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Kennwort: Bandauftragsschweißen Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen
einer Überzugsschicht Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen einer Überzugsschicht
auf einen zylindrischen Körper mittels mehrerer gleichzeitig abschmelzender Schweißelektroden
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einer Dreheinrichtung
für den zylindrischen Körper sowie aus einr Schweißoinrichtung mit mehreren Auftragsschweißkörpfen
zur Zuführung der Schweißelektroden zur zylindrischen Körper.
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Aus der DOS 2 131 142 ist ein Verfahren gemäß der obigen Gattung als
bekannt zu entnchmen. Bei diesem Verfahren werden von drei Schweißköpfen gleichzeitig
jeweils eine Auftragsschweißschicht auf die OBerfläche eines Zylinders aufgetsagen.
Dies geschicht dadurch, daß bei stillstehendem Werkstück, die an einer geneinsamen
Schiene angeeordneten Schweißkörpfe in Achslängsrichtung ontlang der Zylinderoberfläche
bewegt werden.
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Wenn nun ein Schweißkopf auf einen vorbestimmten, in Achsrichtung
vorlaufenden Abschnitt eine Schweißlage aufgebracht hat, so wird das Werkstück um
einen gewissen Winkelbetrag gedreht und dann der Schweißkopf wieder in seine Ausgangsstellung
zurücktewegt.
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Bei diesem Verfahren entstehen zwischen den einzelnen Abschnitten
von Auftragsschweißschichten Zwischenräume, die - wenn eine vollständig mit einer
Überzugsschicht versehene Oberfläche gewünscht ist - noch nachträglich aufgefüllt
werden müssen. Andererseits besteht aber auch die Gefahr, daß - wenn der Übergang
von einer Auftragsschweißschicht fließend ist - diese Übergangsschicht oft nicht
gleichmäßig wird und gegebenenfalls eine Nachbearbeitung erforderlich macht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem schnell und vor allem rationell die Oberfläche eines zylindrischen Körpers
mit einer Überzugsschicht, boispielsweise einer Verschleißschicht, versehen werden
kann.
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Die vorstehende Aufgabo wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
der zylindrische Körper während des Auftragsschweißvorrganges kontinulerlich um
seine Rotationsachse gedreht wird, und daß ale Bandelektroden in einem vor bestimmten
Abstand zueinander, spiralförmig auf den zylindrischen Körper aufgeschmolzen werden.
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Da bei dem vorstehendem Verfahren zwei, drei oder noch mehr Schweißköpfe
gleichzeitig in Aktion sind, ist es von Vorteil, um bei der spiralförmigen Aufbringung
der einzelnen, die spätere Überzugsschicht bildenden Auftragsschweißraupen einen
nicht ausgefüllten Zwischenraum oder eine zu große Überlappung zu vermeiden, daß
als Zwischenraum zweier benachbarter Auftragsschweißraupen auf dem Körper etwas
weniger als eine Bandbreite vorgesehen wird.
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Bedirgt durch die Drchung des zylindrischen Körpers und aufgrund der
Relativbewegung zwischen dem Körper und den Bandelektroden während des Schweißvorganges,
ist es zur Brzielung einer gleichmäßigen Überzugsschicht von Vorteil, wenn als Steigung
für die spiralförmig aufgebrachten Auftragsschweißraupen pro Werkstückumdrchung
etwa die Gesamtbreite
aller gleichzeitig abschmelzender Bandelektroden
vorgesehen wird.
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Bei der Auftragsschweißung mittels zweier Bandelektroden beträgt die
Steigung bei einer Werkstückumdrchung de-nach etwa zwei Bandbreiten und bei der
Vorwendung von drei gleichzeitig sbschmelzenden Bandelektroden etwa drei Bandbreiten.
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Es ist selbstverständlich, daß die vorgehend definierte Steigung nicht
exakt als Maßeinheit eine Bardbreite aufweisen muß, da die aufgetragene Schweißraupe
stets breiter ist als die die Schweißraupe bilderde @@@felektrode und außerdem die
erforderliche Überlappung zu berücksichtigen ist.
