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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Einsatz zur Wiederaufbereitung von Verschleißteilen von Strahlschneidern sowie ein Bauteil zur Aufnahme eines Einsatzes zur Wiederaufbereitung von Verschleißteilen von Strahlschneidern.
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Strahlschneider sind Vorrichtungen, durch deren ausgestoßenen Teilchenstrahl Material wie beispielsweise Metall bearbeitet werden kann. Unter den Oberbegriff der Strahlschneider fallen beispielsweise Plasmabrenner, Laserschneider, Autogenbrennschneider und Wasserstrahlschneider. Häufig basiert die materialbearbeitende Wirkung von durch Strahlschneidern erzeugten Teilchenstrahlen auf dem thermischen Einfluss des Strahls. So erzeugt ein Plasmabrenner einen Lichtbogen, dessen Energiedichte zum lokalen Schmelzen eines Materials wie beispielsweise Metall ausreicht. Laserschneider stoßen einen Strahl Photonen aus, der von einem zu schneidenden Material zumindest teilweise absorbiert wird, sodass sich das Material lokal bis über den Schmelzpunkt erhitzt. Autogenbrennschneider erhitzen eine zu schneidende Oberfläche bis zur Zündtemperatur und stoßen anschließend einen Gasstrahl, der punktuell an einer erhitzen Stelle zündet aus, sodass das zu schneidende Material schmilzt.
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Neben dem thermischen Einfluss macht man sich bei einigen technischen Ausgestaltungen von Strahlschneidern auch einen mechanischen Einfluss zu Nutzen. So basiert die Materialbearbeitung mit Wasserstrahlschneidern auf dem hohen Druck, den der ausgestoßene Wasserstrahl auf ein zu schneidendes Material auswirkt. Um die Bearbeitungsqualität von beispielsweise Schnittkanten zu verbessern, wird dem Wasserstrahl häufig ein aus festen Partikeln bestehendes Abrasiv beigefügt.
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Das häufigste Bearbeitungsverfahren, zu welchem derartige Strahlschneider verwendet werden, ist das Durchtrennen von Werkstoffen.
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Den auf thermischer oder mechanischer Wirkung basierenden Schneidverfahren ist gemeinsam, dass es an der dem zu schneidenden Material zugewandten Seite sowie an den Bauteilen, welche den Teilchenstrahl umgeben, zu erhöhtem Verschleiß kommt. Der Verschleiß ist im Falle des thermischen Schneidens Effekten wie Sputtern, thermische Überlastung, Schmelzen und zurückspritzende Partikel des zu schneidenden Materials geschuldet. Bei den auf mechanischen Einflüssen basierenden Schneideverfahren resultiert der Verschleiß hauptsächlich aus der abrasiven Abnutzung der den Teilchenstrom ausstoßenden Bauteile und aus von dem zu schneidenden Material zurückprallenden Teilchen.
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Obschon es beanspruchungs- und funktionsbedingt Unterschiede in den Aufbauten der verschiedenen Strahlschneiderarten gibt, lassen sich gemeinsame Bauteile feststellen. So verfügen Strahlschneider in der Regel über eine dem zu bearbeitenden Material zugewandte Kappe mit einer Öffnung, durch welche der Teilchenstrahl ausgestoßen werden kann, einer Düse die den Teilchenstrahl ausrichtet und bündelt, sowie einer den Teilchenstrahl erzeugenden Vorrichtung
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Stellvertretend für alle oben genannten Strahlschneider wird im Folgenden der Stand der Technik von Plasmabrennern kurz dargestellt.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Plasmabrenner werden in der Metallverarbeitung eingesetzt, um Metalle zu schneiden, zu schweißen oder zu schmelzen. Die gängigste Bauform unter den Plasmabrennern ist der Plasmaschneider, welcher zwischen seinem Handstück und dem zu schneidenden Metall einen Lichtbogen erzeugt. Aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit spricht man bei diesem Lichtbogen von einem Plasma. Üblicherweise wird zwischen dem Handstück des Plasmaschneiders und dem zu schneidenden Material ein elektrisches Feld erzeugt, wobei sich entlang der Feldlinien das Plasma ausbildet und durch ein sogenanntes Wirbelgas in Richtung der zu schneidenden Fläche ausgeblasen wird. Das Gas dient somit als Teilchenstrom für das Plasma und schützt darüber hinaus aufgrund seiner inerten Eigenschaften vor Oxidation der frisch geschnittenen Stellen. Um das Plasma zu zünden, wird zunächst ein leistungsschwächerer Pilotbogen gebildet, entlang dessen anschließend der eigentliche zum Schneiden notwendige Lichtbogen erzeugt wird.
