DE1690596A1 - Verfahren zum Lichtbogen-Auftragschweissen unter Schutzgas und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Lichtbogen-Auftragschweißen unter Schutzgas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogen-Auftragschweißen unter Schutzgas. Beim MIG-Auftragschweißen ist es bekannt, als Elektrode einen gompaktdraht zu verwenden, der mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit gegen das Werkstück bewegt wird. Der bekannte dünnste Drahtdurchmesser in der Praxis liegt bei 0,6 mm, wobei die Vorschubgeschwindigkeiten des Drahtes bis zu 20 m/min betragen. Der Einbrand bei diesem Verfahren ist relativ groß trotz verschiedener Bemühungen, mit Hilfe von besonderen Gasgemischen und Drahtzusammensetzungen die Einbrandtiefe möglichst gering zu halten. Dies ist besonders nachteilig bei kleinen Werkstücken, die eine steigende Vorwärme erreichen, und bei denen die Wärmezufuhr durch das Verfahren größer ist als die Wärmeabgabe durch das Werkstück. Ferner besteht bei mit Legierungsbestandteilen versehenen MIG-Drähten die Gefahr eines Ausbrandes der Legierungsbestandteile, da die durch das Verfahren bedingte große Wärme bei dem feintropfigen Materialübergang leicht zu einem Verdampfen der Legierungsbestandteile führen kann, insbesondere der Bestandteile mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt. Der oben angegebene minimale Drahtdurchmesser gilt für Drahtwerkstoffe auf der Basis von Eisen-Ohrom-Nickei-Legierungen,-die sich durch Walzen und Ziehen soeben noch verfeinern lassen. Für Bauteile, die einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, wie z.B. Ventilkegel von Verbrennungsmotoren, sind diese Legierungen jedoch nicht mehr geeignet, weil sie nicht genügend Verschleißfestigkƒit aufweisen. Als Auftragwerkstoffe kommen für diesen Fall nur höher legierte Materialien, z.ß. Stellite oder Halbstellite in Betracht. Drähte aus derartigen Werkstoffen können nicht mehr durch Walzen oder Ziehen verfeinert werden. Sie lassen sich aber als Fülldrähte herstellen, die Bestandteile im Inneren enthalten zur besseren Ionisierung oder Stabilisierung der Lichtbogenverhältnisse und auch solche, die für die Zusammensetzung der jeweiligen Auftragung erwünscht oder erforderlich sind. Diese Fülldrähte sind zwar relativ fein ausgebildet, jedoch nicht fein genug, um mit den für kleine Bauteile, wie Ventilkegel und dergleichen, erforderlichen niedrigen Strömen arbeiten zu können. Der Minimaldurchmesser von Fülldrähten liegt etwa bei 1,6 mm. Werden nun - wie bekannt - mit dem MIG-Verfahren Fülldrähte verschweißt,.so besteht nunmehr dabei der Nachteil, daß der Fülldraht aufgrund seines vergleichsweise großen Durchmessers in vielen Fällen ein zu großes Angebot an Zusatzmaterial pro Zeiteinheit bietet. Dies ist dadurch bedingt, daß jedem Schweißdraht eine minimale Vorschubgeschwindigkeit zugeordnet ist, die sich in Form einer spezifischen Strombelastung auf den Durchmesser ausdrückt. Auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes kann nicht beliebig gewählt werden, da eine gute Verbindung des Grundmaterials mit dem Auftragwerkstoff gewährleistet sein muD. Damit ergibt sich insbesondere bei kleinen Werkstücken, wie Ventilsitzen, Ventilen und dergleichen eine meist zu dicke Auftragschweißung. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, womit einwandfreie Auftragschweißungen von hochlegierten, verschleißfesten Werkstoffen, und zwar beliebig feiner Art, auch an kleinen Bauteilen vorgenommen werden können, deren Wärmeabgabe an die Umgebung aufgrund ihrer geringen Größe nur vergleichsweise langsam erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung des vorstehenden Problems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in an sich bekannter Weise zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück erzeugt und dem Lichtbogen ain Fülldraht zugeführt wird. Bekanntlich brennt der Lichtbogen beim WIG-Verfahren zwischen