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Eine Vorrichtung zum Auftrags schweißen ist ebenfalls in der bereits
genannten DOS 2 131 142 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Auftragsschweißköpfe
an einem gemeinsamen Generator angeschlossen. Dieso Schaltungsanordnung ag dann
von Vorteil sein, wenn die Aufbringung der Überzugsschicht mit gleicher Intensität
von allen Auftragsschweißköpfen erfolgt.
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Zur Erzielung einer höheren Auftragsschweißleistung, wobei diese Loistung
durch individuelle Steuerung eines jeden Auftragsschweißkopfes erzielbar ist, wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß jeder Auftragsschweißkopf an einer separaten
Stromguelle angeschlossen ist.
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Dadurch ist es möglich, insbesondere bei nehreren gleichzeitig arbeitenden
Schweißköpfen, mit einzelnen Schweißköpfen durch die separate Steuerung, in deren
Wirkbereich beispielsweise eine stärkere Auftragsschweißschicht auf einen vorgegebenen
Streckenabachnitt auf dem Werkstück anfzubringen.
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Andererseits ist es natürlich, aufgrund eines solchen separaten Anschlußes
der Schweißköpfe an eine sigene Stromquele
auch möglich, einzelne
Auftragsschweißköpfe während des Schweißvorganges auszuschalten und nur mit den
restlichen, in Betrieb sich befindenden Schweißköpfen eine Auftragsschweißschicht,
vorbestimmter Größe auf das Werkstück aufzubringen.
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Insbesondere bei einer. vollständigen Beschichtung einer Werkstückoberfläche
ist es erforderlich, daß der Übergang von einer Auftragaschweißraupe zur anderen
homogen erfolgt. Diese Forderung wird gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag dadurch
orhalten, daß die Auftragsschweiß köpfe während des Schweißvorganges untereinander
starr verbunden sind. Dadurch wird stets des gleiche Abstand zwischen den Auftragsschweißköpfen
erhalten, wodurch eine gleichfömige, von mehreren Schweißköpfen erzeugte Auftragschweißschicht
gewährleistet ist.
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Die nachstchende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Auftragsschweißvorrichtung mit der das erfindungsgemäße Verfshren durchführbar ist,
dicht im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung der weiteren Krläuterung: Es
zeigen: Fig. 1 elne vereinfachte Darstellung einer Auftragsschweißvorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung
dreier gleichzeitig auf ein Werkstück aufgebrachter Schweißraupen und sig. 3 die
erfindungsgemäße Anordnung zweier Schweißraupen auf einem Werkstück.
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Figur 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Auftragsschweißvorrichtung
10, mittels der ein Werkstück, z.B. ein Behälterscliuß 12, mit eIner Überzugsschicht
14,
welche beispielsweise den behälter vor Korrosion der dergleichen
schützen soll, versehen wird.
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Das Zu beschichtende Wer stück 12, wird von einer Dreheinrichtung
16 in einer Lagerung 18 gehalten (in Fig.1 links) und dient (16) gleichzeitig auch
als Verbindung zu einen Antriebsaggregat 20, durch welches das zylindrische Werkstück
12 während des Auftragsschweißvorgan ges um seine Rotationsachse 22 in Pfeilrichtung
P gedreht wird.
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Zum Aufbringen der Überzugsschicht 14 sind im Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 drei Auferagsschweiß@pfe 24, 26 und 28 vorgesehen. Jedem dieser Schweißköpfe
wird von einer (nicht daugestellten) Vorratsquelle eine Bandelcktrode 24a, 26a und
28a zugeführt, durch welche in noch zu beschreibender Weise, jeweils eine etwa der
Elektrodenbandbreite entsprechende Auftragsschweißschicht auf das zylindrische Werkstück
12 aufgobracht wird Jeder der drei Auftragsschweißköpfe, 24, 26 und 28 ist über
eine eigene Leitung 30 mit einer separaten Stromquelle 24b, bzw. 26b, bzw. 28b verbunden.
Im Ausführungsboispiel ist als Stromquelle ein Generstor vorgesehen. Furch die Verwendung
einer eigenen Strexquelle 24b, 26b, 28b für jeden der Auftragsschweißköpfe ist es
möglich, eines oder mehrere der Schweißköpfe individuel ohno Beeinflußung der anderen
Schweißköpf e zu steuern.
