DE3011648C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Fleckflämmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fleckflämmen der Oberfläche eines metallischen Werkstücks, bei dem in einem Bereich des Werkstücks, der eine gegenüber dem gewünschten Flämmschnitt geringere Breite aufweist, ein Hilfsschniel/.bad erzeugt, das Hilfsschmclzbad mittels eines Ausbreitsauerstoffstroms ausgebreitet und durch Aufblasen eines Fiämmsaucrsiofl'siroms der Flämmschnitt ausgeführt wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Flämmschnitte werden üblicherweise dadurch eingeleitet, daß zunächst ein Streifen auf der Werkstückoberfläche auf ein·.: Sauerstoffzündtemperatur erhitzt wird. Die 3rcilc des Streifens ist normalerweise gleich der Breite des gewünschten Flämmschnitts. Ein Flämmsauerstoffstrom wird dann auf den vorgeheizten Streifen aufgeblasen, und es erfolgt eine Relativbewegung zwischen Flämmsauersloffstrom und Werkstück, wodurch der Flämmschniu ausgebildet wird. Während der Vorheizphase, die 20 s oder mehr dauern kann, darf keine Relativbewegung zwischen Werkstück und Flämmvorrichtung stattfinden, weil dies ein Vorheizen des Streifens auf die erforderliche Temperatur verhindern würde. Diese Zeitspanne, während deren keine Relativbewegung stattfinden darf, macht solche konventionellen Starts für das Fleckflämmen von einzelnen Fehlern unpraktisch. Der Zwang, die Relativbewegung für das Vorheizen häufig zu unterbrechen, macht nämlich den Flcckflänimvorgang übermäßig lang, wenn mehrere Fehler auszuflämmen sind. Sind ferner mehrere Flämmeinheiten nebeneinander angeordnet, um gemeinsam über die Werkstückoberfläche hinweggeführt zu werden, würde eine Unterbrechung der Relativbewegung zum Durchführen eines Starts einer Einheit, während eine andere Einheit einen Flämmschnitt ausführt, zur Folge haben, daß der Flämmsauerstoffstrom der den Flämmschnitt bewirkenden Einheit während des relativen Stillstands eine unzulässig tiefe Furche in das Werkstück einbrennt.

Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen zum augenblicklichen Einleiten einer Flämmreaktion oder Anhalten für das Vorheizen bekannt (US-PS 39 91985, 39 66 503 und 40 38 108). Diese machen jedoch relativ kostspielige und komplizierte Anlagenteile wie eine Drahtvorschubeinrichtung (US-PS 39 91985 und 39 66 503) oder eine Lascranordnung (US-PS 40 38 108) notwendig. Außerdem muß eine neue Reaktion für jeden einzelnen Flämmschnitt gestartet werden, was einen häufigen Betrieb der Drahtvorschubeinrichtung oder der Laseranordnung fordert.

Des weiteren ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 24 24 541), bei dem in einer ersten Phase eine Vorheizung und möglicherweise fiin Schmelzen von Material in einem Brennfleck oder einer Brennzone am Anfang des auszuflämmenden Oberflächenlchlers, gegebenenfalls in Kombination mit der Abscheidung einer bestimmten Füllstoffmenge erfolgen. In einer davon zeitlich und räumlich getrennten zweiten Phase wird geschmolzenes Material im Bereich des Hrcnnflecks oder der Brennzone chemisch verbrannt; die Brennfläche wird über ein bestimmte.; Gebiet des Werkstücks ausgedehnt. In einer dritten, wiederum zeitlich und räumlich getrennten Phase erfolgt das eigentliehe Flammen. Die erste Phase kann dabei auf verschiedenartige Weise durchgeführt werden, beispielsweise indem der Brennfleck oder die Brennzone an der Stelle, an welcher der Verbrennungsvorgang erfolgen soll, mittels einer oder mehrerer, vorzugsweise mit Acetylen und Sauerstoff gebildeter Brenngasflammen auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um den thermochemischen Vcrbrennungsvorgang in dem Augenblick beginnen zu lassen, in dem im Verlauf der zweiten Phase reiner Sauerstoff in Richtung auf den Brennfleck oder die Brennzone strömt. Weitere Verfahrensvarianten der ersten Phase sehen die Zuführung von Füllstoff und/oder die Unterhaltung von elektrischen Lichtbögen und/oder den Einsatz von Plasmabrennern vor. Dabei

