DE2112876C - Auftragschweiß verfahren - Google Patents

Description

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 abschmslzenden 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 mögi. hst 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, dafJ damit allein die gestellten Aufgaben noch keineswegs gelöst sind. Vielmehr muß gleichzeitig verhindert werden, dail größer; Mengen des PuI-veruemisches außerhalb des Wirkungsbereiches des Lichtbogens geschleudert werden, wo^ sie ungeschmolzen Hegen bleiben, und dadurch die erstrebte Analyse des Auftrages fälschen. ...... .. -.

Auch muß erstrebt werden, daß möglichst alle PuI-

vergemischteile im Bereich des^Lichtbogens^ sicher niedergeschmolzen werden. Endlich soll de Aufschmelzung des Grundwerkstoffes möglichst genng und über die ganze Breite der Schweißnaht, auch an deren äußeren Flanken, möglichst konstant sein

xo Aufgabe der Erfindung ist es, die Analysenkonstanz ta Auftrag zu erhöhen und seitliche Pulverver-^1USSe%SSeErfindun_g lost, d*se, Aufgbe dadurch, daß das Metallpulvergemisch dem Schweiß-

_1S bad mit einer Geschwindigkeit von höchstens

0.4m/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. .

_ao Es wurde erkannt, daß das Pulvergemiscn dem Lichtbogenbereich nur mit mäßiger Geschwindigke.t zugeführt werden darf. Dies wad ζ. B dadurch er-St" daß die freie Fallhöhe des Pulvergem.sche, von der Austritts- bis zur Auftragoberflache zu etwa

_a5 V, bis »/, der Pendelbreite des vorderen Drahten des gewählt wird; bei angenommen 3 cm Pendelbrc, te bedeutet dies eine freie FaUhöbe von etwa 1 bi·. 2 cm, zweckmäßiger 1,5 bis 2 cm. Wird die frei·.· Fallhöhe kleiner als angegeben gewählt, treten Sto-

rungen des Lichtbogens und der Pulverzufuhrur. auff gleichzeitig wird die Pulveraustnttsduse uberm ßig erhitzt Wird die freie Fallhöhe wesentlich groh. als angegeben gewählt, so wird ein unter Umstände.! erheblicher Teil des Pulvers seitwärts der Schwe.il

raupe geschleudert, sei es durch Strömungskrafte s„ es durch elektromagnetische Wirkungen des Lu^N-

^Dadurch wird die Analysenkonstanz beeinträchtig und der Pulververlust erhöht, sowie die Arbeitsweise

infolge der Notwendigkeit der Entfernung der ve.! renen Pulvermenge erschwert.

In Verbindung mit der vorbeschriebenen Maßna'·.-me soll das Pulvergemisch dem Schweißbad nicht etwa konzentrisch zum Drahtende zugeführt werden,

sondern mit der größeren Menge in Richtung des Längsvorschubes »vorlaufend«, i/adurch ergibt sich eine bessere Vorwärmung des Pulvers vor dem eioertlichen Schmelzvorgang im Lichtbogen und eine bessere Abdeckung des Grundwerkstoffes, wodurch

so 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 Vj 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 Aufschmclzung des Grundwerkstoffes bei.

Beide vorgenannten Maßnahmen werden in vorteilhafter Weise dadurch unterstützt, daß da_?, vorder-

sie Drahtende in Richtung des Längsvorschubs etwa 5 bis 15° gegen die Senkrechte rückwärts geneigt ist. Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die zu beschweißende Grundkörperoberfläche in Richtung

des Längsvorschubes um etwa 10° 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 Pendelgescbvvindigkeit 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 <\ gar erwünscht. Die aufgeschmolzene Grundkörperrnenge vermischt sich mit aer niedergeschmolzenen Draht-Pulver-Menge und »verdünnt« die angestrebte Analyse. Dabei kann insbesondere die Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes bei verschleißfesten Hartlegierungen unerwünscht sein. Soweit diese Kohlehstoffemiedrigung 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 euer homogenen Auftragschicht liegt auch die Wahl einer geeigne-

ten 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 80%) Körnung zwischen 0,5 und 1 mm aufweisen.
Die vorbeschriebenen Maßnahmen bewirken ne-

ao ben 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 vod 15 bis 20 kg Schweißgut je Stunde erbracht. Die an sich schon hohe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird durch die vorbeschriebenen Maßnahmen noch wesentlich erhöht.

Claims (6)

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 Metallpulvergemisch dem Schweißbad mit einer Geschwindigkeit von höchstens 0.4m/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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Fallhöhe des Pulvergemisches von der Austrittsdüse bis zur Auftragsoberfläche mindestens 15 mm und höchstens '/s bis ^ä/s der Pendelbreite beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorderste Drahtende in Richtung des Längsvorschubes 5 bis 15° gegen die Senkrechte rückwärts geneigt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschweißende Grundkörperoberfläche in Richtung des Längsvorschubes 5 bis 15° geneigt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei pendelnder Bewegung des Drahtendes senkrecht zum Längsvorschub die Pendelgeschwindigkeit des Drahtendes, z. B. durch Verwendung von Herzkurven, dauernd annähernd konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewichtlich überwiegende Teil des Metallpulvers eine Korngröße zwischen 0,5 und 1 mm besitzt.