DE10011873A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Versprühen von Metall auf eine Auftragfläche - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Versprühen von Metall auf eine Auftragfläche (38) durch ein Abschmelzen eines Metalldrahtes (22) in einem elektrischen Lichtbogen (66), der aus einer mit dem Metalldraht elektrisch verbundenen Stromquelle (60) versorgt und in einem mit einem Schutzgas erhaltenen Plasma durchgeführt wird, wird der Lichtbogen zwischen dem Drahtende (35) und einem Substrat (44) aus einem hitzebeständigen, elektrisch leitfähigen Material aufrechterhalten, welches als Gegenelektrode zu dem Metalldraht mit der Stromquelle (60) elektrisch verbunden ist und ein mit dem Drahtende fluchtendes Fenster (48) aufweist, durch welches hindurch die von dem Drahtende abgeschmolzenen Metalltropfen (70) gegen die unterhalb des Substrats (40) angeordnete Auftragfläche versprüht werden, wobei die Stromversorgung des Lichtbogens periodisch zwischen zwei verschieden großen Stromstärken gepulst wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Versprühen von Metall auf eine Auftragfläche durch ein Abschmelzen eines Metalldrahtes in einem elektrischen Lichtbogen, der aus einer mit dem Metalldraht elektrisch verbundenen Stromquelle versorgt und in einem mit einem Schutzgas erhaltenen Plasma durchgeführt wird, in welchem Tropfen des von dem Drahtende abgeschmolzenen Metalls gegen die Auftragfläche versprüht werden.

Für ein Verfahren der vorgenannten Art, bei welchem allgemein der Metalldraht die Anode und die Auftragfläche die Kathode zur Beibehaltung eines elektrischen Licht­ bogens bildet, kann generell vorausgesetzt werden, daß die Größe und die Ge­ schwindigkeit der unter dem elektrischen Lichtbogen erzeugten Metalltropfen direkt proportional sind zu der benutzten Stromstärke, sodaß bei hohen Stromstärken kleine Tropfen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit erhalten werden und umge­ kehrt niedrige Stromstärken größere Metalltropfen an dem abschmelzenden Draht erzeugen, die dann mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit auf die Auftragfläche auftreffen.

Die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften einer Metallablagerung auf einer Auftragfläche sind nun häufig durch die Größe, die Geschwindigkeit und die Temperatur der Metalltropfen bestimmt, welche die Metallablagerung ausbilden. Es ergeben sich daher zahlreiche Anwendungsfälle, für welche es erwünscht ist, eine metallische Ablagerung auf einer Auftragfläche mit kleinen Tropfen bei entsprechend großen Geschwindigkeiten durchzuführen, wobei hierzu anzugeben ist, daß bei dem herkömmlichen Verfahren immer nur mit einer konstanten Stromversorgung gear­ beitet wird, um mit einer vorbestimmten Einstellung einer vorbestimmten Stromstärke eine vorbestimmte Größe der von dem Metalldraht abschmelzenden Tropfen mit einer ebenfalls vorbestimmten Tropfgeschwindigkeit zu erhalten. Kleine Tropfen mit einer relativ hohen Fallgeschwindigkeit werden so bsp. für das Auffüllen eines engen tiefen Schlitzes in einem Formkörper benutzt, wobei die kleine Tropfengröße dabei gleichzeitig unter dem Gesichtspunkt bevorzugt wird, daß beim Auffüllen des Schlit­ zes keine übermäßige Porosität des Formkörpers und auch keine Brückenbildung erhalten wird, wie es sonst der Fall wäre, wenn mit einem Sprühstrahl mit Tropfen verhältnismäßig großer Größe und einer niedrigen Fallgeschwindigkeit gearbeitet wird. In anderen Anwendungsfällen kann es wieder erwünscht sein, daß ebenfalls mit kleinen Tropfen gearbeitet wird, die aber niedrige Fallgeschwindigkeiten haben sollten, um bsp. anfänglich eine gute Bindewirkung der Metalltropfen mit der Auftrag­ fläche zu erhalten, wenn die Auftragfläche nicht ebenfalls aus einem Metall besteht, sondern bsp. aus einem keramischen Material. Weiterhin sind auch Anwendungsfälle bekannt, für welche ein Versprühen von großen Tropfen bei hohen Geschwindigkei­ ten erwünscht wird, so bsp. für ein Auffüllen von breiten Bereichen eines Formkör­ pers oder von Bereichen, bei welchen auf eine Auftragfläche bereits mehrere Schichten einer metallischen Ablagerung aufgetragen worden sind.