wird ein Hilfsschmelzbad ausgebildet, wenn Füllstoff zugeführt und mittels der Brenngasflamme, des elektrischen Lichtbogens oder des Plasmabrenners gegebenenfalls zusammen mit Werkstoff der Werkstückoberfläche aufgeschmolzen wird. Sofern in der ersten Phase nur ein Vorheizen mittels Brenngasflamme auf e:ine Temperatur erfolgt, die ausreicht, um den ihermochcmischen Verbrennungsvorgang in der anschließenden zweiten Phase beginnen zu lassen, werden keine wirtschaftlich befriedigenden Flcekflämmgcschwindigkciten erzielt. Soweit das bekannte Verfahren dagegen in der ersten Phase die Ausbildung eines Hilfsschmclzbades vorsieht, sind kostspielige, komplizierte und störanfällige Zusatzmaßnahmen, wie die Zufuhr von Füllstoff und die Ausbildung von elektrischen Lichtbogen oder Plasmalichtbögen, notwendig.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das einerseits ein unterbrechungsfreies Fleckflämmen mil relativ hoher Vorschubgeschwindigkeit erlaubt, andererseits aber ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen oder -vorrichtungen, wie Drahtvorschubeinrichtungcn, Lichtbögen oder Laseranordnungen, auskommt.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Ausbilden des Hilfssehmclzbades ein Hilfsschnitt von im Vergleich zum gewünschten Flämmschnitt kleinerer Breite kontinuierlich ausgeführt wird, indem ein Hilfssauerstoffstrom auf einen sich mindestens auf Sauerstoff/.ündtemperatur befindlichen Werkstückbereich aufgeblasen wird.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß ein auf einfache Weise mittels eines Hilfssauerstoffstroms ausgebildeter schmaler Hilfsschnitt auf der Oberfläche eines sich mit normaler Flämmgesehwindigkcit bewegenden Werkstücks durch Aufblasen des Ausbreitsauerstoffstroms plötzlich auf die volle Breite eines gewünschten Flämmschnitts ausgebreitet werden kann. Der entlang einer vorbestimmten Bahn auf der Werkstückoberfläche verlaufende Hilfsschnitt ist schmai und flach, so daß nur sehr wenig Metall verlorengeht und der Hilfsschniit nicht selbst zu einem Obcrflächenfehler wird. Bei dem Ausbreitsaucrstoffstrom handelt es sich um einen Sauerstoffstrom, dessen Intensität größer als diejenige des jeweils verwendeten Flämmsauerstoffstroms ist. Die Breite des Hilfssauerstoffstroms ist erheblich geringer als die Breite des gewünschten Flämmschnitts.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Flämmvorrichtung nach der Erfindung, mittels deren ein Hilfsschnitt kontinuierlich ausführbar und plötzlich auf eine vorbestimmte Breite ausweitbar ist,

Fig. IA eine Teilstirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie M-M,

F i g. 2 eine Teiistirnansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 entlang der Linie 2-2,

Fig.3 die Ausführung von Fleckflämmschnitten auf der Oberfläche eines Werkstücks unter Verwendung der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2,

Fig.4 bis 6 abgewandelte Au.sführungsfornien der Flämmvorrichtung mit Hilfsschniudüse.

Fig.7 erfindungsgemäö ausgeführte Fleckflämmschnitte unter Verwendung von mehreren in einer Gruppe Seile an Seite angeordneten Flämmeinheiten,

F i g. 8 Gruppcnfläminschnittc, die mittels einer erfindungsgemäßen Flämmaschine hergestellt sind, die für einen minimalen Sauerstoff- und Brenngasverbrauch programmiert ist,

Fig.9 eine Teilbaugruppe, mittels deren eine konventionelle Fläinmvorrichliing zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung nachrüstbar ist, und Fig. 10 schematisch eine lhermochemische Hilfssaucrstoffreaktion auf der Oberfläche eines metallischen Werkstücks entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.

