DE2612616A1

DE2612616A1 - Verfahren zum lichtbogen-auftragschweissen

Info

Publication number: DE2612616A1
Application number: DE19762612616
Authority: DE
Inventors: Erik Dr Ing Smars
Original assignee: AGA AB
Current assignee: ESAB GOETEBORG SE AB
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1976-09-30
Also published as: DE2612616C2; JPS51119650A; SE7503422L

Description

8herfahren zurn Lichtbogen-AuftragschvJeissen Die ßrfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lichtbogen-Auftragschweissen mit einer ersten, quer gegen das Werkstück gerichteten nichtabschmelzenden Elektrode, z.B. einer Wolframelektrode eines Flasmabrenners, und mit mindestens zwei das Auftragmittel liefernden abschmelzenden Blektroden, die fortlaufend in den zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und der auf dem Werkstück gebildeten Schweißschmelze brennenden, über die Elektrode und das Werkstück von einer Stromquelle erzeigten Lichtbogen vorgeschoben werden und ebenfalls an eine Stromquelle angeschlossen sind.
Beim Auftragschweissen, insbesondere bein Auftragschweissen von metall wird das letztere häufig in rorm einer abschmelzenden Drahtelektrode zugeführt. Lin bekanntes Verfahren ist das sogen. Lichtbogen-Aufsprühen, bei derll ein Lichtbogen zwischen den Spitzen zweier gegeneinandergerichteter Drahtelektroden aufrechterhalten wird, die fortlaufend gegeneinander vorgeschoben und an ihren Spitzen entsirechend abgesclBnolzen werden, während das geschmolzene letall mittels eines Gas- oder Luftstromes aus einer nahe dem Bereich des Lichtbogens angeordneten Düse nach der zu beschichtenden Oberfläche hin geblasen wird. Hierbei ist es auch bekannt, zwei Drahtelektroden unterschiedlichen metalls oder einer unterschiedlichen etallegierung zu verwenden, um so eine Beschichtung zu erreichen, die aus einer Verbindung der verwendeten beiden Drahtelektroden besteht. Indessen lässt sich auf diese Weise keine einwandfreie Legierung der zugeführten unterschiedlichen Metalle herbeiführen, weil die flüssigen Metalltropfen, die noch unvermischt auf die zu beschichtende, im wesentlichen feste Oberfläche geblasen werden, sich auf dieser Oberfläche ohne eine gegenseitige Verinischung ausbreiten. Die auf diese Weise erzeugte Schicht wird dementsprechend auch als "Pseudo-Legierung" bezeichnet. Ausserdem weist der auf diese Weise erzeugte Überzug eine unerwünschte Porosität auf und wegen der Art der Lichtbogenerzeugung kann keine Lietallverbindung aus laehr als zwei Draht elektro den gewonnen werden. Sofern dem Werkstück ein Fiillstoff ohne das Auftreten einer unerwünschten Porosität zuCefW1rt werden soll, wird auf der Oberfläche des Werkstückes eine Schwelßschnelze erzeugt, die beispielsweise mittels eines zwischen dieser Oberfläche und einer Elektrode erzeugten Lichtbogens, dh. mittels einer elektrischen Lichtbogenschweissung, aufrechterhalten wird. Eine solche Lichtbogenschweissung wird sowohl zum Auftragschweissen, d.h. zum Auftragen einer ijetallschicht, als auch zum Verbinden zweier i;etallteile, d.h. zum Verbindunge- oder Überlappungsschweissen5 verwendet.
Bei einem bekannten Lichtbogen-Schweissverfahren wird der Lichtbogen zwischen einer auf dem Werkstück gebildeten Schweissschmelze und einer nichtabschmelzenden Wolframelektrode erzeugt.
Der Füllstoff wird in Form von zwei in die Schweißschmelze vorgeschobenen Drähten zugeführt, von denen zur Steigerung der Schmelzwärme der eine an den einen Pol und der andere an den anderen Pol einer elektrischen Stromquelle angeschlossen ist (\G-Heissdraht bzw. PLASl\AHeissdraht). Hierbei wird für die beiden Drahtelektroden å jedoch stets das gleiche Material verwendet und der Schmelzvorgang ist so, dass in der Schweißschmelze keine vollständige Vermischung des ijaterlals der beiden Drähte erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu vervollkommnen, dass auf dem zu beschicht enden Werkstück eine wirksame Miscllung der Iletalle oder Ljetallegierungen erzielt wird.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgeniäss dadurch gelöst, dass für wenigstens eine der abschmelzenden Elektroden ein von den übrigen abschmelzenden Elektroden unterschiedliches Metall oder eine unterschiedliche Metallegierung verwendet wird.
Bei einer Durchführung des eingangs genannten Verfahrens mit den vorgenannten abschmelzenden Elektroden ergeben sich von den letzteren aus lediglich kleine Tröpfchen, die sich beim Hineinfallen in die Schmelzschweiße gut vermischen, so dass sich in der Schmelzschweiße eine gleichmässige Legierung aller in den Lichtbogen vorgeschobenen Drahtelektroden ergibt.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die abschmelzenden Elektroden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in den Lichtbogen vorgeschoben, womit sich eine Legierung beliebig unterschiedlichen t'Iischungsverhältnisses erzeugen lässt.
