinge für Schneckenpressen zur Speiseölgewinnung mittels MIG-Schweißverfahren näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1: die Spann- und Zwangsauswerfereinrichtung der Vorrichtung zur Auftragschweißung Fig. 2: Schnittdarstellung der Vorrichtung mit fest eingespanntem Seiherstabrohling Fig.3: Schnittdarsteliung der Vorrichtung während des Auftragschweißens.

Der aus Stahl mit der Bezeichnung H 52-3 vorgefertigte Sei herstabrohii ng 4 wird mittels Roboter aus einem Magazin entnommen, in die Vorrichtung eingelegt, positioniert, gegen die Vorrichtungsgrundplatte 1 gedruckt und pneumatisch zwischen Spannbacken 2 aus Graphit eingespannt..Für das Auftragschweißen mittels MIG-Schweißroboter wird ein Schweißzusatzwerkstoff 6 mit folgenden Legierungsbestandteilen verwendet:

Kohlenstoff: 2,0% Mangan: 0,6%

Silizium: 1,5% Chrom: 20,0%

Der Schweißzusatzwerkstoff 6 wird durch den entstehenden Lichtbogen aufgeschmolzen und in die von den Spannbacken 2 begrenzte Längsnut eingeformt. Nach Beendigung des Schweißvorganges werden die Spannbacken 2 geöffnet, der Seiherstabrohling 4 mittels Zwangsauswerfer 3 aus der Vorrichtung entfernt und von einem Roboter magaziniert. Vor dem Zurückfahren des Zwangsauswerfers 3 werden die Spannbacken 2 auf ein empirisch ermitteltes Abstandsmaß positioniert und arretiert. Durch die besondere Gestaltung des vorderen, aktiven Teils des Zwangswerfers 3 als Räumwerkzeug wird bei dessen Rückbewegung die unter dem Einfluß des Lichtbogens verdampfte Randzone der Graphitspannbacken 2 für den nachfolgenden Verfahrenszyklus spanabhebend egalisiert. Die sich dabei verändernden Spannwege der Backen 2 werden durch eine Korrektureinrichtung selbständig nachgestellt. Nach dem Egalisieren öffnen sich die Backen und die abgearbeiteten Späne werden beim Reinigen aus der Vorrichtung abgesaugt.

Claims (4)

1. Verfahren zur automatisierten Auftragschweißung hochverschleißfester Oberflächenschutzschichten mittels robotergestützter Verfahren der Schweißtechnik, beispielsweise MIGAMAG-Verfahren, unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit hochverschleißfesten Legierungsbestandteilen zur Erzeugung scharf begrenzter, im Querschnitt rechteckig ausgebildeter, gering aufgewölbter sowie mit dem Grundwerkstoff kaum vermischter Auftragschweißnähte auf stabartige Gebilde, deren zu beschichtende Fläche bei einem Abmessungsverhältnis Länge:Breite >10 eine maximale Breite von 50mm hat, beispielsweise Seiherstäbe für Schneckenpressen zur Speiseölgewinnung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem sich wiederholenden, geschlossenen Verfährenszyklus, bestehend aus den Teilschritten

— Beschicken der Vorrichtung

— Positionieren des Rohlings

— Einspannen des Rohlings

— Auftragschweißen

— Öffnen der Spannbacken

— Auswerfen des Rohlings

— Spannbacken zur Egalisierung Positionieren und Arretieren

— Egalisierung der Spannbacken

— Öffnen und Reinigen der Spannbacken

pneumatisch und/oder hydraulisch betätigte parallele Spannbacken aus Kohlenstoffverbindungen, deren Randzone unter derthermischen Einwirkung des Lichtbogens verdampft und eine Stabilisierung des Schweißlichtbogens bewirkt, die nach Beendigung der Auftragschweißung mittels spanabhebender mechanischer Bearbeitungsverfahren egalisiert sowie von einer Spannwegkorrektureinrichtung selbständig nachgestellt werden, zum Einsatz kommen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Vorrichtungsgrundplatte eine Spanneinrichtung, bestehend aus gegenüberliegenden Spannbacken, rechtwinklig zu deren Spannrichtung in Verlängerung der Mittelachse des stabförmigen Rohlings eine Zwangsauswerfer- und Egalisiereinrichtung sowie über der zu beschichtenden Rohlingsfläche in deren Mittelachse ein Schweißbrenner an einem Roboterarm befestigt, schwenkbar angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorrichtungsgrundplatte eine formschlüssige Positioniereinrichtung angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der Vorrichtung eine an sich bekannte Säuberungs- und/oder Absaugeinrichtung in der Nähe der Spannbacken angeordnet ist.