In den F i g. I und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsforni der vorliegenden Flämmvorrichtung veranschaulicht. Typischerweise besteht eine Flämmeinhcii U aus einem Kopf 1, einem Schuh 2, einem oberen Vorheizblock 3 und einem unteren Vorheizblock 4. Eine schlitzförmige Flämmdüsc 9, aus der ein flächiger Strom von Flämmsaucrstoff ausgetragen wird, wird von der Obcrseite 7 des unteren Vorheizblockcs und der in Abstand darüberliegcnden Unterseite 8 des oberen Vorhcizblokkes 3 gebildet. Der Schuh 2 läuft auf der Oberfläche des Werkstücks W und hält konstante Abstände zwischen der Werkstückoberfläche und der Flämmeinhcit t/aufrecht. Sauerstoff und Brenngas werden der Flämmeinheit Uüber Zuleitungen 5 bzw. 6 zugeführt: sie gelangen dann über konventionelle Kanäle und Stromregeleinrichtungen (die nicht vollständig dargestellt sind) zu den verschiedenen Düsen. Reihen von Auslässen 10 und 16

jo (F i g. 2) im oberen Vorheizblock 3 geben Brenngas bzw. Sauerstoff ab. Aus einer Reihe von Auslassen 11 im unteren Vorhcizblock 4 tritt Brenngas aus.

Über eine Leitung C₁, gelangt Sauerstoff zu einer Hilfsschniudüse 14 (F i g. 2), aus der ein schmaler Hilfs-

j5 saucrstoffstrom zur Ausbildung eines Hilfsschnittes austritt. Die Hilfsschnittdüse 14 befindet sich innerhalb der schlitzförmigen Flämmsauerstoffdüse 9. Über eine Leitung C wird Sauerstoff den Teilen der schlitzförmigen Flämmsauersloffdüsc 9 zugeführt, die außerhalb der Hilfsschniudüse 14 liegen. Über Ventile V₁ und V_t werden die Durchflußmengen des Hilfssauerstoffs b/w. des Flämmsauerstoffs gesteuert. Der Flämmeinhcit kann Sauerstoff über mehr als eine Zuleitung zugeführt werden: die Ventile V_t und V₄ können extern bezüglich der

4^r> Flämmeinheit angeordnet sein.

Aus einem Brenner 12 tritt ein AusbreitsauerstoffslroiTi aus, um den mittels der Düse 14 ausgebildeten Hilfsschnitt auf die für einen Flämmschnitt erwünschte Breite auszubreiten. Bei dieser Ausführungsform ist der

so Brenner 12 außerhalb der Flämmeinheit LJ montiert; er ist beispielsweise über einen Büge! 80 an dem Kopf ! angebracht.

Unter dem Begriff »Formfaktor« einer ebenen geometrischen Figur wird vorliegend das Verhältnis zwisehen dem Quadrat des Umfangs der Figur und der Fläche der Figur verstanden. Für einen Kreis ist beispielsweise der · Formfaktor sr²tP dividiert durch 0,25 fT<f, das heißt 4 π. Aus den nachstehend diskutierten Gründen sollte der aus dem Brenner 12 austretende

bo Ausbreitsauerstoffstrom senkrecht zu seiner Mittelachse eine solche Querschnitisform haben, daß sein Formfaktor zwischen 4 π und 25 liegt, wobei 4 .τ der bevorzugte Wert ist. Dementsprechend sollte die Auslaßöffnung 70 des Brenners 12 einen Formfaktor von 4 sr bis

h^r, 25 und vorzugsweise einen Formfaktor von 4 λ-haben.

