DE2815925C2

DE2815925C2 - Verfahren zum Auftragsschweißen von Material auf die Verschleißflächen von Kurbelwellen

Info

Publication number: DE2815925C2
Application number: DE2815925A
Authority: DE
Inventors: Dieter 5063 Overath Feuer
Original assignee: Individual
Current assignee: FEUER, DIETER, 5063 OVERATH, DE
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1986-09-25
Also published as: DE2815925A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen von Material auf die Verschleißflächen von Kurbelwellen mit einem Gestell, mit in diesem gehaltenen einstellbaren Endlagerungen zur Aufnahme der Kurbelwelle, mit einem Antrieb zum Drehen der Kurbelwelle und mit einem Schweißkopf.

In Verbrennungskraftmaschinen gehören die Kurbelwellen zu den am stärksten belasteten Teilen. Trotz der Fortschritte auf dem Gebiet ihrer Herstellung treten an ihren Kurbel- und Lagerzapfen immer wieder Oberflächenschäden auf. Es handelt sich um normalen Abrieb, der zu starkem Untermaß führt, oder sogar um Risse. Besonders solche Risse müssen schnell beseitigt werden. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß die Kurbelwelle insgesamt und unter Umständen auch der ganze Motor zerstört wird.

Die Kurbelwelle stellt in der Regel den teuersten Motorteil dar. Daher wurden schon zahlreiche Verfahren zu ihrer Überholung und zum Regenerieren ihrer beschädigten Oberfläche entwickelt.

Ein bekanntes Verfahren ist das Hartverchromen. Das Hartverchromen hat den Nachteil, daß nur dünne Chromschichten aufgetragen werden können. Bei zu starkem Auftrag besteht die Gefahr, daß die harten und spröden Schichten abblättern.

Auch ist die Dauerwechselfestigkeit gering. Kurbelwellen mit tiefen Rissen und starkem Verschleiß lassen sich daher nicht durch Hartverchromep. regenerieren.

Ein zweites bekanntes Regenerationsverfahren ist das Metallspritzen. Die Gefahr von Sprödbruch wie beim Hartverchromen besteht nicht. Jedoch liegt die Scherfestigkeit sehr niedrig. Daher muß die Kurbelwel-Ie vor dem Aufspritzen sehr sorgfältig vorbereitet werden. Trotzdem brechen die regenerierten Flächen bei hoher Belastung häufig aus, und die Kurbelwelle wird erneut unbrauchbar.
Als drittes Regenerationsverfahren hat sich das Schweißen unter Schutzgas herausgestellt In der Praxis, besonders in den USA, wird es jedoch überwiegend zum Regenerieren von Kurbelwellen aus Guß und aus ungehärtetem Stahl verwendet. Die sich bei diesem Schweißverfahren ergebende geringe Härte ist daher ohne Bedeutung.

Bekannt ist auch eine Auftragssrhweißvorrichtung (DE-OS 21 35 149), bei der Schweißelektroden auf einem Schweißwagen angeordnet sind. Der Schweißwagen und das Werkstück sind gegeneinander verschiebbar. Dabei wird nach dem UP-Schweißverfahren unter vollständiger Schlackenabdeckung gearbeitet Bekannt ist es weiter, bei Ausbesserungsschweißungen an Kurbelwellen (H. A. Horn: Ausbesserungsschweißungen an stählernen Werkstücken, Schweißen und Schneiden, Jahrgang 1 (1949), Heft 12, Seiten 207 bis 211) diese vor dem Schweißen vorzuwärmen und anschließend zu glühen, damit sie von Spannungen frei wird.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen von Ausbesserungsschweißungen an Kurbelwellen so auszubilden, daß die Schweißungen eine ausreichende Härte und eine hohe Rißsicherheit erhalten. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vor, daß der Schweißkopf auf einer Nachlaufeinrichtung gehalten und diese im Gestell verschiebbar geführt ist und die Nachlaufeinrichtung im Betrieb der Bewegung des zu regenerierenden Kurbelwellenoberflächenabschnittes folgend die Schweißspitze in engem Abstand an der Kurbelwellenoberfläche entlangführt. Dies bewirkt, daß die Schweißspitze des Schweißkopfes sämtlichen Bewegungen riss zu regenerierenden Kurbelwellenoberflächenabschnittes folgt. Das Schweißmaterial wird aus kurzem konstanten Abstand aufgetragen. Dies führt zu einer hohen Güte des erzielten Schweißauftrages.

Dabei ist die Nachlaufeinrichtung in einer zweckmäßigen Ausgestaltung in ihrer Höhe motorisch verstellbar. Im einzelnen enthält die Nachlaufeinrichtung eine in den Seitenwänden des Maschinengestells der Schweißmaschine drehbar gelagerte Vierkantwelle, einen Laufwagen, der auf der Vierkantwelle gehalten ist, und einen Kreuzschlitten, der seinerseits auf dem Laufwagen geführt ist und den Schweißkopf trägt.

Der Schweißkopf ist in seiner Höhe vorzugsweise mit einem Getriebemotor verstellbar. Mit einer pneumatischen Einrichtung wird er in seine Betriebsstellung eingerückt.