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Wie Fig.1 weiterhin noch zeigt, sind die Auftragsschweißköpfe 24,
26 und 23 untereinander starr verbunden, und zwar über eine gereinsame Malteschiene
32, welche an einer an sich bekannten und der Einfachheithalber nicht dargestellten
Verschiebeeinrichtung, (Pfeil V) angeordnet ist.
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Die Auftragsschweißköpfe sind im gleicher Abstand zueinander auf der
halteschiene 32 fest angeordnet. Die starre Verbindung
der Auftragsschweißköpfe
mit der Halteschiene ist nur während des Schweißvorganges erforderlich. Die Schweißköpfe
lassen sich gegeneinander durch einen Feineinstellungsmcchsnismus verschieben, um
unterschiedliche Steigungen und Bandbreiten erhalten zu können.
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Der Antrieb für die Verschiebeeinrichtung (Pfeil V) der Auftagsschweißköpfe
24, 26 und 28 und das Antriebsaggregat 20 zur Drehung des zylindrischen Werkstückes
12 sind miteinander gekoppelt, um einen synchronen Ablauf der beiden Bowegungen
- Verschiebung der Auftragsschwißköpfe in axialer Richtung und parallel zum Werstück
sowie Rotation des Werstückes - zu erlargen, was erforderlich ist, un eine einwandfreie
Überzugsschicht zu erzielen.
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Die Kopplung der beiden Antriebe ist nicht unbedingt arforderlich,
da oft auch bei derartigen Vorrichtungen getrenntee Antriebe Verwendung finden,
deren Geschwindigkeiten jedoch a£-einander abgestimmt sind.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 10 dient dazu,
aufgrund der erfindungsgemäßen gegenseitigen Anordnung der Bandelektroden den Auftragsschweißvorgang
zu beschleunigen, d.h. mehr Auftragsmaterial in der gleichen Zeit als bisher auf
ein Werkstück auf zubringen (:Er höhung der Flächonleistung).
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Die am Antriebssgregat 20 eingestellte Werkstückdrchzahl.
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(Auftragsschweißgeschwinßigkeit) richtet sich u.a. nach der Dicke
der aufzutragenden Überzugsschicht, der Stromstärke, mit welcher die Bandelektroden
aufgeschmolzen werden und auch nach der Breite der Bandelektroden.
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Die Verschiebegeschwindigkeit mit welcher die Aujftragsschweiß köpfe
parallel zur Rotationsachse 22 längs verschoben werden, Ist so gewählt, daß bei
einer Umdrehung des zylindrischen Werkstückes 12 bei der Verwendung von drei Anftragsschweißköpfen
gemäß Fig. 1, diese etwa um drei Bandbreiten verschoben werden. Dies entspricht
somit auch gleichzeitig der Steigung
der - bedingt durch die beiden
Bewegungsabläufe - spiralförmig aufgebrachten Auftragsschweißraupen bei einer Umdrehung.
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In Fig. 2 ist die Entstehung einer Überzugsschicht 14 durch drei Auftragsschweißköpfe
verenfacht dargestellt. Die Köpfe der Bandelektroden 24a, 26a, 28a schmelzen in
geleichen Abstand (eine Bandbreite Zwischenraum) voneinander ab.
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Durch die langsame Rotation des Werkstückes 12, verbunden mit der
Längsverschiebung der Auftragsschweißköpfe, bilden sich auf der Mantelfläche des
zylindrischen Werstückes spiralförmige Auftrapsschweißraupen 14a, 14b, 14c, die
bei Verfahrensbeginn nach eine Bandbreite (oder auch eine Schweißraupenbreite) Zwischenraum
aufweisen. Erst wenn das Werkstück seine zweite Umdrehung beginnt, erfolgt die Auffüllung
der bisherigen leeren Zwischenräume, durch den oder die benachbarten Bandelektroden,
welche nunmehr aufgrund der spiralförmigen Auforingung in diesen Zwischenräumen
unter Bildung einer Schweißraupe ebschmelzen.