Die Verlängerung 72 der Mittelachse 71 des Brenners 12 liegt in einer F.bcnc. die senkrecht zu der Oberfläche des Werkstücks IV steht und vorzugsweise parallel zu

der Richtung der Flämmbcwcgung (Pfeil A in den Fig. I und 10) liegt. Die Verlängerung 72 bildet vorzugsweise mit der Werkslückoberfläche einen spitzen Winkel rx von etwa 30" bis 80". Besonders günstig sind Werte zwischen etwa 50° und 60". Dementsprechend ^r, hat die Mittelachse des Ausbreiisauerstoffstroms (die mit der Verlängerung 72 im wesentlichen zusammenfällt) ebenfalls einen Winkel von etwa 30" bis 80" (vorzugsweise 50° bis 60°) mit Bezug auf die Werkstückoberfläche.

Die Verlängerung 77 der Mittelachse 76 der HiITsschnittdiise 14 liegt in einer Ebene, die senkrecht zu der Oberfläche des Werkstücks IVund parallel zu der Richtung der Flämmbewegung verläuft. Sie bildet vorzugsweise mit der Werkstückoberfläche einen spitzen Win- r> kel/fzwischen etwa 15" und 80"; besonders günstig sind Werte von 30" bis 35". Entsprechend bildet die Mittelachse des schmalen llilfssauersioffsiroms (die mit der Verlängerung 77 im wesentlichen zusammenfällt) mit der Werkstückoberfläche gleichfalls einen Winkel von etwa 15° bis 80° und vorzugsweise von 30" bis 35". Die Verlängerung 72 der Mittelachse 71 des Brenners 12 liegt vorzugsweise im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Verlängerung 77 der Mittelachse 76der Hilfsschnittdüse 14. Vorzugsweise fällt die Ebene, in welcher die Mittelachse des Ausbreitsauerstoffstroms und des Hilfssauerstoffstroms liegen, im wesentlichen mit einer Ebene zusammen, welche die Quermittellinie C-C der schlitzförmigen Düse 9 enthält (F i g. 2). Der obere Vorheizblock 3 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß er in jo bekannter Weise (US-PS 41 15 154) eine nachvermischte Vorheizflamme erzeugt.

Die Funktionsweise der Vorrichtung läßt sich am besten an Hand der F i g. 3 verstehen, die typische Flcckflämmschnitte 23, 25 zeigt welche auf der Werkstück- r> oberfläche mittels der in den Fig. I und 2 veranschaulichten Vorrichtung ausgeführt wurden. Dazu wird das Ende 20 des Werkstücks W mit der Flämmeinheit U ausgerichtet (wobei die Flämnicinheii an dem in F i g. 3 rechten Ende des Werkstücks steht). Für dieses Ausrichten wird die Relativbewegung zwischen Werkstück und Fiämmeinheit für das erste und einzige Mal während des Fleckflämmprozesses unterbrochen. Brenngas und Sauerstoffgas werden aus den Auslassen 10 und 16 ausgetragen und entzündet Es wird eine Vorheizflamme gebildet, die auf eine schmale Zone 21 am Ende 20 des Werkstücks auftrifft. Die Flamme heizt den Bereich 21 (Pin Fig. 1) auf mindestens seine Sauersioff/.ündtemperatur und vorzugsweise seine Schmelztemperatur vor. Dann läßt man durch icilwciscs öffnen des Ventils V_t einen auf den erhitzten Bereich 21 gerichteten schmalen Hüfssauerstoffstrorn aus der ί iiifsscnniüdüse i4 austreten. Der Hilfssauerstoff reagiert exotherm mit dem erhitzten Bereich 21 des Werkstückes; es wird ein Schmelzbad gebildet Zwischen der Flämmeinheit U und dem Werkstück W wird eine Relativbewegung mit normaler Flämmgeschwindigkeit eingeleitet Die Flämmeinheit überquert das Werkstück im wesentlichen in Richtung des Pfeils A. Der Hilfssaucrstoffstrom bildet entlang dem gewählten Weg 22 auf der Oberflä- μ ehe des Werkstücks W ständig ein Hilfsschmclzbad aus schmelzflüssigem Metall aus. Flammen, die durch Zünden der aus den Düsen 16,10 und 11 austretenden Gase gebildet werden, lassen sich heranziehen, um die Aufrechterhaltung des Hilfsschmelzbadcs zu unterstützen; μ diese Flammen sind für diesen Zweck jedoch nicht notwendig. Wenn der Hilfsschnitt die Zone 23 erreicht die einen zu flammenden Fehler enthält läuft die nächstehende Arbeitsabfolgc ohne Unterbrechung der Relativbewegung üb. Aus dem Brenner 12 läßt man den Ausbrcilsaucrstoffstrom austreten, der auf das Hilfsschmclzbad 22 aufliifft. Das Hilfsschmelzbad wird plötzlich auf die Breite X ausgeweitet. Es handelt sich dabei um eine vorgewählte Breite gleich derjenigen des gewünschten Flämmschniites. Gleichzeitig läßt man einen Fläminsauersioffstrom aus der schlitzförmigen Düse 9 austreten und auf das ausgebreitete Schmelzbad aufircffen, indem das Ventil Vn geöffnet und das Ventil V_t voll aufgemacht wird, wodurch die Sauerstoffdurchflußmenge der Düse 14 von der Hilfssauerstoffintensität auf die Flämmintensität gesteigert wird. Bei weiterer Relativbewegung in der Richtung des Pfeils A wird die Zone 23 ausgeflämmt. Aus den Auslassen 11 austretende Vorbei/flammen helfen mit, die Flämmreaktion aufrechtzuerhalten.