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Ein Problem, welches sich bei der Arbeit mit Plasmaschneidern ergibt, ist die Reduzierung der Stehzeiten aufgrund thermischer Beanspruchung der Bauteile. Dieser Belastung wird normalerweise durch eine Wasserkühlung in Verbindung mit thermisch gut leitfähigen Werkstoffen Abhilfe verschaffen.
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So ist aus der
DE 21 42 331 A ein Düsenkörper bekannt, der über eine interne Wasserkühlung verfügt und dessen Werkstoffe nach Aspekten der elektrischen sowie der thermischen Leitfähigkeit ausgewählt sind. Hierdurch verlängert sich die Stehzeit eines Plasmaschneiders, was zu entsprechenden Kosteneinsparungen hinsichtlich der benötigten Ersatzteile führt.
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Ein weiteres und bislang ungelöstes Problem ist die Abnutzung von Verschleißteilen aufgrund von Abtragung metallischer Bauteile. Zu dieser Abtragung kommt es insbesondere im Bereich der Düsenöffnung, der Wirbelgaskappe und der Kathode durch den an diesen Bauteilen vorbeilaufenden Plasmastrom, welcher durch Sputtern das Metall ausdünnt.
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Aus der
DE 197 564 45 C2 ist ein Verfahren bekannt, um diesen Verschleiß zu überwachen. Hierzu wird vor einem Schnittdurchlauf die Spannung zwischen Kathode und Anode gemessen und mit einem Effektivwert verglichen. Die statistische Abweichung der Einzelmessung vom Effektivwert kann dann als Glattheit des Plasmastrahles interpretiert werden und ermöglicht eine Aussage über die Qualität des anstehenden Schnittes. Entspricht die zu erwartende Qualität nicht den Vorgaben hinsichtlich der Produktionstoleranzen, bleibt nur der Austausch von Verschleißteilen des Plasmaschneiders. Zum einen sind die Ersatzteile materialbedingt teuer und zum anderen bedeutet dies einen vorübergehenden Stillstand des Plasmaschneiders, was sich beides durch entstehende Kosten äußert.
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Eine Reduzierung der Abnutzung geht aus der
DE 103 230 14 B4 hervor, welche die Verwendung von verschleißfesten Mikropartikeln aus Keramik in einem Metall oder einer Metalllegierung vorschlägt. Verschleißteile von Plasmaschneidern, welche aus diesen Hybridmaterialien gefertigt sind, weisen eine gesteigerte Lebensdauer auf und verlängern somit die Arbeitszyklen, was letzten Endes zu Kosteneinsparungen führt.
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Nichts desto trotz bleibt nach einem Lebenszyklus der Verschleißteile nur der kostenintensive Austausch, welcher insbesondere wegen den verwendeten Materialien Silber, Kupfer, Wolfram und Hafnium zu erheblichen Mehrkosten beim Betrieb von Plasmaschneidern führt.
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Die hohen Ersatzteilkosten, welche beim Austausch von verschlissenen Bauteilen entstehen, führen auch bei den anderen bisher erläuterten Arten von Strahlschneidern zu gesteigerten Produktionskosten.