Für eine Ergänzung der vorstehenden Hinweise kann auch noch die Zweckvorstel­ lung angegeben werden, daß es häufig auch erwünscht ist, relativ enge und gleich­ zeitig steuerbare Sprühstrahlen mit einem Durchmesser von etwa 6 bis 9 mm zu erzeugen, um Ablagerungen zu erhalten, die ein netzförmiges oder nahezu netzför­ miges Aussehen haben. Ein Vorteil von solchen relativ engen Sprühstrahlen kann darin erkannt werden, daß mit solchen netzförmigen Metallablagerungen das einge­ setzte Metall wirtschaftlicher genutzt wird und mit einem engen Sprühstrahl auch weniger Metall zur Ablagerung außerhalb des Formkörpers respektive eines engeren Bereichs einer Auftragfläche gelangt, welcher den Zielort für die versprühten Metall­ tropfen bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereit zu stellen, mit denen es möglich ist, die Größe der von dem Metalldraht abschmelzenden Tropfen unabhängig von der Fallgeschwindigkeit der Tropfen zu steuern und zwar insbesondere für die Verhältnisse eines relativ engen Sprühstrahls der von dem Metalldraht abschmelzenden Tropfen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei welchem in Übereinstimmung mit einem Hauptmerkmal der Erfindung der elektrische Lichtbogen zwischen dem Drahtende und einem aus einem hitzebeständigen, elektrisch leitfähigen Material bestehenden Substrat aufrechter­ halten wird, welches als Gegenelektrode zu dem Metalldraht mit der Stromquelle elektrisch verbunden ist und ein mit dem Drahtende fluchtendes Fenster aufweist, durch welches hindurch die von dem Drahtende abschmelzenden Metalltropfen gegen die unterhalb des Substrats angeordnete Auftragfläche versprüht werden, und bei welchem die Stromversorgung des Lichtbogens periodisch gepulst wird zwischen einer ersten Stromstärke und einer zweiten Stromstärke.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist anderer­ seits gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung für eine kontinuierliche Zuführung eines Metalldrahtes hin zu einer Austrittsdüse, an welcher ein Lichtbogen zwischen dem Düsenauslaß und einem darunter angeordneten Substrat aus einem hitze­ beständigen, elektrisch leitfähigen Material aufrechterhalten wird, welches für die von dem Drahtende abschmelzenden Metalltropfen ein Durchtrittsfenster aufweist, unter­ halb von welchem eine Auftragfläche für die in einem Sprühstrahl mitgeführten Metalltropfen angeordnet ist, wobei die Austrittsdüse für den Metalldraht und das Substrat mit den beiden Elektroden einer Stromquelle elektrisch verbunden sind, die mit einem Pulsiergerät für eine pulsierte Stromabgabe zwischen einer ersten Strom­ stärke und einer zweiten Stromstärke eingerichtet ist.

In den einzelnen Patentansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ange­ geben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zeigt.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung zum Versprühen von Metall auf eine Auftragfläche durch ein Abschmelzen eines Metalldrahtes in einem elektrischen Lichtbogen, deren Gesamtheit 10 nachfolgend als "Schweißvorrichtung" bezeichnet wird, besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 12, welches mit einer axial verlaufenden Innenfläche einen Gehäusedurchgang 16 bildet. Die Innenfläche 14 des Gehäuses 12 ist vorzugsweise mit einer nicht leitfähigen Auskleidung versehen, um die während des Schweißens erzeugte Hitze zu absorbie­ ren.

