DE2355532A1 - Verfahren zum pulver-auftragschweissen von metallen und legierungen - Google Patents
Verfahren zum pulver-auftragschweissen von metallen und legierungenInfo
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Description
f- t\T E tv TA N WA LT
DR. HANS ULRICH MAY
D 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE la
TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN
TELEFON CO811> 59 36 82
S-49-P-1/1228 , MUnchen, den 7, Nov.1973
B 4698o70 GL
Soci£te de Fabrication d'Elements Catalytiques in P-845OQ Bollene
Frankreich
Verfahren zum Pulver-Auftragschweißen von Metallen und Legierungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zvsm Pulver-Auftragschweißen
von Metallen und Legierungen auf Metallgegenständen,, besonders
das Auftragschweißen von harten Micke!» oder Kobaltlegierungen
auf die vorgewärmte Metallunterlage.
Bei solchen Auftragschweißungen werden das Metall oder die Legierung gewöhnlich mit Hilfe von setareißstätoen als Raupen oder
durch ein Pulver«=Auftragschweißen mit dem Schweißbrenner oder des»
Spritzpistole aufgebracht.
Mit dem Brenner von der Art eines Schweißbrenners wi^ß die Metallunterlage
bis @.n§ ein© in der Mäh© dei5 Selssiiielgteiiperat'or des
aufzutragenden Pulvers liegende Teapesiatis1' erhitst wiä das Rainer
dann mittels eines am Bremies4 ^geo^ßmeteii ZnführiMgssystems
auf die heiße Unterlage gebracht s wo das P«lvei« schsidlst tasse! die
abgeschiedene Schicht durcli die weiter darauf gerichtet© Flai«M@
geglättet wird» Das ¥erfateeis. iMder Verwendung eines Plasmabresmen
mit übertragenem Lichtbogen verlaufe ähnlich.
Die Spritzpistole ist das übliche Gerät zur Durchführung des Pulver-Metallspritzverfahrens nach Schoop, wobei eine Schicht abgeschieden wird, die man anschließend mittels eines Schweißbrenners
schmilzt, um im wesentlichen das gleiche Ergebnis wie beim vorgenannten Verfahren zu erhalten, nämlich eine harte
Schicht, die metallurgisch an die Unterlage geschweißt ist. Bei dem letztgenannten. Verfahren erhält man vor dem erneuten Schmelzen
eine sehr poröse und schlechthaftende Schicht.
Zur Verbesserung dieser Verfahren und zur Vermeidung der Hantierung
mit Pulver soll ein bekanntes Verfahren dienen, wobei das Pulver in Form einer weichen Schnur ausgeblasen void unmittelbar nach dem
Auf treffen auf der Unterlage wieder geschmolzen wire*. Die weiche
Schnur weist eine Seele auf, die im wesentlichen aus einem anorganischen
Pulver und einem organischen Bindemittel besteht und von einer Hülle umgeben ists die ebenfalls aus organischem Material
besteht und die mechanische Festigkeit s Madfegiebigkeit und die
Erhaltung der Schnur gewährleistet» BeiM YoTSchieuä&im. der1 Schnurverbrennen
das organische Bindemittel am? Seele und «üie äußere
organische Hülle in der Flasee des Sslserexßbreziners, während das
in Form geschmolzener Teilchen i^orwärts gesprühte Pulver auf der
Unterlage eine zugleich gleichmäßige raid poröse SeMeMt bildet»
die anschließend nochmals geschmolzen wer-esn m®Bo
Die bei diesem Verfahren bsautstsn. PkI^sf tiälsssa
auf mindestens 1CGO '0C erlittst wei'deSo Dd@se li@Ii
begrenzt offensiclitlicla die i^itreadiiagsiaogliciikeiteai esieses
fahrens auf Gegenstandes welcke s© halm
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Verformung aushalten und schließt seine Anwendung zur Auftragsschweißung
auf Unterlagen, aus Metallen oder Legierungen mit einem Schmelzpunkt unter 1000 0C sowie auf Stücken, bei denen mindestens
eine Abmessung groß bezüglich der anderen Abmessungen ist, beispielsweise
¥ellen mit einem Verhältnis Länge/Durchmesser über zehn,, dünne Wände usw. sowie Werkstücke„ die einer Temperaturbehandlung
unterworfen wurden„ deren Wirkung durch eine Erhitzung
und anschließende Abkühlung verschlechtert werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Auftragschweißverfahren zu schaffens ndt dem auch auf nicht hocherhitzbaren
Metallunterlagen hochwertige und gut haftende Metallschichten aufgebracht werden können.