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Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren, einen Einsatz und Bauteile, welche diesen Einsatz aufnehmen können, anzugeben, um die Wartungskosten von Schneidköpfen von Strahlschneidern zu reduzieren und die Wartung einfach und effizient zu gestalten, sodass insgesamt die durch die Verwendung von Strahlschneidern entstehenden Produktionskosten gesenkt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1, 15 und 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, welches zur Wiederaufbereitung von Verschleißteilen von Strahlschneidern verwendet wird, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Schneidkopfes eines Strahlschneiders, Zerlegen des Schneidkopfes des Strahlschneiders, um wenigstens ein Bauteil des Schneidkopfes zu separieren, Bestimmen einer Verschleißstelle an dem Bauteil des Schneidkopfes , Herstellen einer um eine Strahlachse des Strahlschneiders radial verlaufenden Öffnung durch die Verschleißstelle an dem Bauteil, Bereitstellen eines an die Öffnung angepassten Einsatzes, und Einbringen des Einsatzes in die um die Strahlachse verlaufende Öffnung. Dabei kann der Strahlschneider ein Plasmaschneider sein, als dessen Bauteil eine Wirbelgaskappe, eine Düse oder eine Kathode verwendet werden kann. Ebenso kann der Strahlschneider ein Laserschneider sein, als dessen Bauteil eine Schutzkappe, eine Gasdüse oder eine Schneiddüse verwendet werden kann. Der Strahlschneider kann auch ein Autogenbrennschneider sein, als dessen Bauteil eine Schneiddüse, eine Heizdüse, eine Schutzkappe oder eine Blockdüse verwendet werden kann. Des Weiteren kann der Strahlschneider ein Wasserstrahlschneider sein, als dessen Bauteil eine Wasserdüse, eine Abrasiveinführung, eine Abrasivfokussierdüse, eine Schutzkappe oder eine Führungsaufnahme verwendet werden kann.
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Generell kann man die Bauteile, welche sich im Schneidkopf von Strahlschneidern befinden oder diesen bilden, unter den Oberbegriffen Düsen, Kappen, Aufnahmen und Kathoden zusammenfassen. Folglich werden mit Düsen die Düse eines Plasmaschneiders, die Gasdüse und die Schneiddüse eines Laserschneiders, die Schneiddüse, die Heizdüse und die Blockdüse eines Autogenbrennschneiders und die Wasserdüse und die Abrasivfokussierdüse eines Wasserschneiders bezeichnet. Ebenso werden mit Kappen die Wirbelgaskappe eines Plasmaschneiders, die Schutzkappe eines Laserschneiders, die Schutzkappe eines Autogenbrennschneiders und die Schutzkappe eines Wasserstrahlschneiders bezeichnet. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst der Strahlschneider zerlegt wird und die verschlissenen Bauteile für weitere Schritte bereitgelegt werden. In den weiteren Schritten wird nun die verschlissene Stelle spanend oder erodierend abgetragen, sodass ein entsprechender Freiraum bleibt. Anschließend wird ein ebenfalls bereitgestellter Einsatz als Ersatzteil in den Freiraum eingefügt. Dieses Vorgehen ist generell für die Wiederherstellung von Düsen, Kappen, Aufnahmen und Kathoden aller Art und aller genannten Strahlschneider gleich. Derartige Bauteile sind besonders von Verschleiß betroffen und können alle durch Anwendung der Erfindung wiederaufbereitet werden. Die Reihenfolge der Wiederherstellung der einzelnen Verschleißteile spielt dabei eine nachgeordnete Rolle. So ist es denkbar, als Verschleißteil jeweils eines der verschlissenen Teile in Form von Kathode, Kappe, Aufnahme oder Düse wiederaufzubereiten oder auch mehrere verschlissene Teile nacheinander aufzubereiten, sofern die anderen oder das andere Verschleißteil nur einen geringen Verschleiß aufweisen. Häufig zeigt sich jedoch, dass die entsprechenden Verschleißteile nur an wenigen thermisch oder mechanisch exponierten Stellen Abnutzungen aufweisen, die einen Weiterbetrieb ausschließen. Daher müssen nun beispielsweise in metallverarbeitenden Betrieben nicht mehr auch solche Ersatzteile ausgetauscht und entsorgt werden, welche bis auf wenige Stellen noch in einem tadellosen Zustand sein können. Insgesamt führt die Erfindung zu erheblichen Kosteneinsparungen, da Bauteile aus teuren Materialien nicht im Ganzen ersetzt werden müssen, sondern nur an abgenutzten Bereichen wiederhergestellt werden. Das Verfahren lässt sich für ein Bauteil wiederholen, sodass beispielsweise eine wiederaufbereitete Kappe, welche erneut verschlissen ist, durch Anwendung des Verfahrens erneut wiederaufbereitet werden kann. Insbesondere wenn in einem verschlissenen Bauteil bereits eine Öffnung hergestellt wurde, kann diese Öffnung wiederverwendet werden, um nach Verschleiß einen neuen Einsatz einzufügen.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die um die Strahlachse verlaufende Öffnung durch erodierende oder durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Bohren, hergestellt.