Der Gehäusedurchgang 16 verläuft axial und nimmt ein Rollenpaar 20 auf, welches einen Abbrand-Metalldraht 22 zu einem Gehäuseauslaß 24 hin führt. Das Rollen­ paar 20 kann auch außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein, um diese Aufgabe einer kontinuierlichen Förderung des Metalldrahtes 22 durch einen Abzug von einer Vorratsrolle zu erfüllen.

Der Metalldraht 22 hat vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0.6 mm bis etwa 2.55 mm. Es ist jedoch zu verstehen, daß auch ein Durchmesser des Metalldrahtes außerhalb dieser Grenzwerte in Frage kommen kann. Bei dieser Anordnung sollte die Fördergeschwindigkeit des Metalldrahtes 22 in der Richtung A etwa 2.5 bis 225 m/min. vorzugsweise etwa 5.0 bis 12.25 m/min. betragen, wobei der Metalldraht entweder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, jedoch ebenso aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffanteil von 0.01 bis 0.9 Gew.-% beste­ hen kann. Anstelle eines Metalldrahtes 22 kann die Schweißvorrichtung 10 auch mit einem eher als ein Stangenmaterial anzugebenden Material betrieben werden, wobei dann die verschiedenen Betriebsparameter anzupassen sind.

An dem Gehäuse 12 ist mit einer koaxialen Anordnung zu dem Gehäusedurchgang 16 und der axialen Laufrichtung des Metalldrahtes 22 eine Kontaktspitze 30 befestigt, die bevorzugt aus Kupfer besteht. Die Kontaktspitze 30 endet in einem Auslaß 32 und ist von einer Austrittsdüse 34 umgeben, die an dem Gehäuseende befestigt und an einem sich konisch verjüngenden Ende mit einem Düsenauslaß 36 versehen ist, über welchen der Metalldraht 22 mit einem vorstehenden Ende 35 austritt.

Unterhalb des Gehäuses 12 der Schweißvorrichtung 10 ist eine Werkstück- Aufnahme angeordnet, die mit einer Grundplatte 31 ausgebildet ist. Auf der Grund­ platte 31 kann ein zur Anordnung eines Werkstückes vorgesehener Schlitten 37 verfahren werden, um eine obere Auftragfläche 38 des Werkstückes relativ zu der Austrittsdüse 34 für den Metalldraht 22 respektive relativ zu dem Drahtende 35 bewegen zu können und damit auch relativ zu einem mit dem Drahtende 35 fluch­ tenden Durchtrittsfenster 48, welches in einem durch Säulen 50 gehaltenen Substrat 44 ausgebildet ist. Für das auf dem Schlitten 37 angeordnete Werkstück soll hier noch angemerkt sein, daß es sich dabei bevorzugt um einen Keramikkörper handeln soll, dessen Auftragfläche 38 mit einer relativ engen und tiefen Aushöhlung 40 mit einer Breite von etwa 5 bis 10 mm und einer Tiefe von etwa 30 bis 50 mm versehen ist. Ein solcher Keramikkörper kann bsp. als eine Gießform zur Herstellung eines Prototyps einer Werkzeugbestückung vorgesehen sein.

