DE1229882B - Lichtbogenspritzpistole - Google Patents

Lichtbogenspritzpistole

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Publication number
DE1229882B
DE1229882B DEG28640A DEG0028640A DE1229882B DE 1229882 B DE1229882 B DE 1229882B DE G28640 A DEG28640 A DE G28640A DE G0028640 A DEG0028640 A DE G0028640A DE 1229882 B DE1229882 B DE 1229882B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arc
electrode
sprayed
nozzle
spray gun
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG28640A
Other languages
English (en)
Inventor
Henry Thomas Libby
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE1229882B publication Critical patent/DE1229882B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/22Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/222Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
    • B05B7/224Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc the material having originally the shape of a wire, rod or the like

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  • Electromagnetism (AREA)
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Description

  • Lichtbogenspritzpistole Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenspritzpistole mit einer Düsenelektrode, durch deren Bohrung ein zu verspritzendes Material, das durch einen zwischen der Düsenelektrode und einer Gegenelektrode brennenden Lichtbogen verflüssigt bzw. verdampft worden ist, mittels eines unter Druck stehenden Gases ausgeblasen wird.
  • Es ist ein Gerät zum Metallspritzen mittels eines elektrischen Lichtbogens bekannt, bei dem als Elektroden Drähte des zu verspritzenden Materials verwendet werden. Diese Drähte werden aus Drahtzuführungsschläuchen vorgeschoben, im Betrieb brennt zwischen den Drahtenden ein Lichtbogen und das im Lichtbogen verflüssigte bzw. verdampfte Drahtmaterial wird durch einen Preßluftstrahl auf den zu bespritzenden Gegenstand gerichtet (deutsche Patentschrift 408 793).
  • Ein anderes bekanntes Lichtbogenspritzgerät enthält einen rohrförmigen, isolierten Lichtbogenkanal, an dessen Enden Elektroden angeordnet sind. Im Betrieb brennt in diesem Kanal zwischen den Elektroden ein Lichtbogen, wobei durch den Kanal ein Gas geblasen wird, das die eine Elektrode, die zentrisch im einen Ende des Lichtbogenkanals angeordnet ist, umströmt und durch eine Durchbrechung der anderen Elektrode, die sich am anderen Ende des Lichtbogenkanals befindet, ausströmt. In den Lichtbogenkanal kann zu verspritzendes, pulverförmiges Material eingeblasen werden (USA.-Patentschrift 2 768 279).
  • Es ist weiterhin ein Lichtbogenbrenner bekannt, der eine stabförmige erste Elektrode enthält, die von einer wassergekühlten rohrförmigen zweiten Elektrode im Abstand umgeben wird. Durch den Zwischenraum zwischen den Elektroden wird ein Gas geleitet. Die Bohrung der rohrförmigen Elektrode erweitert sich beginnend an der Spitze der stabförmigen Elektrode in Strömungsrichtung des Gases etwa kegelstumpfförmig. Dieser Brenner liefert dementsprechend einen etwa kegelförmigen Plasmastrahl, der sich besonders gut zum Erhitzen größerer Flächen eignet (französische Patentschrift 1156 530, F i g. 8).
  • Bei Lichtbogenspritzpistolen bestehen die am schwierigsten zu lösenden Probleme darin, den Abbrand von nicht zum Verbrauch bestimmten Elektroden, ein zufälliges Verlöschen des Lichtbogens, ein Abwandern des Lichtbogens von dem zu verspritzenden Material und ein Verstopfen oder Zusetzen der Düsenöffnung zu verhindern. Diese Probleme sind insbesondere dann besonders schwierig zu lösen, wenn verschiedenartige Materialien zu verspritzen sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Krümmungsradius der sich nach außen konvex erweiternden Bohrung des Düseiikörpers einen wesentlichen Einfluß auf ein einwandfreies Arbeiten einer Lichtbogenspritzpistole der eingangs genannten Art hat.
  • Eine Lichtbogenspritzpistole mit einer Düsenelektrode, durch deren Bohrung ein zu verspritzendes Material, das durch einen zwischen der Düsenelektrode und einer Gegenelektrode brennenden Lichtbogen verflüssigt bzw. verdampft worden ist, mittels eines unter Druck stehenden Gases ausgeblasen wird, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des Düsenkörpers sich nach außen mit einem Krümmungsradius konvex erweitert, der mit dem Schmelzpunkt des Spritzmaterials größer wird.
  • Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung; F i g. 2 und 3 sind ebenfalls im Schnitt gehaltene Teildarstellungen anderer Formen der Düsenblockelektrode und Führungskopfelektrode in ihrer gegenseitigen Betriebslage.
  • Die Düsenanordnung gemäß der Erfindung besteht aus zwei getrennten Unterbaueinheiten, die elektrisch voneinander isoliert sind und zu der im ganzen in F i g. 1 mit 10 bezeichneten Spritzpistole vereinigt sind. Die erste dieser Unterbaueinheiten ist eine im ganzen mit 12 bezeichnete Düsenblockelektrode, welche die Richtung des geschmolzenen, verdampften oder ionisierten Materials und seines Trägergases bestimmt, die zusammen von dem Apparat versprüht werden. Dieser Block enthält eine äußere Führungsfläche 12 a, die senkrecht zu der Achse 27 (F i g. 2) der Düsenöffnung liegt. Diese Fläche 12 a bildet die Fortsetzung einer inneren Führungsfläche 12 b. Die Fläche 12 a verhindert, daß die umgebende Luft längs der Fläche 12 d in die Düsenöffnung 14 hineingezogen wird. Wenn die Fläche 12a einen spitzen Winkel mit der Achse 27 bilden, würde, so würde die umgebende Luft leichter in die öffnung 14 eintreten, den austretenden Strahl vorzeitig küh- len und die Öffnung schnell verschließen können.
  • Die Düsenblockelektrode 12 und eine zweite Unterbaueinheit, die Führungskopfelektrode 16, bilden zusammen die beiden Elektroden des Lichtbogens. Zwischen diesen beiden Elektroden schmilzt und verdampft das zu versprühende Material. Außerdem wird das zu versprühende Material im Lichtbogen isonisiert. Ferner wird zwischen diesen beiden Elektroden ein Gas zur Mischung mit dem geschmolzenen, verdampften und ionisierten Material zugeführt. Die Unterbaueinheit 16 führt das zu versprühende Material dem Lichtbogen zu.
  • Die als bevorzugte Ausführungsform zu betrachtende und in F i g. 1 dargestellte Düsenanordnung zeigt, daß die Öffnung :(4 die innere Düsenfläche 12 b mit einer Gasführungsfläche 12 c verbindet. Die Fläche 12b wird konvex gekrümmt, um sich der natürlichen Ausbreitung des Gases anzupassen, wie es durch die Pfeile 11 angedeutet ist. Es wurde festgestellt, daß der optimale Krümmungsradius der Fläche 12 b von dem zu versprühenden Material abhängt und daß der Radius mit dem Schmelzpunkt dieses Materials anwächst. So wurde beispielsweise für die Versprühung von Aluminium ein Radius von etwa 4,8 mm, für nicht rostenden Stahl ein Radius von etwa 6,4 inrn und für Wolfram ein Radius von etwa 16 mm als Optimum festgestellt.
  • Die innere Führungsfläche 12c besitzt einen gewissen Abstand von der Oberfläche 16a des Führungskopfes 16. Sie folgt jedoch in ihrer Krümmung der Oberflächengestalt dieses Führungskopfes. In der Nähe der Öffnung 14 wird somit ein ringförmiger Kanal 17 gebildet, der Luft, Gas oder Dampf der Öff- nung 14 zuleitet. Eine Leitfläche 20 c stellt eine gleichmäßige Umströmung des Führungskopfes 16 sicher.
  • Die radiale Erstreckung der Fläche 12 a hängt von der Größe der Spritzpistole und von der Geschwindigkeit und der Menge des austretenden zu versprühenden Materials ab.
  • Die Elektrode 12 besitzt ein Gewinde 18, mittels dessen die Elektrode 12 mechanisch mit der Unterbaueinheit 16 verbunden werden kann. Elektrisch bleibt jedoch die Elektrode 12 von der Unterbaueinheit 16 isoliert. Das Gewinde 18 der Elektrode 12 kann in ein Gegengewinde auf einem einstellbaren Rohr 19 eingreifen, das aus Isolie=aterial bestehen kann oder durch ein isolierendes Zwischenrohr 21 mit der Unterbaueinheit 16 verbunden ist. Die Düsenblockelektrode 12 besitzt eine elektrische Zuleitung 24. Vorzugsweise soll die Düsenblockelektrode 12 positiv und die Führungskopfelektrode 16 negativ sein.
  • Die im Lichtbogen erzeugte Wärrne wird von der Elektrode 12 mittels eines Kühlkanals 26 abgeführt, durch den eine Kühlflüssigkeit, also z. B. Wasser oder Luft hindurchgeleitet wird. Man kann auch gemäß F i g. 3 Kühlrippen 26 a vorsehen. Der Hauptkörper 20 wird ebenfalls mittels einer über ein Rohr 20 a eingeleiteten Kühlflüssigkeit, welche in die Kühlkammer20b eintritt und wieder aus Wasser oder Luft bestehen kann, gekühlt.
  • Die Elektrode 12 (F i g. 2) kann aus zwei Teilen aufgebaut werden, nämlich aus einem Einsatz 12 e, der in einen Halter 12f eingesetzt wird und aus ihm leicht entfernt werden kann. Man kann also den Einsatz 12 e leicht auswechseln oder ersetzen. Die Fläche 12 b des Einsatzes geht in die Fläche 12 g des Halters über, die ihrerseits praktisch senkrecht zur Achse 27 der öffnung verläuft.