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Bei der Verwendung von Bohrern ist es möglich, die verschlissene Stelle möglichst lokal abzuspanen, so dass durch Einfügen des Einsatzes in den so entstehenden Freiraum ein aufbereitetes Bauteil auf einfache Weise geschaffen werden kann. Während des Bohrens kann das Bauteil auf einem Montagetisch oder einer Montageplatte gehalten sein, so dass ein präzises Arbeiten möglich ist. Ferner können Bohrstellen mit Reibahlen nachgearbeitet werden, sodass eine höhere Oberflächengüte oder eine gesteigerte Maßhaltigkeit entsteht.
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Beim Erodieren können die Elektroden dem Bauteil, in welchem die Öffnung hergestellt werden soll, angepasst sein, beispielsweise in Form und Eindringtiefe. Entsprechend der Genauigkeitsanforderungen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten können auch andere Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise Laserschneiden, Plasmaschneiden oder Wasserstrahlschneiden eingesetzt werden. Neben der spanenden Bearbeitung ist auch eine nichtspanende Bearbeitung, wie beispielsweise Stanzen möglich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bearbeitung in zwei oder mehr Schritten, insbesondere derart, dass ein Radius der um die Strahlachse verlaufenden Öffnung von Schritt zu Schritt abnimmt, während die Eindringtiefe der radial um die Strahlachse verlaufenden Öffnung entlang der Strahlachse zunimmt.
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Beispielsweise durch Bohren mit unterschiedlichen Bohrdurchmessern erhält man eine Stufe, deren radiale Länge der halben Durchmesserdifferenz zwischen äußerem und innerem Bohrloch entspricht. Bei einem erodierenden Bearbeitungsverfahren kann die Elektrode bereits eine gegenförmige Stufe aufweisen, sodass beim Erodieren eine Stufe entsteht. Vorteilhaft ist es, Ersatzteile mit einer der Stufe entsprechenden Gegenform zu verwenden, was einen besseren Halt des Ersatzteils in der Öffnung bedingt. Neben Bohrern können auch alle anderen spanabtragenden Verfahren, wie zum Beispiel Fräsen verwendet werden. Allgemein eignen sich aber Werkzeuge, die zu einem kreisrunden Ausschnitt führen, da sich dann das Ersatzteil besser anpassen lässt, beziehungsweise die spanende Bearbeitung der verschlissenen Stellen sich besser an die verfügbaren Ersatzteile anpassen lässt. In jedem Fall kann sich an eine spanende Bearbeitung eine Bearbeitung mit einer Reibahle oder Ähnlichem anschließen, sodass eine höhere Oberflächengute entsteht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die um die Strahlachse verlaufende Öffnung als Presspassung ausgeführt. Dabei kann der Einsatz formschlüssig in die als Presspassung ausgeführte radial um die Strahlachse verlaufende Öffnung eingepresst werden.