Das mit dem Durchtrittsfenster 48 versehene Substrat 44 der Schweißvorrichtung 10 ist bevorzugt in einem Abstand von etwa 1.5 cm unterhalb des Düsenaustritts 36 angeordnet und weiterhin in einem Abstand von etwa 10 bis 20 cm von der Auftragflä­ che 38 des auf dem Schlitten 37 angeordneten Werkstückes. Der Zwischenraum zwischen dem Drahtende 35 und dem Substrat 44 wird zur Ausbildung eines elektri­ schen Lichtbogens 66 genutzt, wozu eine Spaltgröße von etwa 5 bis 8 mm vorgege­ ben wird, die aber auch verändert werden kann. Das Substrat 44 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus Kupfer oder Molybdän und sollte wassergekühlt sein, und weiterhin sollte das Durchtrittsfenster 48 einen Durchmesser von vorzugsweise etwa 8 bis 10 mm aufweisen. Eine Veränderung der Spaltgröße in Bezug auf das Drahtende 35 sollte bevorzugt über eine Verstellung des Substrats 44 längs der Säulen 50 vorgenommen werden, wobei als eine Alternative für diese Verstellung auch an eine Anordnung des Substrats 44 an dem Gehäuse 12 der Schweißvorrich­ tung 10 gedacht werden kann, sollte eher eine Feineinstellung in Bezug auf die Austrittsdüse 34 als eine solche in Bezug auf das Durchtrittsfenster 48 bevorzugt werden.

Die Schweißvorrichtung 10 wird dann noch vervollständigt mit einer Stromquelle 60, die mit einer ersten Elektrode 62 über die Kontaktspitze 30 mit dem Drahtende 35 elektrisch verbunden ist und an einer zweiten Elektrode 64 eine elektrische Verbin­ dung mit dem Substrat 44 aufweist. Durch die Stromquelle 60 wird daher mit diesem Anschluß über die beiden Elektroden 62 und 64 ein elektrischer Lichtbogen 66 zwischen dem Drahtende 35 des kontinuierlich zugeführten Metalldrahtes 22 und dem Substrat 44 erhalten, der in einem mit einem Schutzgas erhaltenen Plasma 72 durchgeführt wird, wobei das Schutzgas in Richtung des Pfeiles B durch das Gehäu­ se 12 der Schweißvorrichtung hindurchgeleitet wird. Das Schutzgas ist bevorzugt ein Inertgas, wie bsp. Argon oder Helium, und es kann auch eine kleine Menge Sauer­ stoff (etwa 2%) oder Kohlendioxyd enthalten, um ein Plasma mit einer hohen Leitfä­ higkeit zur Verfügung zu stellen.

Durch den elektrischen Lichtbogen 66, der also durch die elektrisch und thermisch erregten Atome des Schutzgases und daneben durch ionisierte Metalldämpfe des aufrechterhalten wird, wird ein Sprühstrahl von abgeschmolzenen Metalltropfen 70 erzeugt, der an unter dem elektrischen Lichtbogen abschmelzenden Metalldrahtes 22 dem Durchtrittsfenster 48 des Substrats 44 auf einen Durchmesser von bevor­ zugt etwa 6 bis 8 mm eingestellt ist. Das Schutzgas und die Metalltropfen 70, die also gemeinsam das Plasma 72 ausbilden, werden durch das Durchtrittsfenster 48 des Substrats 44 hin zu der Auftragfläche 38 geleitet, womit das Durchtrittsfenster 48 gegenüber diesem Durchmesser des Sprühstrahls etwas größer auszubilden ist, jedoch vorzugsweise in der gleichen Größenordnung von etwa 6 bis 8 mm zu bemessen ist.

Die Stromquelle 60 ist nun weiter mit einem Pulsiergerät 78 ausgestattet, um damit eine pulsierte Stromabgabe zu ermöglichen, die periodisch zwischen einer ersten Stromstärke und einer zweiten Stromstärke verändert wird. Als Stromquelle wird eine für Schweißvorrichtungen bevorzugte Miller Maxtron 450 Stromversorgung verwen­ det, die dann bevorzugt mit einem Pulsiergerät der AMET INC. ausgerüstet wird. Mit diesem Pulsiergerät wird dann eine Stromversorgung für den elektrischen Lichtbogen eingerichtet, die zwischen einer ersten Stromstärke von etwa 250 bis 1.000 A, vor­ zugsweise von etwa 250 bis 400 A, und einer zweiten Stromstärke von bevorzugt etwa 50 bis 200 A wechselt, wobei diese niedrigere zweite Stromstärke natürlich auf einen Minimalwert bemessen sein muß, bei welchem der elektrische Lichtbogen noch mit genügender Sicherheit aufrechterhalten wird. Das Pulsiergerät 78 sollte weiterhin die mit diesen beiden Stromstärken gepulste Stromversorgung des Licht­ bogens mit einer Pulsfrequenz von etwa 50 bis 1.000 Hz, insbesondere von etwa 200 bis 600 Hz sowie bevorzugt von etwa 225 bis 400 Hz, durchführen, wobei für diese Pulsfrequenz daneben noch als Arbeitszyklus angegeben werden kann, daß die Zeitdauer der ersten Stromstärke mit etwa 10 bis 70%, insbesondere mit etwa 10 bis 40%, der Zeitdauer der zweiten Stromstärke bemessen werden sollte.