  • Die Führungskopfelektrode 16 enthält einen axialen Kanal 28 (F i g. 2) für ein Rohr, einen Stab oder einen Draht 30 aus dem zu versprühenden Material. Mittels eines Gewindes 32 ist die Führungskopfelektrode in den Hauptkörper 20, der einen elektrischen Anschluß 34 besitzt, eingeschraubt.
  • Zum Betrieb wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Elektrode 12 und der Elektrode 16 hergestellt. Da diese beiden Elektroden gegenüber dem Hauptkörper 20 justiert werden können, läßt sich eine optimale Elektrodenentfernung für den Lichtbogen einstellen. Wenn das zu versprühende Material in Drahtform vorliegt, kann man es diesem Hauptkörper mit gutem Wärmekontakt und elektrischem Kontakt zuführen. In F i g. 2 ist eine Kugel 36 und eine Feder 38 für diesen Zweck dargestellt. Der Zuführungsmechanismus für den Draht 30 ist in an sich bekannter Weise ausgeführt und in F i g. 1 nur im ganzen mit 40 bezeichnet.
  • Die beschriebene Spritzpistole wird vorzugsweise in einen nicht mitdargestellten Pistolenhalter eingesetzt. Ein elektrischer Lichtbogen wird zwischen den Flächen 16 a und 12 c erzeugt. Der Strom von Luft oder von einem inerten Gas wird über ein Rohr 17 a eingeführt, tritt sodann in den Raum 17 b im Hauptkörper 20 ein, wobei er von der Führungsfläche 20 c gelenkt wird. Der Luft- oder Gasstrom verteilt sich dadurch gleichmäßig auf den Ringkanal 17, in welchem er sowohl eine Ionisierung in der Nähe des Lichtbogens erfährt als auch als Kühlmittel wirkt. Die Menge des Luft- oder Gasstromes wird vor oder nach der Zündung des Lichtbogens so geregelt, daß der Lichtbogen an der Öffnung 14 brennt, jedoch durch den Luft- oder Gasstrom nicht zum Erlöschen gebracht wird. Der zur Verkleinerung des zu versprühenden Materials und zur übertragung auf das Werkstück erforderliche Druck hängt von der Dichte des zu versprühenden Materials ab.
  • Der durch die öffnung 14 hindurchtretende Gas-oder Luftstrom wird in der Zone 13 ionisiert. Wenn die Drahtzufuhr unterbrochen werden sollte, wird der Lichtbogen durch die ionisierte Zone aufrechterhalten. Das magnetische Feld, das den Draht umgibt und durch den elektrischen Strom im Draht aufrechterhalten wird, bewirkt eine Rotation des Lichtbogens um die Öffnung 14, so daß das Drahtmaterial gleichmäßig geschmolzen und verdampft wird.
  • Durch den Gas- oder Luftstrom, der den Ringkanal 17 durchsetzt, wird der Lichtbogen in der Nähe der öffnung 14 festgehalten. Da der Abstand zwischen den Flächen 12 c und 16 a in der Nähe dieser Öffnung Überall derselbe ist, ist der Lichtbogen auch nicht bestrebt, sich einen kürzeren Weg zu suchen. Das zu versprühende Material tritt also aus der Öffnung 14 in gleichmäßiger Verteilung um die Achse 27 herum aus.
  • Wenn man als intertes Gas Argon verwendet, vermeidet man auch zuverlässig eine Oxydation des versprühten Metalles, so daß man festere und besser duktile Überzüge auf dem Werkstück erhält. Die beschriebene Anordnung kann z. B. zur Herstellung von Überzügen aus Wolfram unter Benutzung von Düsen aus Graphit verwendet werden.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Lichtbogenspritzpistole mit einer Düsenelektrode, durch deren Bohrung ein zu verspritzendes Material, das durch einen zwischen der Düsenelektrode und einer Gegenelektrode brennenden Lichtbogen verflüssigt bzw. verdampft worden ist, mittels eines unter Druck stehenden Gases ausgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (12b) des Düsenkörpers (12) sich nach außen mit einem Krümmungsradius konvex erweitert, der mit dem Schmelzpunkt des Spritzmaterials größer wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 408 793; französische Patentschrift Nr. 1156 530; USA.-Patentschrift Nr. 2 768 279.
DEG28640A 1958-12-31 1959-12-19 Lichtbogenspritzpistole Pending DE1229882B (de)

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US1229882XA 1958-12-31 1958-12-31

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2300450A1 (de) * 1972-06-05 1974-01-03 Metco Inc Steuereinrichtung fuer ein plasmaflammspritzgeraet
DE102019126640A1 (de) * 2019-10-02 2021-04-08 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Lichtbogen-Drahtspritzeinrichtung

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