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Eine Presspassung lässt sich beispielsweise durch starkes Abkühlen des Einsatzes herbeiführen, so dass nach Anpassung an die Umgebungstemperatur der Einsatz fest in der Öffnung zu liegen kommt. Derartige Vorgehensweisen sind als zuverlässige aber dennoch einfache und kostengünstige Verbindungstechnik bekannt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird in die um die Strahlachse verlaufende Öffnung ein Gewinde geschnitten durch welches der Einsatz, welcher hierzu über ein entsprechendes Gewinde verfügt, in die Öffnung eingeschraubt werden kann.
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Das Gewinde ermöglicht ein besonders bequemes und rasches Wechseln des Ersatzteils. Insbesondere muss nach dem erneuten Verschleiß des Bauteils im Bereich der Strahlachse lediglich das eingeschraubte verschlissene Ersatzteil entnommen und ein neues Ersatzteil eingeschraubt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Einsatz stoffschlüssig in die radial um die Strahlachse verlaufende Öffnung eingebracht.
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Neben einer Presspassung oder einem Gewindeschnitt kann auch eine stoffschlüssige Befestigung, beispielsweise mittels eines geeigneten Klebers erfolgen. Es ist auch möglich eine Gewindeverbindung mit einer stoffschlüssigen Verbindung zu kombinieren. Beispielsweise kann ein in die mit einem Gewindeschnitt versehene Öffnung eingeschraubtes Ersatzteil punktuell mit Kleber fixiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil eine Kathode, welche von der verschlissenen Stelle her in Richtung einer Hochachse um ein Maß, mindestens der Länge eines Elektrodenkerns entsprechend, gekürzt wird.
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Dabei kann das Kürzen der Kathode spanend erfolgen und sich zwischen einem äußeren Bohrdurchmesser und einem inneren Bohrdurchmesser eine Stufe ausbilden, wobei der äußere Bohrdurchmesser kleiner als der Durchmesser der Kathode ist, insbesondere durch das Kürzen mit einem Stufenbohrer oder einem Kronenbohrer oder durch das Kürzen mit zwei Bohrern unterschiedlicher Durchmesser, wobei der Bohrer mit dem kleineren Durchmesser tiefer entlang der Hochachse in die Kathode eingeführt wird. Ebenfalls ist es möglich die Kathode durch ein erodierendes Verfahren zu kürzen, wobei es mittels der gewählten Elektrodenform möglich ist Stufen vorzusehen.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein Einsatz zur Wiederaufbereitung von Verschleißteilen in Schneidköpfen von Strahlschneidern vorgeschlagen. Dabei eignet sich der Einsatz zum Ausführen eines der aufgeführten Verfahren und ist anhand des verschlissenen Bauteils, eines Durchmessers der radial um die Strahlachse verlaufenden Öffnung oder einer Eindringtiefe der radial um die Strahlachse verlaufenden Öffnung entlang der Strahlachse auswählbar.
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Das Ersatzteil steht somit in verschiedenen Formen, Materialien und Größen zur Auswahl, sodass Kappen, Düsen, Kathoden und Aufnahmen von Plasmaschneidern, Laserschneidern, Autogenbrennschneidern und Wasserstrahlschneidern wiederaufbereitet werden können. Das Ersatzteil kann darüber hinaus mit einem Gewinde versehen sein, sodass sich das Ersatzteil in Verbindung mit einem in der Öffnung des wiederherzustellenden Bauteils geschnittenen Gewinde ohne größeren Material und Personalaufwand einbringen lässt. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Möglichkeit geschaffen, Verschleißteile von Strahlschneidern wiederherzustellen. Vor allem reduziert sich die Instandsetzungsperiode von Strahlschneidern auf ein Minimum.