Wenn die vorstehenden Betriebsparameter für die Schweißvorrichtung 10 eingehal­ ten werden, dann werden beim Abschmelzen des Metalldrahtes 22 Tropfen einer durchschnittlichen Größe von etwa 0.25 bis 8 mm im Durchmesser erhalten, wobei gleichzeitig ein Durchmesser von bevorzugt etwa 0.25 bis 5 mm vorgegeben werden sollte. Diese Vorgabe der Tropfengröße und daneben auch der Fallgeschwindigkeit wird somit gesteuert mit der Pulsfrequenz des Stromes und den dafür eingehaltenen unterschiedlich großen Stromstärken, wobei noch ein wesentliches Merkmal des Verfahrens darin besteht, daß die Verteilung der Tropfengröße sehr eng sein sollte und vorzugsweise in der Größenordnung von etwa ±10%, insbesondere von etwa ±2, liegt. Mit der Schweißvorrichtung 10 können daher letztlich Metalltropfen zum Auftreffen auf die Auftragfläche 38 gebracht werden, die generell eine Teilchen­ größe von etwa 0.25 bis 5 mm und eine Fallgeschwindigkeit von etwa 40 bis 600 cm/s haben, womit ausgesagt ist, daß bei diesen Grenzwerten Metalltropfen mit einer Teilchengröße von 0.25 mm und einer Fallgeschwindigkeit von 40 cm/s ebenso erhalten werden können wie Metalltropfen mit einer Teilchengröße von 5 mm und einer Fallgeschwindigkeit von 600 cm/s.

Für eine praktische Anwendung der Schweißvorrichtung 10 wurde ein aus einer Aluminiumlegierung (4047 Legierung von Alcotec in Michigan) mit einem Durch­ messer von 1.2 mm in einem elektrischen Lichtbogen abgeschmolzen, der mit einer Schweißpistole ähnlich der vorbeschriebenen Schweißvorrichtung und hergestellt von Tweco of Wichita, Kansas aufrechterhalten wurde. Der Draht wurde der Schweißpistole mit einer Geschwindigkeit von 10.56 m/min zugeleitet. Gearbeitet wurde mit einer ersten Stromstärke von 400 A, einer zweiten Stromstärke von 150 A, einer Pulsfrequenz von 400 Hz und einem Arbeitszyklus von 40%. Es wurde damit eine Tropfengröße von 1 mm bei einer Tropfenbeschleunigung von 770 m/s² und einer Fallgeschwindigkeit der Tropfen von 520 cm/s erhalten. Bei einem Wech­ sel der Parameter auf eine Zuführgeschwindigkeit von 4.8 m/min des Metalldrahtes, eine erste Stromstärke von 400 A, eine zweite Stromstärke von 100 A, eine Puls­ frequenz von 400 Hz und einen Arbeitszyklus von 10% wurde eine Tropfengröße von 1.1 mm bei einer Tropfenbeschleunigung von 120 m/s² und einer Fallge­ schwindigkeit der Tropfen von 100 m/s erhalten. Bei einem nochmaligen Wechsel der Parameter auf eine Fallgeschwindigkeit von 7.7 m/min des Metalldrahtes, eine erste Stromstärke von 300 A, eine zweite Stromstärke von 150 A, einer Pulsfre­ quenz von 225 Hz und einen Arbeitszyklus von 25% wurde schließlich eine Trop­ fengröße von 1.2 mm bei einer Tropfenbeschleunigung von 385 m/s² und einer Fallgeschwindigkeit der Tropfen von 225 cm/s erhalten.