Nachdem der Ausbreitsauerstoffstrom des Brenners 12 den Hilfsschnitt auf die vorbcstimmtc Breite ausgebreitet hat, wird der Ausbreitsauerstoffstrom vorzugsweise auf mindestens die Flämmsauerstoffintensität gedrosselt. Der Ausbreitsauerstoffstrom kann auf einen beliebigen Wert zwischen der Flämmsauerstoffintensität und Null (d. h. abgeschaltet) zurückgestellt werden. Mit anderen Worten, das mittels des Hilfsschnitts gebildete Hilfsschmclzbad wird mit dem Ausbreitsauerstoffstrom in Kontakt gebracht, der eine über der jeweils vorgesehenen Intensität des Flämmsauerstoffstroms liegende erste Intensität hat, um das Hilfsschmelzbad auf die vorbestimmte Breite auszuweiten. Wenn das Hilfsschmelzbad die vorbestimmte Breite erreicht hat, wird die erste Intensität (d. h. die hohe Intensität) auf eine zweite Intensität abgesenkt, die zwischen Null und der Intensität des Flämmsauerstoffgases liegen kann.

Die erste und die zweite Intensität des von dem Brenner 12 abgegebenen Sauerstoffsiroms lassen sich beispielsweise mittels eines Ventils Vi (Fig. 1) steuern. Zum Beispiel kann das Ventil V\ über Folgezeitglieder, Relais und Magnetventile (nicht dargestellt) derart automatisch betätigt werden, daß ein Maschinenführer oder ein zweckentsprechendes Signal das Auftreffen des Ausbreitsauersioffstroms auslöst, wenn das Hilfsschmelzbad eine fleckzuflämmende Zone erreicht, wobei die vorstehend erläuterte Arbeitsabfolge selbsttätig durchgeführt wird.

Der Ausbreitsauerstoffstrom wird mindestens auf die Intensität des Flämmsauerstoffstroms gedrosselt oder abgeschaltet, nachdem das Hilfsschmelzbad auf den vorbestimmten Wert ausgebreitet ist, weil eine fortgesetzte Abgabe des Ausbreiisauerstoffstroms das bereits ausgebreitete Schmelzbad zusätzlich auszubreiten suchen würde. An den Seitenrändern des Flämmschnittes wurden unerwünschte Grate entstehen. Bei fortgesetztem Einschalten des Ausbreitsauerstoffstroms könnte der Flämmschniit auch unerwünscht tief und unregelmäßig werden. Des weiteren wird auf diese Weise Sauerstoff eingespart

Wenn ein Flämmschnitt mit im wesentlichen gleichförmiger Oberfläche erwünscht ist, wird die Intensität des Ausbreitsauerstoffstroms im wesentlichen auf Null gedrosselt. Für das Flämmen wird dann mit einem gleichförmigen, flächigen Flämmsauerstoffstrom gearbeitet wie er beispielsweise von einer schlitzförmigen Düse erzeugt wird.