Vor dem Einsetzen der Kurbelwelle in die Vorrichtung wird deren Oberfläche in einem Rißprüfgerät auf das Vorhandensein von Rissen überprüft und vorhandene Risse werden durch Schleifen abgetragen. Bei dem sich anschließenden Schweißen wird das Schweißmaterial in Form eines Schweißdrahtes mit besonderer Zusammensetzung aufgetragen. In manchen Fällen wird das Schweißmaterial in mehreren Lagen mit jeweils zunehmender Härte aufgetragen. Vor dem Auftragen des Schweißmaterials empfiehlt es sich, die zu regenerierenden Oberflächenabschnitte in an sich bekannter Weise

auf cirka 250° vorzuwärmen. Nach dem Aufschweißen empfiehlt sich ein Richten der Kurbelwelle in noch warmem Zustand. Dabei wird die Kurbelwelle partiell nur an denjenigen Stellen, die einen Schlag oder eine Exzentrizität aufweisen, gerichtet.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Schweißvorrichtung wird die Erfindung nun weiter erläutert. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine Seitenansicht der Schweißvorrichtung und F i g. 2 eine Ansicht von vorne.

Die Zeichnung zeigt die Pulverfüllvorrichtung 1, den Getriebemotor 2 für den Vorschub des Schweißdrahtes und den verstellbaren Anschlag 3 für den Brenner. Die Höhenverstellung des Brenners ist mit 4 bezeichnet. Der Schweißdraht läuft von einer Drahtspule 5 ab. Die Schweißspitze ist mit 6 bezeichnet In F i g. 1 sind in ausgezogenen und in strichpunktierten Linien zwei verschiedene Lagen der Schweißspitze 6 dargestellt. Zu der erfindungswesentlichen Nachlaufeinrichtung gehören deren Einstellung 7 und das Antriebslager 8. Die Betriebsspannungsversorgung ist mit 9 bezeichnet. Im unteren Teil des Maschinengestells befindet sich der Getriebemotor 10 für den Schweißschlitten. Die Kupplung für das Drehfutter ist mit 11 und das Drehfutter selbst mit 12 bezeichnet Die Nachlaufeinrichtung selbst ist in F i g. 2 mit 13 bezeichnet. Eine Anzeigevorrichtung für die Nachlaufeinrichtung trägt das Bezugszeichen 14. Eines der beiden einstellbaren Endlager für die Kurbelwelle ist in F i g. 2 eingezeichnet und mit 15 bezeichnet. Das in F i g. 2 sichtbare Maschinengestell trägt noch das Bezugszeichen 16 und der in diesem angeordnete Schaltkasten das Bezugszeichen 17.

Die Kurbelwelle wird, nachdem sie auf dem Rißprüfgerät geprüft, durch Schleifen vorbehandelt und gereinigt wurde, in die Schweißvorrichtung eingespannt. Der Hub wird gemessen und am Schweißkopf elektromotorisch eingestellt. Zum Erhöhen der Rißsicherheit wird der zu schweißende Zapfen mit einem Schweiß- oder Ringbrenner auf cirka 25O⁰C vorgewärmt. Zuerst wird dann der Radius mit einem weichen Schweißdraht aufgefüllt. Anschließend wird die Lauffläche mit einem harten Schweißdraht aufgeschweißt. In Abhängigkeit von der aufzutragenden Materialmenge wird der Schweißdraht in einer oder mehreren Lagen aufgeschweißt. Um ein Zuschweißen der Ölbohrungen zu verhindern, werden diese mit einem elektrisch nicht leitenden Zement verschlossen. Dieser wird später ausgebohrt. Nach dem Schweißen wird die Kurbelwelle in noch warmem Zustand in die Richteinrichtung eingespannt und dort so gerichtet, daß der Schlag auf den Hauptlagern 0,1 mm nicht übersteigt. Im nächsten Arbeitsgang wird die Kurbelwelle auf der Entspannungsanlage befestigt. Der oder die geschweißten Zapfen werden mit einem Schweiß- oder Ringbrenner auf cirka 480° angelassen. Ein langsames Erkalten über einen Zeitraum von cirka 15 Minuten wird durch Einwickeln des aufgeheizten Zapfens in Wärmematten erreicht. Nach weiteren fünf bis sechs Stunden wird der regenerierte Zapfen auf einer Schleifmaschine auf Maß geschliffen. Die Ölbohrungen werden aufgebohrt, die Kurbelwelle wird weiter poliert und noch einmal auf Risse geprüft und anschließend fertig geschliffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auftragsschweißen von Material auf die Verschleißflächen von Kurbelwellen mit einem Gestell, mit in diesem gehaltenen einstellbaren Endlagerungen zur Aufnahme der Kurbelwelle, mit einem Antrieb zum Drehen der Kurbelwelle und mit einem Schweißkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (1 bis 6) auf einer Nachlaufeinrichtung (13) gehalten und diese im Gestell (16) verschiebbar geführt ist und die Nachlaufeinrichtung (13) im Betrieb der Bewegung des zu regenerierenden Kurbelwellenoberflächenabschnittes folgend die Schweißspitze (6) in engem Abstand an der Kurbelwellenoberflächen entlangführt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufeinrichtung (13) in ihrer Höhe motorisch verstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufeinrichtung (13) eine in den Seitenwänden des Gestells (16) drehbar gelagerte Vierkantwellen enthält, ein Laufwagen auf der Vierkantwelle gehalten ist, auf dem Laufwagen ein Kreuzschlitten und auf dem Kreuzschlitten der Schweißkopf (1 bis 6) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (1 bis 6) in der Höhe verstellbar ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (1 bis 6) mit einem Getriebemotor verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (1 bis 6) mit einer pneumatischen Einrichtung in seine Betriebsstellung einrückbar ist.