Diesem Zweck dient erfindungsgeiftHß ein Verfahren zum Pulver-Auftragschweißen
durch Aufsprühen eines Metallpulvers auf eine durch Sandstrahlen vorbereitete und vorgewärmte Metallunterlage,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Gemisch des Pulvers des aufzutragenden Metalls bzw. der aufzutragenden Legierung ,
welches Reduktionsmittel und Zusätze zur Herabsetzung des Schmelzpunkts enthält, aus einem Abstand von 50 -200 mm mit einer Geschwindigkeit
zwischen 100 und 250 m/s auf die auf eine Temperatur zwischen 100 und 65O°C erhitzte Metallunterlage aufgesprüht wird.
Das Pulver wird in Form einer weichen Schnur benutzt, die mit einem Zerstäubungsdruck zwischen 2 und 5 Bar mittels Druckluft
durch einen Luftstutzen versprüht wird, dessen öffnung einen Durchmesser zwischen 5 und 13 mm hat. Die weiche Schnur hat
vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 4,75 mm.
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Man kann auch alle bekannten Sprühverfahren benutzen, die den Teilchen eine Geschwindigkeit von mehr als 100 m/Se-K. erteilen,
beispielsweise Verfahren mit Plasmabrenner oder Explosionspistole.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders brauchbaren Metallpulver enthalten im wesentlichen Nickel zusammen mit einem
oder mehreren der Elemente C, Cr, B, Si, Pe, W, Cu, Mo oder auch Kobalt zusammen, mit einem oder mehreren der Elemente C, Cr t Ni,
B, Si, Fe, W1 Mo.
Da das Metallpulver mit großer Geschwindigkeit, jedoch in geschmolzenem
Zustand aufgesprüht wird, ist die in Berührung mit der Metallunterlage gebildete Metallschicht sehr dicht. Sie ist
praktisch nicht porös und bildet so eine dichte Abschirmung zwischen dem darunterliegenden Werkstück und der Umgebung und
haftet sehr viel besser an der Unterlage als die nach den bekannten Verfahren aufgetragenen Schichten. Bor und Silicium als
Zusatzstoffe des Pulvers setzen seinen Schmelzpunkt herab und
verändern vorteilhaft die Viskosität der Abscheidung. Sie haben auch eine reduzierende Wirkung. Auf diese Weise werden die Oxidfilme,
die sich auf der sandgestralilten Oberfläche der Unterlage und auf den versprühten Metallteilchen rasch bilden, beim AuP-treffen
der Teilchen zerbrochen wan sammeln sich örtlich in Form
nicht störender begrenzter Agglomerate» welche eine Berührung
zwischen dem Basismetall imd dem aufgesprühten Metall über den
größten Teil der beschichteten Oberfläche ermöglichen. Diese Wirkung ist besonders ausgeprägt, wenn das aufgesprühte Metall
eine Affinität für das Metall der Unterlage hat, was zur Bildung einer Zwischenschicht mit hohem Schmelzpunkt führt, s.B. im Fall
des Aufsprühen^ einer Nickel- oder !Cobaltlegierung auf eine Unter-
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lage aus Aluminium,,
Die Erfindung wird erläutert durch die folgenden Beispiele«
Eine Welle aus dem stahl XC42 soll nat einer Auftragsefeweißmg
versehen und im Bereich dieser Auftragschweißung über ©ine Läage
von 120mm einen Bnddurchmesser von 60 mm haben«, Das Werkstück
wird zunächst auf einen Anfangsdurctenesser von 59 8 2 im mbgedrelit
und dann mit scharfkantigem Korund^ von O85 mm Korngröße sandgestrahlt« ' .
Anschließend wird das Werkstück In einem Futter ©d<sr Dorn mit
einer Geschwindigkeit von 120 üteidrehuagen/Minute gedroht land
mit der Gebläselampe auf eine Temperatur von 52O°C vorgewärmtο
Nach Erreichen der Vorwärmternperatur wird mit einer Drahtpistole,.