Die Tropfengröße, die Tropfenbeschleunigung und die Fallgeschwindigkeit der Tropfen wurden für die Gewinnung der vorstehenden Daten mit einem Redlake HYCAM 400 ft Modell, - Zeitdehner - Filmkamera erhalten, welche 2000 Einzelbilder in der Sekunde aufnimmt. Während des Sprühverfahrens wurde der Verfahrensab­ lauf mit der Filmkamera aufgenommen. Um die Tropfengröße zu messen, wurde der Film digitalisiert, und zwar für jedes Einzelbild, und es wurde für die Messung eine Software (Sigmaplot) verwendet, wobei der Durchmesser des zugeführten Metall­ drahtes als ein Referenzpunkt berücksichtigt wurde, um die Tropfengröße festzu­ stellen.

Die Fallgeschwindigkeit der Tropfen und die Tropfenbeschleunigung wurden ande­ rerseits festgestellt mit einem Rücklauf der Einzelbilder und einer Messung der Entfernung, über welche ein bestimmter Tropfen relativ zu einem Fixpunkt bewegt wird. Es wurde dann ein Kurve der Entfernung über der Zeit aufgestellt und eine quadratische Gleichung an die Versuchsdaten angepaßt, dabei wieder unter Ver­ wendung einer darstellenden Software ähnlich Sigmaplot. Es wurde so eine Bezie­ hung zwischen der Entfernung und der Zeit hergestellt, wodurch es möglich war, durch eine doppelte Differenzierung der Gleichung für die Entfernung in Bezug auf die Zeit die Tropfenbeschleunigung zu erhalten. Die Geschwindigkeit ändert sich fortlaufend und wird zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessen durch eine Teilung der Entfernung durch die Zeit bei aufeinanderfolgenden Einzelbildern.

Für einen Vergleich wurde dann noch derselbe Metalldraht mit derselben Schweiß­ pistole und einer Fördergeschwindigkeit von 5.97 m/min unter einem elektrischen Lichtbogen abgeschmolzen, der mit einem Konstantstrom von etwa 160 A aufrecht­ erhalten wurde. Bei dieser Stromstärke hatten die Tropfen eine Größe von etwa 1.1 mm im Durchmesser, eine Fallgeschwindigkeit von etwa 230 cm/s und eine Tropfenbeschleunigung von etwa 130 m/s².

Claims (16)