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Um eine noch größere Kosteneffizienz, einen geringeren Materialaufwand und nochmals reduzierte Instandsetzungszeiten zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die von Verschleiß betroffenen Bauteile von Schneidköpfen bereits im Neuzustand mit Öffnungen, in welche die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Ersatzteile eingebracht werden können, zu versehen. Hierdurch ist es möglich, schon beim ersten Wiederherstellen eines Bauteils auf das werkzeugintensive Herstellen einer Öffnung zu verzichten. Stattdessen wird die Öffnung durch einfaches Entnehmen, wie beispielsweise Herausschrauben, des verschlissenen Ersatzteils hergestellt. Folglich wird bei der Wiederherstellung von Bauteilen von Schneidköpfen von Strahlschneidern lediglich ein bereits verschlissenes Ersatzteil gegen ein neues Ersatzteil getauscht. Generell kann das vorgeschlagene Bauteil das Ersatzteil stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig aufnehmen, wobei eine Schraubverbindung mittels passender Gewinde als eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung angesehen werden kann.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, welche stellvertretend für alle genannten Arten von Strahlschneidern auf Plasmaschneider bezogen sind, näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Brennerkopf eines Plasmaschneiders in einer Querschnittsansicht,
- 2 A bis 2 D Teile des Brennerkopfes nach 1 bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 A bis 3 D weitere Bestandteile des Brennerkopfes nach 1 bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 A bis 4 D weitere Bestandteile des Brennerkopfes nach 1 bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 5 A und 5 B eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer Querschnittansicht der Aufbau eines Brennerkopfes BK eines Plasmaschneiders gezeigt. Der Brennerkopf BK ist so eingerichtet, dass entlang einer Strahlachse SA ein Plasmastrahl PS abgegeben werden kann, wobei ein Werkstück WS entlang einer Vorschubrichtung VU mittels des Plasmastrahls PS bearbeitet werden kann. Zur Abgabe des Plasmastrahls PS ist auf fachübliche Weise ausgehend von einer Kathode KA eine Düse DU sowie eine Wirbelgaskappe WK vorgesehen. Insbesondere im Bereich der Düse DU, der Wirbelgaskappe WK und der Kathode KA kann im Laufe des Betriebs des Plasmaschneiders eine Materialausdünnung auftreten, wobei nach einer gewissen Stehzeit der Brennerkopf BK nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden kann. Die Materialausdünnung führt daher zu einer Verschleißstelle, die typischerweise an einer Öffnung OE im Brennerkopf um eine Strahlachse SA des Plasmastrahls PS ausgebildet ist.
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Zur Wiederaufbereitung von auf diese Weise verschlissenen Brennerköpfen BK werden nachfolgend mehrere Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, die je nach zu reparierendem Bauteil unterschiedlich ausgeführt werden. In einem ersten Schritt erfolgt ein Zerlegen des Brennerkopfes BK, um das entsprechende verschlissene Bauteil zu separieren. Hierbei kann es sich, wie bereits erwähnt, um die Wirbelgaskappe WK, die Düse DU oder die Kathode KA handeln. Andere Verschleiß unterworfene Bestandteile können selbstverständlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung wiederaufbereitet werden.
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Unter Bezugnahme auf die 2 A bis 2 D wird nachfolgend eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht die Reparatur der Wirbelgaskappe WK.
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Dazu wird, wie in 2 A gezeigt ist, nach Zerlegen des Brennerkopfes BK die Wirbelgaskappe WK mit ihrer Verschleißstelle VS im Bereich der Öffnung OE auf einem Montagetisch MT abgelegt.
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Eine vergrößerte Darstellung der Verschleißstelle VS ist in 2 B gezeigt. Man erkennt, dass um die Strahlachse SA der Wirbelgaskappe WK eine Materialabtragung durch metallisches Sputtern erfolgte. Um die Verschleißstelle VS zu reparieren, wird ein Werkzeug WE bereitgestellt, das beispielsweise in Form eines Bohrers oder Fräskopfes ausgebildet sein kann. Das Werkzeug WE ermöglicht es, auf der Wirbelgaskappe WK eine Reparaturöffnung RO zu bilden. Demnach wird durch spanende Abtragung der Durchmesser der Öffnung OE bis zur Reparaturöffnung RO erhöht, sodass der Bereich der Verschleißstelle VS auf der Wirbelgaskappe WK entfernt wird. Um nachfolgend die Wirbelgaskappe WK wiederum auf ihre ursprüngliche Dimensionierung zurückzuführen, wird ein Einsatz EN bereitgestellt, der im Bereich der Reparaturöffnung RO für eine Reduzierung der Öffnungsweite sorgt, sodass nach Einbringen des Einsatzes EN die um die Strahlachse SA verlaufende Öffnung OE' dem ursprünglichen Zustand mit der Öffnung OE entspricht.
