DE102013223957A1

DE102013223957A1 - Auftragsschweißverfahren und Vorrichtung mit stangenförmigem Schweißzusatz-Werkstoff

Info

Publication number: DE102013223957A1
Application number: DE102013223957.2A
Authority: DE
Inventors: Bernd Burbaum
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-05-28
Also published as: WO2015074784A1

Abstract

Durch die Verwendung eines stangenförmigen Materials (19) mit Flussmittel (16) unter Verwendung von zwei Lasern (25, 28) können auch schwer zu schweißende Werkstoffe auftragsgeschweißt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragsschweißen, bei dem ein stangenförmiger Schweißzusatz-Werkstoff verwendet wird, der ein Flussmittel aufweist und eine entsprechende Vorrichtung dafür.
Die Verwendung von stangenförmigen oder drahtförmigen Schweißzusatz-Werkstoffen ist bekannt.
Ebenso ist bekannt Laser-Auftragsschweißen durchzuführen. Ebenso sind Flussmittel beim Löten bekannt. Bei schwer schweißbaren Werkstoffen, wie z.B. Nickel-Basiswerkstoffen mit einem hohen γ‘-Anteil, besteht weiterhin die Notwendigkeit, das Verfahren zu verbessern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, bei dem schwer schweißbare Werkstoffe sich gut auftragsschweißen lassen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich schwer schweißbare Werkstoffe schweißen, d.h. die Auftragsrate wird vergrößert, es entstehen weniger Heißrisse und eine gute Anbindung ist gegeben.
Es zeigen:
1 schematisch eine Vorrichtung und den Ablauf des Verfahrens
2 eine Liste von Superlegierungen
3 einen Querschnitt durch ein Stangenmaterial.
Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
In 1 ist eine Vorrichtung 1 gezeigt, bei der ein Substrat 4 auftragsgeschweißt werden soll.
Das Material des Substrats 4 ist vorzugsweise eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung, insbesondere nach 2.
Auf die Oberfläche 5 des Substrats 4 soll metallisches Material aufgetragen werden.
Das Material wird mittels einer Zufuhrrichtung 22 in Form eines Stangenmaterials 19 hinzugeführt.
Das Stangenmaterial 19 wird durch einen ersten und zweiten Laser 25, 28, die entsprechend Laserstrahlen 31, 34 aussenden, aufgeschmolzen.
Zusätzlich wird durch die Laserstrahlen 31, 34 auch ein Teil der Oberfläche 5 des Substrats 4 aufgeschmolzen, insbesondere in einem höheren Maße durch den zweiten Laser 25.
Das Stangenmaterial 19 weist vorzugsweise einen Aufbau gemäß 3 auf.
In 3 ist ein Querschnitt durch ein Stangenmaterial 19 gezeigt. Dies besteht im Inneren 13 aus einem metallischen Schweißzusatz-Werkstoff, dem eigentlichen Material, das auf das Substrat 4 aufgebracht werden soll und ist vorzugsweise umhüllt von einem Flussmittel 16.
Ebenso kann das Flussmittel 16 gleichmäßig verteilt im Schweißwerkstoff vorhanden sein.
Weitere Ausgestaltungen des Stangenmaterials 19 sind ebenfalls möglich.
Beim Auftrag (1) wird das Stangenmaterial 19 durch die Laserstrahlen 31, 34 erwärmt und es bildet sich eine metallische Auftragsschicht 11 aus einem metallischen Schweißzusatz-Werkstoff, der dann durch die Verwendung des Flussmittels 16 eine gute und rissfreie Anbindung an das Substrat 4 zeigt. Das Flussmittel 16 scheidet sich beim Aufschmelzen über dem Schweißzusatz-Werkstoff der Auftragsschicht 11 ab in Form einer Flussmittel-Schicht 10.
Beim weiteren Auftrag von Schweißzusatz-Werkstoff 13 auf eine bereits vorhandene Auftragsschicht 11 verdampft das Flussmittel der Flussmittel-Schicht 10, so dass weiterer metallischer Schweißzusatz-Werkstoff 13 auf der bereits auftragsgeschweißten Auftragsschicht 11 aufgetragen wird.
Das Substrat 4 und/oder die Vorrichtung 1 aus Zufuhrvorrichtung 22 und Lasern 25, 28 wird in der Verfahrrichtung 37 über die Oberfläche 5 des Substrats 4 verfahren, wobei die relative Geschwindigkeit zwischen Laserstrahlen 31, 34 und Substrat 4 die entscheidende Scangeschwindigkeit darstellt.

Claims

Verfahren zum Auftragsschweißen eines Substrats (4), bei dem ein Schweißzusatz-Werkstoff als Stangenmaterial (19) ausgebildet ist und Flussmittel (16) aufweist und zwei Laserstrahlen (31, 34) zweier Laser (25, 28) zum Aufschmelzen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Stangenmaterial (19) im Inneren (13) den metallischen Schweißzusatz-Werkstoff aufweist, der umhüllt ist von dem Flussmittel (16).
Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, bei dem ein erster Laser (25) in einer Verfahrrichtung (37) vor dem Stangenmaterial (19) angeordnet ist und ein zweiter Laser (28) in Verfahrrichtung (37) hinter dem Stangenmaterial (19) angeordnet ist, insbesondere eine direkte Verbindungslinie zwischen den Laserstrahlen (31, 34) parallel zur Verfahrrichtung (37) verläuft.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, bei dem der zweite, vorlaufende Laser (25) im stärkeren Maße das Substrat (4) aufschmilzt.
Vorrichtung (1) zum Auftragsschweißen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, die zumindest aufweist: eine Halterung für ein Auftragsschweißen des Substrats (4), zumindest zwei Laser (25, 28), eine Zufuhrrichtung (22) für ein Stangenmaterial (19).
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Laser (25, 28) in einer Verfahrrichtung (37) hintereinander angeordnet sind und deren Laserstrahlen (34, 31) zumindest das Stangenmaterial (19) aufschmelzen können.