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Dieses Auftragsverfahren wird solange fortgesetzt, bis die gesamte
Werkstückobarfläche beschichtet ist. Um mit der Auftragsachweißung oxakt und vor
allem lückenlos am Werkstückanfang beginnen und ebenso OYaift auch am anderen Zylinderende
den Auftragsschweißvorgang beenden zu können, werden erfindungsgemäß an beiden Stirnenden
des Werkstückes sogensente Ringsanschetten 34 angeordnet, die nach Beendigung der
Auftragsschweißung wieder entfernt werden können.
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Aufgrund dieser Manschettenordnung kapp in vorteilhafter Weise die
Auftragsschweißschicht direkt bis an beide Werkstückenden aufgebracht werden und
es ist kein nachträglicher Auftrag von Schweißmaterial erforderlich, wie dies sonst
oft der Fall ist.
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Aus Fig. 3 ist die Verwendung zweier Auftregsschweißköpfe 24, 26 zum
Auftragsschweißen von zwei Bandelektroden 24a bzw.
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2Ga zu entnehmen. In diesem Falle beträgt die Steigun- der aufgetragenen
Schweißraupen 14a, 14b ca. zwei Bandbreiten pro Werkstückundrehung.
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Es ist selbstverständlich und liegt im Rahmen der Erfindung, anstelle
von zwei oder drei Auftragsschweißlöpfen noch mehr Schweißköpfe zum Auftragsschweißon
zu Verwenden, was beispielsweise bei extrem großen Werkstücken zweckmäßig ist.
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Das erfindungsgemäße Auftragsschweißverfahren eignet sich nicht nur
für Unterpulver sondern ist auch mit Schutzgas denkbar. Darüberbinaus wird das Auftragsschweißverfahren
nicht nur zur Beschichter der Oberfläche eines Werkstückes sondern in vorteilhafter
Weise gleichfalls sur Beschichtung der Indenwandung des zylindrischen Körpers verwendet
(z.B.
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bei einem. Rohr).
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Um während des Auftragsschweißens an Innenoberflächen von zylindr-schen
Rohren oder Behälterschüssen zu verhindern, daß größere Schlackteile in den Arbeitsbereich
der Auftragsschweißköpfe gelangen, ist es vorteilhaft, insbesondere bei der Beschichtung
von Behälterschüssen, eine Auffaugsvorrichtung vorzusehen, welche die bei der Werkstückdrehung
abfellenden Schlacken aufsammelt und von der Schweißstelle wegfördert. Statt Bandelektroden
können auch Drahtelektroden verwendet werden. Wenn mit Drahtelektroden breitere
Auftragsschweiß raupen erzeugt werden sollen, führen die einzelnen Drahtköpfe pendalnde
Bewegungen aus.
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Durch des erfindungsgemäße, vorstehend beschriebene Verb fahrer kann,
de nach Anzahl der Schweißköpfe eine Vervielfachung der Auftragsschweißleistung
gegenüber bisher erzielt werden.
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Darüberhinaus sind keine speziellen Auftragsschweißköpfe erforderlich,
sondern es können nach einen Baukastensystem übliche Schweißköpfe für jeweils eine
Bandelcktrode miteinender verbunden werden.
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Im vorstehenden Ausführungsbeispiel ist das Auftragsschweißvorfahren
von zylindrischen Köopern beschrieben. Es ist selbstverständlich und liegt in vorteilhefter
Weise im Rahmen der Erfindung, anstelle von zylindrischen Körpern auch ebene Werkstücke,
wie z.B. kreisrunde Platten zu beschichten. Bei einer Auftragung der Scheißraupen
auf solche Platten, werden die Bandköpfe bei einer Umdrehung des Werkstückes (Platte)
ebenfalls um den gleichen Betrag entsprechend der Steigung beim zylindrischen Körper
erfindungsgemäß verschoben und zwar in der Regl von außen beginnend nach innen in
Richtung zur Drehachse des Werkstückes zu. Anstelle der icontinuierlichen Verschiebung
der Bandköpfe während der Werkstückdrchung ist es vorzugsweise auch möglich, die
Ban@@öpfe nicht zu verschieben und nach jeder Werkstück@@@chung, bei stilis@@he@-dem
Werkwstück die Bandköpfe um das entsprechende Maß zu verschieben und dann eine weitere
kreisringförmige Schweißlage aufzubringen.