DE2112876B2 - Auftragschweissverfahren - Google Patents

Description

• Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die zu beschweißende Grundkörperoberfläche in Richtung des Längsvorschubes um etwa 100 geneigt ist, so daß das Schmelzbad in Richtung des Längsvorschubes etwas »vorläuft«.
• Endlich ist zur Erzielung hoher Analysenkonstanz vorteilhaft, daß bei pendelnder Bewegung des Drahtendes (senkrecht zum Längsvorschub) die Pendelgeschwindigkeit des Drahtendes dauernd, über die gesamte Breite der Schweißnaht, annähernd konstant gehalten wird. Wird der Pendelantrieb z. B. über einen einfachen Exzenter od. dgl. bewerkstelligt, so sinkt die Pendelgeschwindigkeit des Drahtendes an den Umkehrpunkten bis auf Null ab, so daß sich an diesen Stellen längere Verweilzeiten des Lichtbogens und damit höhere Aufschmelzung des Grundwerkstoffes und Analysenabweichungen ergeben. Diesen Mangel kann man z. B. durch Verwendung entsprechend geformter Herzkurven od. dgl. beheben, so daß über die ganze Raupenbreite ein nahezu gleich starker, geringer Einbrand erzielt wird.
• Ein gewisser Einbrand im Grundkörper ist unvermeidlich und zur Erzielung einer trennfesten Verbindung zwischen Grundkörper und Auftragsschicht sogar erwünscht. Die aufgeschmolzene Grundkörpermenge vermischt sich mit der niedergeschmolzenen Draht-Pulver-Menge und »verdünnt« die angestrebte Analyse. Dabei kann insbesondere die Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes bei verschleißfesten Hartlegierungen unerwünscht sein. Soweit diese Kohlen- stofferniedrigung nicht durch Überlegierung des Aufgabegutes (Draht, Pulver) kompensiert werden kann, hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Metallpulver vor oder während des Schweißvorganges einen gepulverten Zusatzstoff beizugeben, der zusätzlichen Kohlenstoff abgibt.
• Im Sinne einer Verminderung der Pulververluste und einer völligen Aufschmelzung zu einer homogenen Auftragschicht liegt auch die Wahl einer geeigneten Körnung des Metallpulvers. Es wurde gefunden, daß sehr feine Teilchen leicht aus der Schweißzone herausgeblasen werden und daß übergroße Teilchen in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit nicht völlig aufgeschmolzen werden, so daß sich wiederum Analysenunterschiede ergeben können. Am günstigsten haben sich Metallpulver erwiesen, die eine überwiegende (60 bis 800/0) Körnung zwischen 0,5 und 1 mm aufweisen.
• Die vorbeschriebenen Maßnahmen bewirken neben den bereits geschilderten Vorteilen auch eine sehr hohe Stromausbeute, weil der Lichtbogen überwiegend zur Erwärmung und Abschmelzung von Draht und Pulver, nicht des Grundwerkstoffes dient.
• So werden schon bei etwa 500 Amp. Stromstärke Leistungen von 15 bis 20kg Schweißgut je Stunde erbracht. Die an sich schon hohe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird durch die vorbeschriebenen Maßnahmen noch wesentlich erhöht.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Auftragschweißverfahren, bei dem ein stromführender Draht mit konstanter Geschwindigkeit dem Schweißbad unter Lichtbogenbildung zugeführt und gleichzeitig ein Metallpulvergemisch in einem zum abschmelzenden Drahtgewicht konstantem Gewichtsverhältnis kontinuierlich in den Wirkungsbereich des Lichtbogens eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalipulvergemisch dem Schweißbad mit einer Geschwindigkeit von höchstens 0.4 m/sec. und in einer solchen Richtung zum Draht zugeführt wird, daß sich der größere Teil des Pulvergemisches in Richtung des Längsvorschubes vor der Drahtspitze ablagert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Fallhöhe des Pulvergemisches von der Austrittsdüse bis zur Auftragsoberfläche mindestens 15 mm und höchstens 1/3 bis 2/3 der Pendelbreite beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorderste Drahtende in Richtung des Längsvorschubes 5 bis 150 gegen die Senkrechte rückwärts geneigt ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschweißende Grundkörperoberfläche in Richtung des Längsvorschubes 5 bis 150 geneigt ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei pendelnder Bewegung des Drahtendes senkrecht zum Längsvorschub die Pendelgeschwindigkeit des Drahtendes, zB.

   durch Verwendung von Herzkurven, dauernd annähernd konstant gehalten wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewichtlich überwiegende Teil des Metallpulvers eine Korngröße zwischen 0,5 und 1 mm besitzt.