It
die eine Luftmuffe mit einer öffnung von 8,5 mm Durchmesser aufweist
und durch Druckluft mit 4 Bar gespeist wird, eine Schnur von 4,75 mm Durchmesser aus Nickellegierung der folgenden Zusammensetzung
aufgesprüht :Ni 71%j B 3,5 % ϊ Si 4s536j
Pe 4%; Cr 16,1%; C 0,9% . Der Abstand des Werkstücks
von der Pistole (Sprühabstand) beträgt 130 mm«. Die Geschwindigkeit
der Mehrzahl der Teilchen liegt in der Größenordnung von 100 bis 250 m/s. Das Werkstück wird anschließend auf sein Endmaß
abgeschliffen. Die Auftragsschicht besitzt eine gute Haftung und
leicht poröse Oberfläche.
Eine Scheibe aus einer Aluminiumlegierung mit einem äußeren Enddurchmesser
von 146 mm und einer Breite von 25 mm wird auf einen
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Durchmesser von 145,4 mm abgedreht und dann mit einem scharfkantigen
Koi»und von 0,3 nan Korngröße sandgestrahlt. Das Werkstück
wird anschließend auf eine mit 60 Umdrehungen/min, laufende Welle gesetzt und auf 39O°C vorgewärmt. Nach Erreichen dieser
Temperatur wird mit einer Drahtpistole mit einem Luftstutzen, dessen Austrittsöffnung 7,3 mm Durchmesser hat und der durch
Druckluft mit 398 Bar gespeist wird, eine Schnur von 4 mm Durchmesser
aus Nickellegierung auf gesprüht, im eine 0,5 iron dicke
Schicht zu erhalten. Die Nickellegierung hat folgende Zusammensetzung
ι Ni 83%; Cr 9%; B 1,7%; Si 3%; Fe 3%;
C 0,3% . Die Sprühentfernung beträgt 115 mm. Mach dem Abkühlen
wird das Werkstück auf Endmaß abgeschliffen· Es zeigt eine
gute Oberfläche und besonders gute Haftung der Auftragschichtβ
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Claims (1)
- Patentansprüchefi β/ Verfahren zwm Ralver-~Auf tragschweißen von Metallen and Legie-auf eine durch Sandstrahlen vorbereitete vorgewärmte Metallunterlage,, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch dea Pulvers des aufzutragenden. Metalls oder· der aufzutragenden Legierung und von Reduktionsmitteln und Zusätzen eot> Herabsetzwig des Schmelz« Punktes aus einer Entfernung von 50 bis 200 mm mit einer Geschwindigkeit zwischen 100 und 250 m/S auf die auf eine Temperatur zwischen 100 und 65O°C erhitzte Metallunterlage aufgesprüht wird.2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadra'ch gekennzeichnet, daß das Gemisch in Form einer weichen Schnur eingesetzt wirdο ,die durch einen Luftstutzen mit einem öffmangsdwrehmesser zwischen 5 wiä 13 mm mit einem Zerstäubungsdriaclc zwischen 2'und 5 Bar als Pulver versprüht wirdo3 β Verfahren nach Anspruch 1 odei» 2B dadra-ch gelcemiseictoet 9 daß das Metallpulver eine Nickellegierung mit Gehalt an einem oder mehreren der Elemente C, Cr g B9 Si8 Fe8 y, Cu0 M© istο4* Verfahren nach Anspruch 1 od@r> 2e dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver eine !Cobaltlegierung mit einem Sehalt an einem oder, mehreren der Element® C, Ct 8 Mi0 Bp Si8 F@D ¥„ Mo istο5 ο Verfahren nach Ansprach 3» äaetareh gelciSE^seictoet p daß das Metallpulver folgende Gewichtszusammensetzung hat § Mi 71 %i Cr 16,12; B 3,5%? Si 4B5^| Fe 4%l C 0,9%c409820/0 87 66. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver folgende Gewichtszusanimensetzung hat : Hi 83%i Cr 9%i B 1,7%; Si 3%i Pe 3%; C 0,35$ .7. Verfahren nach einem der Ansprüche i-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch des Metallpulvers als Reduktionsmittel und Zusätze zur Herabsetzung des Schmelzpunktes Bor und Silicium enthält.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgesprühte Metall oder die aufgesprühte Legierung und das Metall der Unterlage eine Affinität zu einander besitzen, wodurch beim Aufsprühen eine exotherme Reaktion stattfindet und sich eine Zwischenschicht mit hohem Schmelzpunkt bildet.9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver eine Legierung von Nickel oder Kobalt und die Metallunterlage eine Aluminiumlegierung sind.409820/0876
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