Andere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen: Fig. 1 eine Schemadarstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Auftragschweissen; Fig. 2 und 3 in gleicher Darstellung je eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Auftragschweissen.
Bei der dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden, in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Auftragschweissen ist oberhalb eines Werkstückes 1 ein Plasmabrenner 3 mit einer nichtabschmelzenden Elektrode 2 aus Wolfram angeordnet.
Zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 1 brennt ein Lichtbogen 4 in einem durch den Plasmabrenner 3 in üblicher, nicht besonders dargestellter Weise zugeführten Gas oder Gasgemisch.
Von in Bezug auf den Plasmabrenner 3 gegenüberliegenden Drahtrollen 5 und 6 wird jeweils ein Draht 7 bzw. 8 unterschiedlichen Metalls oder unterschiedlicher Metallegierungen mittels jeweils einer Fördervorrichtung 10 bzw. 9 fortlaufend in den Lichtbogen 4 vorgeschoben, der von einer einerseits an die Elektrode 2 und anderseits an das Werkstück 1 angeschlossenen Stromquelle 11 her erzeugt wird. Eine zweite Stromquelle 12 ist einerseits ebenfalls an die Elektrode 2 und anderseits jeweils über einen Gleitkontakt 13 bzw.
14 an die Drähte 7 und 8 angeschlossen, wobei der Stromkreis von den beien DraSten 7 und 8 zur Elektrode 2 und nach der Stromquelle 12 zurück über den Lichtbogen 4 geschlossen ist.
Die fortlaufend in den Lichtbogen 4 vorgeschobenen Drähte 7 und 8 schmelzen im Lichtbogen entsprechend fortlaufend, wobei die darin entstehenden kleinen Netalltröpfchen in die vom Lichtbogen 4 erzeugte Schweißschmelze herabfallen und sich dabei mit der letzteren innig zu einem Schmelzbad 15 vermischen, welches damit zu einer Legierung aus den Bestandteilen aller in den Lichtbogen 4 zugeführten Drähte wird. Dabei ergibt sich auf dem Werkstück 1 bei dessen entsprechender fortlaufender Relativbewegung gegenüber dem Plasmabrenner 3 ein Schweissauftrag 16 dieser Legierung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die beiden Drähte 7 und 8 dem Lichtbogen 4 mit gleicher Geschwindigkeit zugeführt. Beide Drähte 7 und 8 sind an eine gemeinsame Stromquelle 12 mit gleicher Eingangsspannung angeschlossen, so dass sich der Schweissauftrag 16 mit einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 der zugeführten Drahtmaterialien ergibt. Man kann das Mischungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Materialien der beiden Drähte 7 und 8 jedoch dadurch verändern, dass man die Drähte dem Lichtbogen 4 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zuführt. Damit der gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel langsamer zugeführte Draht 7 im Lichtbogen 4 nicht zu schnell schmilzt, ist in der von der Stromquelle 12 zum Gleitkontakt 13 führenden Zuleitung ein einstellbarer Widerstand 18 angeordnet, mit dessen Hilfe die Schmelztemperatur des Drahtes 7 jeweils in der gewünschten Weise eingestellt werden kann. Im übrigen entspricht die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung vollständig der dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden, wobei die gleichen Teile in Fig. 2 durch die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 gekennzeichnet sind.
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der gegenüber dem Draht 8 ebenfalls mit unterschiedlicher Geschwindigkeit vorschiebbare Draht 7 von einer von der Stromquelle 12 unterschiedlichen eigenen Stromquelle 17 her aufgeheizt wird. Infolgedessen kann die Eingangsspannung der beiden Drähte 7 und 8 von den Stromquellen 12 und 17 her unabhängig voneinander eingestellt werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden dem Lichtbogen 4 jeweils zwei Drähte zugeführt. Bei den beschriebenen Vorrichtungen ist es jedoch auch möglich, dem Lichtbogen 4 drei oder mehr Drähte zuzuführen, die alle aus einem unterschiedlichen Metall oder einer unterschiedlichen Metallegierung bestehen können. Dabei können auch die Vorschubgeschwindigkeiten der einzelnen Drähte jeweils unterschiedlich gewählt werden.
IIan kann auch mehr als eine Stromquelle verwenden und an jede Stromquelle zwei oder mehr Drähte anschliessen. Dabei kann die Eingangsspannung jedes Drahtes in der bereits beschriebenen Weise mittels einstellbarer Widerstände eingestellt werden.
Patentanspruche:

Claims

Patentansprüche 0 Verfahren zum Lichtbogen-Auftragschweissen mit einer ersten, quer gegen das Werkstück gerichteten nichtabschmelzenden Elektrode, z.B. einer Wolframelektrode eines Plasmabrenners, und mit mindestens zwei das Auftragmittel liefernden abschmelzenden Elektroden, die fortlaufend in den zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und der auf dem Werkstück gebildeten Schweißschmelze brennenden, über die Elektrode und das Werkstück von einer Stromquelle erzeugten Lichtbogen vorgeschoben werden und ebenfalls an eine Stromquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eine der abschmelzenden Elektroden (Drähte 7 und 8) ein von den übrigen abschmelzenden Elektroden unterschiedliches Metall oder eine unterschiedliche Metallegierung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschmelzenden Elektroden (Drähte 7 und 8) mit unter sich gleicher Geschwindigkeit in den Lichtbogen (4) vorgeschoben werden (Fig. 1).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschmelzenden Elektroden (Drähte 7 und 8) mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in den Lichtbogen (4) vorgeschoben werden (Fig. 2 und 3).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangespannung zwischen jeder abschmelzenden Elektrode (Draht 7 bzw. 8) und der nichtabschmelzenden Elektrode (2) mittels eines veränderlichen Widerstandes (18) in einem über die nichtabschmelzende Elektrode (2) geführten gemeinsamen Stromkreis der abschmelzenden @@@ktro@en @@rä@te and @@ ein estellt wird (@i@. 2@.

. @@@@@ren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch @ekennsei @net, dass die @@ @@@@@ss@@nn@@@@@ zwischen jeder absch@ek@enden @lektr@de @@raht bzw. @@ und der nichtet-@@@@el@enden Elektrode (2) mittels voneinander etrennter, @@@ch @@@@iusa@ über @ie nichtabs@@@elz@n@e @l@@tr@@@ @@ @fü@@@er @@r@ @@reis @@r @@@@@melze@@@@ @@ektroden (@@ähte @ und @ e@@ @@stellt wird (@@@. @@.

@. @r@@@ren @@@@ den Ans rüchen 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c hnet, @@ss bei einer @erwendung von m@hr als einer Stro@@@elle zum Sch@elzen der abschnelzenden @lektroden und einem Anschluss von @wei @@@@ @ehr abschmelzenden @lektroden an min-@estens eine Stro@quelle die @in@an@ss ann@@@ zu den @ @-sch@elzenden @lektroden @ittels in @edem der zu@eordn@ten @trom@reise @efinllicher @iderstände einvestellt wird.