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Dazu wird, wie in 2 C gezeigt ist, ein Presswerkzeug PW bereitgestellt, das den Einsatz EN in die Reparaturöffnung RO formschlüssig mittels einer Presspassung einbringt. Dazu wird die Wirbelgaskappe WK vorteilhafterweise auf einen entsprechend geformten Montagetisch MT gelegt, der die Außengeometrie der Wirbelgaskappe WK nachbildet. Durch Kraftbeaufschlagung kann das Presswerkzeug PW die Presspassung des Einsatzes EN an der Reparaturöffnung RO an der Wirbelgaskappe WK durchführen.
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Wie in 2 D gezeigt ist, weist die Wirbelgaskappe WK nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens gleiche Abmessungen der Öffnung OE' wie die Öffnung OE der ursprüngliche Wirbelgaskappe WK auf und kann nun wiederum in einen Brennkopf BK, wie er in 1 gezeigt ist, eingesetzt werden. Die Öffnung OE' kann nach Einbringen des Einsatzes EN der Öffnung OE der ursprüngliche Wirbelgaskappe entsprechen sowie aber größer oder kleiner gewählt werden. Unabhängig davon wird durch den Einsatz EN die Verschleißstelle VS eliminiert und die Wirbelgaskappe WK ist wieder einsatzbereit.
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Unter Bezugnahme auf die 3 A bis 3 D wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, bei dem die Düse DU Verschleiß unterzogen war und nun wieder aufbereitet werden soll.
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Nach Zerlegen des Brennerkopfes BK (siehe 1) wird die Düse DU, wie in 3 A gezeigt ist, auf dem Montagetisch MT abgelegt. Der Bereich der Verschleißstelle VS an der Öffnung OE der Düse DU ist in 3 B vergrößert dargestellt.
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Durch spanende Bearbeitung mittels des Werkzeuges WE erfolgt wiederum das Herstellen einer Reparaturöffnung RO im Bereich der Öffnung OE der Düse DU, um die Verschleißstelle VS durch spanende Bearbeitung vollständig zu entfernen.
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Nachdem die Verschleißstelle VS mittels des Werkzeuges WE entfernt wurde, weist die Düse DU nun an ihrer Spitze die Reparaturöffnung RO auf, wie in 3 C gezeigt ist. Um die Düse DU in ihre ursprüngliche Form zurückzuführen, wird wiederum ein Einsatz EN bereitgestellt, der mittels eines entsprechend geformten Presswerkzeuges PW den Einsatz EN in die Reparaturöffnung RO einbringen kann, sodass dieser mittels Presspassung formschlüssig befestigt ist.
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Die reparierte Düse DU ist in 3 D gezeigt, wobei zu erkennen ist, dass im Bereich der Strahlachse SA die Düse DU eine Geometrie der Öffnung OE' aufweist, die der ursprünglichen Düse DU vor Verschleiß entspricht.
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Unter Bezugnahme auf die 4 A bis 4 D wird eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, wobei hier das zu reparierende Bauteil der Kathode KA entspricht. Bis auf die unterschiedlich geformten Presswerkzeuge bzw. Einsätze ist der Verfahrensablauf identisch zu den vorher beschriebenen Verfahren. Nach Zerlegen des Brennerkopfes BK wird die Kathode KA mit ihrer Verschleißstelle VS im Bereich der Öffnung OE freigelegt, wie in 4 A gezeigt ist. Im dargestellten Bereich des Verschleißes durchdringt üblicher Weise ein Hafnium- oder Wolframstift die Kathode KA, sodass diese im Betrieb des Brennerkopfes BK dicht verschlossen wäre.