Das Austragen des Flämmsauerstoffgases kann begonnen werden, nachdem der Hilfsschnitt auf die vorgewählte Breite ausgeweitet ist. Statt dessen kann rfpr

ίο

Flämmsauerstoffstrom auch gleichzeitig mit dem Ausbrcitsauerstoffstrom eingeschaltet werden. Der Ausbreitsauerstoffstrom hai eine größere Wucht und bestimmt den Ablauf der thermoehemischen Reaktion. Das heißt, er bewirkt, daß das Hilfsschmcl/.bad rasch auf den vorbestimmten Wert ausgebreitet wird. Wenn daher der Ausbreitsauerstoffstrom auf mindestens Flämniintensität gedrosselt oder abgeschaltet wird, übernimmt der Flämmsauerstoffstrom die Reaktion rasch.

Nach Durchführung des Flämmsehniites 23 wird der Flämmsauerstoff der Düse 9 durch Schließen des Ventils V₄ und teilweises Schließen des Ventils Vi abgeschaltet, wodurch die Saucrstoffdurchflußmcnge durch die Düse 14 auf die Intensität des Hilfssauerstoffstroms gedrosselt wird. Der aus dem Hochintensitälsbrenncr 12 austretende Sauerstoffgasstrom wird gleichfalls abgeschaltet, falls dies noch nicht geschehen ist. Heißes oder schmelzflüssiges Metall verbleibt am Rand 23/4 des Schnittes 23. Hilfssauerstoff von der Düse 14 trifft auf den heißen oder schmelzflüssigen Rand 23Λ auf, und ein Hilfsschmelzbad wird in der gleichen Weise wie für den Weg 22 entlang dem vorgewählten Weg 24 aufrechterhalten. Der Weg, entlang dem das Hilfsschmcl/.bad ständig ausgebildet wird, braucht nicht geradlinig zu sein, sondern kann jedem beliebigen vorbestimmten Verlauf auf der Werkstückoberfläche folgen. Wenn die einen weiteren Fehler aufweisende Zone 25 erreicht wird, wird das Hilfsbad mittels eines aus dem Brenner 12 austretenden Ausbreitsauerstoffstroms plötzlich ausgebreitet. Die Zone 25 wird geflammt, indem die Ventile Vj und V₄ wieder voll geöffnet werden. Nachdem der zweite Flämmschnitt durchgeführt ist, kann das Hilfsschmelzbad 26 durch Sauerstoff aus der Düse 14 aufrechterhalten werden, bis die Flämmeinheit über das Werkstück hinweggclaufcn ist.

Die in den F i g. 1 und 2 veranschaulichte Vorrichtung kann in bekannter Weise (Fig. 7 der US-PS 39 91 985) so montiert sein, daß Fehler, die sich an beliebiger Stelle der Werkstückoberfläche befinden, einzeln flcckgeke .V vor der Rcaklionszone R auftreffen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 ist die Verlängerung 72 der Mittelachse 71 des Brenners 12 so gerichtet, dafi der Ausbrcilsauerstoffstrom mit dem Hilfs-

^r, schmelzbad vor (Richtung des Pfeils A) der Reaktionszone R in Berührung kommt. Daher sind die Mittelachse 71 des Brenners 12 und ihre Verlängerung 72 so gerichtet, daß sie die Werkstückoberfläche vor der Verlängerung 77 der Mittelachse 76 der Hilfsschnittdüse 14 (in

ίο Fig. 10nicht veranschaulicht)schneiden.