   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Auftragschweißverfahren, bei dem ein stromführender Draht mit konstanter Geschwindigkeit dem Schweißbad unter Lichtbogenbildung zugeführt und gleichzeitig ein Metallpulvergemisch in einem zum abschmelzenden Drahtgewicht konstanten Gewichtsverhältnis kontinuierlich in den Wirkungsbereich des Lichtbogens eingeführt wird. Das Auftragschweißverfahren kann halbautomatisch oder vollautomatisch durchgeführt werden.

   Bei diesem Verfahren wird angestrebt, daß die Analyse an allen Stellen des Auftrages möglichst konstant, der Pulververlust seitlich der Schweißnaht möglichst gering und die Störanfälligkeit, insbesondere der im Bereich der Hitzewirkung des Lichtbogens arbeitenden Teile der Schweißeinrichtung auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Voraussetzung für die Lösung dieser schwierigen Aufgaben ist die kontinuierliche Zufuhr von Draht und Pulvergemisch in einem der gewünschten Analyse des Auftrages entsprechenden, konstanten Verhältnis. Indes wurde gefunden, daß damit allein die gestellten Aufgaben noch keineswegs gelöst sind. Vielmehr muß gleichzeitig verhindert werden, daß größere Mengen des Pulvergemisches außerhalb des Wirkungsbereiches des Lichtbogens geschleudert werden, wo sie ungeschmolzen liegen bleiben, und dadurch die erstrebte Analyse des Auftrages fälschen.

   Auch muß erstrebt werden, daß möglichst alle Pulvergemischteile im Bereich des Lichtbogens sicher niedergeschmolzen werden. Endlich soll die Aufschmelzung des Grundwerkstoffes möglichst gering und über die ganze Breite der Schweißnaht, auch an deren äußeren Flanken, möglichst konstant sein.

   Aufgabe der Erfindung ist es, die Analysenkonstanz im Auftrag zu erhöhen und seitliche Pulververluste zu vermeiden.

   Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Metallpulvergemisch dem Schweißbad mit einer Geschwindigkeit von höchstens 0.4 m/sec. und in einer solchen Richtung zum Draht zugeführt wird, daß sich der größere Teil des Pulvergemisches in Richtung des Längsvorschubes vor der Drahtspitze ablagert.

   Es wurde erkannt, daß das Pulvergemisch dem Lichtbogenbereich nur mit mäßiger Geschwindigkeit zugeführt werden darf. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die freie Fallhöhe des Pulvergemisches von der Austritts- bis zur Auftragoberfläche zu etwa 1/3 bis 2/3 der Pendelbreite des vorderen Drahtendes gewählt wird; bei angenommen 3 cm Pendelbreite bedeutet dies eine freie Fallhöhe von etwa 1 bis 2 cm, zweckmäßiger 1,5 bis 2 cm. Wird die freie Fallhöhe kleiner als angegeben gewählt, treten Störungen des Lichtbogens und der Pulverzuführung auf; gleichzeitig wird die Pulveraustrittsdüse übermäßig erhitzt. Wird die freie Fallhöhe wesentlich größer als angegeben gewählt, so wird ein unter Umständen erheblicher Teil des Pulvers seitwärts der Schweißraupe geschleudert, sei es durch Strömungskräfte, sei es durch elektromagnetische Wirkungen des Lichtbogens.

   Dadurch wird die Analysenkonstanz beeinträchtigt und der Pulververlust erhöht, sowie die Arbeitsweise infolge der Notwendigkeit der Entfernung der verlorenen Pulvermenge erschwert.

   In Verbindung mit der vorbeschriebenen Maßnahme soll das Pulvergemisch dem Schweißbad nicht etwa konzentrisch zum Drahtende zugeführt werden, sondern mit der größeren Menge in Richtung des Längsvorschubes »vorlaufend«. Dadurch ergibt sich eine bessere Vorwärmung des Pulvers vor dem eigentlichen Schmelzvorgang im Lichtbogen und eine bessere Abdeckung des Grundwerkstoffes, wodurch Verzunderung und tiefe Aufschmelzung des letzteren verhindert werden. Der angegebene Vorlauf des Pulvers vor dem Drahtende kann durch entsprechende Ausrichtung der Pulverauslaufdüse im Verhältnis zum freien Drahtende oder durch Einführung des Pulvers in den Pulvervorraum unmittelbar vor der Pulverauslaufdüse windschief -zur Drahtachse bewerkstelligt werden. Zweckmäßig werden etwa 2/3 der Pulvermenge vor dem Drahtende eingeführt, der Rest um das Drahtende. Auch diese Teilmaßnahme trägt zur Erhöhung der Analysenkonstanz, der Verminderung der seitlichen Pulververluste und der tiefen Aufschmelzung des Grundwerkstoffes bei.

   Beide vorgenannten Maßnahmen werden in vorteilhafter Weise dadurch unterstützt, daß das vorderste Drahtende in Richtung des Längsvorschubs etwa 5 bis 150 gegen die Senkrechte rückwärts geneigt ist.