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Eine vergrößerte Darstellung der Verschleißstelle VS ist in 4 B gezeigt. Man erkennt, dass um die Strahlachse SA der Kathode KA Materialabtragung durch metallisches Sputtern erfolgte. Um die Verschleißstelle VS zu reparieren, wird das Werkzeug WE bereitgestellt, das beispielsweise in Form eines Bohrers oder Fräskopfes ausgebildet sein kann. Folglich wird durch spanende Abtragung der Durchmesser der Öffnung OE bis zur Reparaturöffnung RO erhöht, so dass der Bereich der Verschleißstelle VS auf Kathode KA entfernt wird. Um nachfolgend die Kathode KA wiederum auf ihre ursprüngliche Dimensionierung zurückzuführen, wird ein Einsatz EN bereitgestellt, der im Bereich der Reparaturöffnung RO für eine Reduzierung der Öffnungsweite sorgt, sodass nach Einbringen des Einsatzes EN die um die Strahlachse SA verlaufende Öffnung OE dem ursprünglichen Zustand entspricht. Hierbei kann die Reparaturöffnung RO nicht nur im Bereich der Strahlachse SA gebildet werden sondern auch in einem sich in das Innere der Kathode KA fortsetzenden Bereich, der in 4 B um eine Hochachse HA erstrecken kann. Die Hochachse HA kann sich dabei an die Strahlachse SA unmittelbar anschließen und so lediglich verdeutlichen, dass eine Wiederaufarbeitung auch im Inneren der Kathode vorgenommen werden kann, an dem nicht zwingend der für das Plasmaschneiden vorgesehenen Plasmastrahl PS vollständig ausgebildet ist.
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Im nächsten Schritt wird, wie in 4 C gezeigt ist, ein Presswerkzeug PW bereitgestellt, das den Einsatz EN in die Reparaturöffnung RO formschlüssig mittels einer Presspassung einbringt. Dazu wird die Kathode KA vorteilhafterweise auf einen entsprechend geformten Montagetisch MT gelegt, der die Außengeometrie der Kathode KA nachbildet. Durch Kraftbeaufschlagung kann das Presswerkzeug PW die Presspassung des Einsatzes EN an der Reparaturöffnung RO an der Kathode KA durchführen.
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Wie in 4 D gezeigt ist, weist die Kathode KA nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Öffnung OE' gleiche Abmessungen wie die ursprüngliche Kathode KA auf und kann nun wiederum in einen Brennkopf BK, wie er in 1 gezeigt ist, eingesetzt werden. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass als Öffnung OE der durch Verschleiß öffnungsartige Bereich der Kathode KA bezeichnet wird. Der Einsatz EN beinhaltet einen Stift, der üblicher Weise aus Hafnium oder Wolfram besteht und die Kathode abdichtet.
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Unter Bezugnahme auf 5 A und 5 B wird nachfolgend eine vierte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, wobei hier wiederum eine Reparatur der Kathode KA vorgenommen wird.
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Im Unterschied zum Verfahren gemäß den 4 A bis 4 D wird hierbei bei der spanenden Bearbeitung der Verschleißstelle eine Stufe ST ausgebildet, die beispielsweise mittels eines Stufenbohrers oder eines Kronenbohrers hergestellt werden kann. Ebenso ist es denkbar, dass das Kürzen der Kathode mit zwei Bohrern unterschiedlicher Durchmesser erfolgt, wobei der Bohrer mit dem kleineren Durchmesser tiefer entlang der Hochachse HA in die Kathode eingeführt wird.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren, das in Bezugnahme auf die 2 A bis 5 B beschrieben wurde, stellt die Erfindung auch den Einsatz EN bereit, der zur Wiederaufbereitung unterschiedlicher Verschleißteile in Schneideköpfen verwendet werden kann. Darüber hinaus stellt die Erfindung Bauteile für Strahlschneider vor, die durch ihre jeweilige Konstruktion geeignet sind, Einsätze EN aufzunehmen.
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Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2142331 A [0010]
- DE 19756445 C2 [0012]
- DE 10323014 B4 [0013]