dem Werkstück und einer nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode. Für Auftragschweißungen ist es bekannt, bei einem derartigen Verfahren einen Massivdraht seitlich zuzuschieben. Bei Verwendung eines Fülldrahtes als Zusatzdraht können die bekannten Vorteile des Fülldrahtes verwendet werden und gegenüber dem MIG-Verfahren noch folgender besonderer Vorteil erreicht werden: Die Abschmelzgeschwindigkeit bzw. die Zuführgeschwindigkeit des separat angeordneten Fülldrahtes ist unabhängig von der Gestalt des Lichtbogens und kann theoretisch bis auf 0 reduziert werden. Ferner befindet sich das abschmelzende Zusatzmaterial nur kurzzeitig im Lichtbogen, so daß die Legierungsbestandteile nicht besonders stark ausgebrannt werden, sondern nahezu vollständig auf das Auftragschweißgut übergehen. Dadurch entsteht der Vorteil, daß bei Benutzung des WIG-Verfahrens zum Auftragschweißen von Fülldrähten unabhängig vom Drahtdurchmesser die Dicke der Auftragschweißung beliebig niedrig gehalten werden kann, die Legierungsbestandteile des Zusatzmaterials vollständig in der Auftragung enthalten sind, der Abstand der nicht abschmelzenden Elektrode und damit der Wärmeübergang auf das Werkstück unabhängig vom Zusatzdraht einstellbar ist und auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes in weiteren Grenzen als beim MIG-Verfahren geregelt werden kann. Die Zuführung des FülldrÜhtes zum Lichtbogen kann beispielsweise derart erfolgen, daß eine bestimmte Drahtlänge jeweils vorgeschoben wird, die dann in ruhendem Zustand abgeschmolzen werden kann. Vorzugsweise wird jedoch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch Mittel zum seitlichen Zuführen des Fülldrahtes zum Lichtbogen mit kontinuierlicher Geschwindigkeit. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Auftragung des Zusatzwerkstoffes erreicht, wobei die Feinheit der abschmelzenden Tröpfchen durch entsprechende Zuordnung von Lichtbogenstrom und Drahtvorschubgeschwindigkeit nach Belieben variierbar ist. In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches eine Schutzgas-AuftragschweiBanlage in schematischer Form zeigt.
• Ein Lichtbogenbrenner ist mit 10 bezeichnet. In einer Bohrung 11 im Innerz des Brenners 10 ist eine nicht abschmelzende Stabelektrode 12_ angeordnet, die am negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Das mit 13 bezeichnete Werkstück liegt am positiven Pol der Stromquelle an, so daß sich zwischen Elektrode 12 und Werkstück 13 ein Lichtbogen ausbildet.
• Die Zuführung des Schutzgases ist durch Pfeile 14 angedeutet und erfolgt ebenfalls durch die Bohrung 11.
• Im Bereich des Düsenaustritts ist im Brenner 10 ein ringförmiger Kanal 15 angeordnet, welcher von Kühlwasser durchströmt wird. Das Kühlwasser gelangt durch eine Rohrleitung 16 in den Ringkanal 15 und tritt nach erfolgter Wärmeaufnahme durch eine Rohrleitung 1? wieder aus demselben aus.
• Dem Lichtbogen wird seitlich ein Zusatzmaterial zugeführt, welches aus einem Fülldraht 18 besteht, der von einem Goil 19 mit kontinuierlicher Geschwindigkeit abgenommen wird. In unmittelbarer Nähe des Lichtbogens ist der Fülldraht 18 durch eine Düse 20 gefübrt.
• Der Fülldraht 18 schmilzt im Lichtbogen ab und bildet auf -dem Werkstück 13 die mit 21 bezeichnete Auftragschicht. Die Stärke der Auftragachicht ist durch geeignete Zuordnung von Lichtbogenstrom und Drahtvorsohubgeschwindigkeit beliebig variierbar.

Claims (1)

1. A n s p r ü c h e 1. verfahren zum LichtbogenschweiBen, insbesondere. Auftrag- schweißen unter Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in an sich bekannter Weise zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück erzeugt und dem Lichtbogen als abschmelzbares Zusatzmaterial ein Fülldraht zugeführt wird. f. 2. Vorrichtung zur Durohführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum seitlichen Zuführen des Fülldrahtes (18) zum Lichtbogen mit kontinuierlicher Geschwindigkeit.