1. Verfahren zum Versprühen von Metall auf eine Auftragfläche durch ein Ab­ schmelzen eines Metalldrahtes in einem elektrischen Lichtbogen, der aus einer mit dem Metalldraht elektrisch verbundenen Stromquelle versorgt und in einem mit einem Schutzgas erhaltenen Plasma durchgeführt wird, in welchem Tropfen des von dem Drahtende abgeschmolzenen Metalls gegen die Auftragfläche ver­ sprüht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Lichtbogen (66) zwischen dem Drahtende (35) und einem aus einem hitzebeständigen, elektrisch leitfähigen Material bestehenden Substrat (44) aufrechterhalten wird, welches als Gegene­ lektrode zu dem Metalldraht (22) mit der Stromquelle (60) elektrisch verbunden ist und ein mit dem Drahtende (35) fluchtendes Fenster (48) aufweist, durch welches hindurch die von dem Drahtende (35) abschmelzenden Metalltropfen (70) gegen die unterhalb des Substrats (40) angeordnete Auftragfläche (38) versprüht wer­ den, und daß die Stromversorgung des Lichtbogens (66) periodisch gepulst wird zwischen einer ersten Stromstärke und einer zweiten Stromstärke.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragfläche (38) aus einem nichtleitenden Material, wie insbesondere aus einem keramischen Material, besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Licht­ bogen (66) eine Pulsfequenz von etwa 50 bis 1000 Hz, insbesondere von etwa 200 bis 600 Hz, eingehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromstärke der periodisch gepulsten Stromversorgung des Lichtbogens (66) größer ist als die zweite Stromstärke.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromstärke etwa 250 bis 1.000 A, insbesondere etwa 250 bis 400 A, und die zweite Strom­ stärke etwa 50 bis 200 A beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromstärke der periodisch gepulsten Stromversorgung des Lichtbogens (66) über eine Zeitdauer beibehalten wird, die kürzer bemessen ist als die für die zweite Stromstärke bemessene Zeitdauer.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der er­ sten Stromstärke mit etwa 10 bis 70%, insbesondere mit etwa 10 bis 40%, der Zeitdauer der zweiten Stromstärke bemessen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (22) kontinuierlich von einer Vorratsrolle zugeführt wird und einen Durchmesser von etwa 0.6 bis 2.55 mm hat, wobei die Tropfen (70) des in dem Lichtbogen (66) abschmelzenden Metalls auf einen Durchmesser von etwa 0.25 bis 8 mm mit einer Verteilung von etwa ±10%, insbesondere ±2%, bemessen sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfen (70) des in dem Lichtbogen (66) abschmelzenden Metalls für eine Fallgeschwindigkeit von etwa 40 bis etwa 600 cm/s bemessen sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühstrahl der Tropfen (70) des in dem Lichtbogen (66) abschmelzenden Me­ talls auf einen Durchmesser von etwa 6 bis 8 mm an dem Fenster (48) des Sub­ strats (44) eingestellt ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung für eine kontinuierliche Zu­ führung eines Metalldrahtes (22) hin zu einer Austrittsdüse (34), an welcher ein elektrischer Lichtbogen (66) zwischen dem Düsenauslaß (36) und einem darunter angeordneten Substrat (44) aus einem hitzebeständigen, elektrisch leitfähigen Material aufrechterhalten wird, welches für die von dem Drahtende (35) ab­ schmelzenden Metalltropfen (70) ein Durchtrittsfenster (48) aufweist, unterhalb von welchem eine Auftragfläche (38) für die in einem Sprühstrahl mitgeführten Metalltropfen (70) angeordnet ist, wobei die Austrittsdüse (34) für den Metalldraht (22) und das Substrat (44) mit den beiden Elektroden (62, 64) einer Stromquelle (60) elektrisch verbunden sind, die mit einem Pulsiergerät (78) für eine pulsierte Stromabgabe zwischen einer ersten Stromstärke und einer zweiten Stromstärke eingerichtet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrich­ tung für den Metalldraht (22) ein Förderrollenpaar (20) mit einer Anordnung in­ nerhalb eines mit der Austrittsdüse (34) versehenen Gehäuses (12) aufweist, welches von einem zur Ausbildung eines Plasmas (72) geeigneten Schutzgas durchströmt ist, mit welchem der elektrische Lichtbogen (66) zwischen dem Drahtende (35) und dem Substrat (44) aufrechterhalten wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sub­ strat (44) in einem Abstand von etwa 15 mm von der Austrittsdüse (34) für den Metalldraht (22) und in einem Abstand von etwa 100 bis 200 mm von der Auftrag­ fläche (38) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (22) mit einer Geschwindigkeit von etwa 2.5 bis 225 m/min, insbe­ sondere etwa 5.0 bis 12.25 m/min, bewegt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragfläche (38) mit einem Keramikkörper ausgebildet ist, der eine die Me­ talltropfen (70) aufnehmende Aushöhlung mit einer Breite von etwa 5 bis 10 mm und einer Tiefe von etwa 30 bis 50 mm aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper als eine Gießform zur Herstellung eines Prototyps einer Werkzeugbestückung verwendet ist.