Wenn die Anfangstcmpcratur des Werkstücks unter 760"C liegt, sollte zweckmäßig die Intensität des Hilfssauerstoffstroms zwischen 40 und 70 NmVh je cm² Düscnaustrittsflächc betragen und vorzugsweise einen

r> Wert von etwa ö5 NmVh je cm' haben. Wenn die Werkstücktemperatur über 760⁰C liegt, sollte die Intensität des Hilfssauerstoffstroms zweckmäßig zwischen 30 und 45 NmVh je cm² Düsenaustrittsfläche betragen und vorzugsweise einen Wert von etwa 40 Nm Vh je cm² haben.

Bei diesen Intensitäten erzeugt eine entsprechend den F i g. 1 und 2 angeordnete quadratische Hilfsdüsc mit einer Kantenlänge von 6 mm ein Hilfsschmelzbad von etwa 10 bis 20 mm Breite. )c größer der Abstand zwischen dem Werkstück und der Mündung der Hilfssauer-

r, stoffdüse ist, eine desto größere Intensität des Hilfssauerstoffstroms ist notwendig.

Wenn die anfängliche Werkstücktemperatur unter 760"C liegt, sollte ferner der Ausbreitsauerstoffstrom zweckmäßig eine Intensität im Bereich von 100 bis

jo 200 NmVh je cm- Düsenaustrittsfläche haben. Vorzugsweise beträgt dieser Wert etwa 115 NmVh je cm². Bei einer anfänglichen Wcrksiückicmperatur von weniger als 760"C führt eine Intensität von 115 NmVh je cm² für einen aus einem Brenner mit einem Durchmesser von r> 20 mm austretenden Strom zu einer Ausbreitung eines Hilfsschmclzbadcs auf eine Breite von etwa 100 mm. Für viele Anwendungen ist ein Fleckflämmschnitt von dieser Breite ausreichend. Wenn jedoch ein breiterer Schnitt erwünscht ist, kann beispielsweise ein Strom mit

flämmt werden. Falls ein einzelner gratfreier Schnitt 40 einer Intensität von 115 NmVh je cm² bei Verwendung

erwünscht ist, kann mit dem aus der US-PS 40 40 871 bekannten Flämmverfahren gearbeitet werden.

Für beste Ergebnisse sollten die Intensität und Breite des Hilfssauerstoffgasstroms.der aus der Hilfssehnittdiieines Brenners mit einem Durchmesser von 35 mm ein Hilfsschmelzbad auf eine Breite von etwa 200 mm ausbreiten, während bei Verwendung eines Brenners mit einem Durchmesser von 45 mm das Hilfsschmelzbad

se 14 austritt, gerade ausreichen, um das Hilfsschmelz- 45 auf eine Breite von etwa 300 mm gebracht wird. Die

bad aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise wird sehr wenig Metall auf dem von dem Hilfsschnitt überlaufenen Weg abgetragen. Bei der in den F i g. 1 und 2 veranschaulichten Vorrichtung ist die Auslaßöffnung der Hilfsschnittdüse 14 vorzugsweise quadratisch mit einer Seitenlänge von etwa 6 mm.

F i g. ΊΟ zeigt eine typische mit ί iilfssaucrstofi durchgeführte thermochemische Reaktion auf der Oberfläche eines metallischen Werkstückes IV. Ein Hilfssauerstoffstrom P trifft unter spitzem Winkel auf das Werkstück auf und hält an der Reaktionszonc R eine exotherme Hochtemperaturreaktion aufrecht Sehmclzflüssigcs Metall und Oxidschlacke, z. B. geschmolzenes Eisen und geschmolzenes Eisenoxid, werden durch die Wucht des

Intensität des Aiisbrcitsaucrstoffstromes sollte vorzugsweise zwischen 70 und 150NmVh je cm-' Düsenaustrittsfläche betragen, wenn die Werkstücktemperatur über 7b0"C liegt. F-Liη Wert von etwa 95 NmVh je cm² erwies sich als besonders zweckmäßig. Bei einer anfänglichen Werkstücktcmpcratur von über 760°C breitet ein SiroiM, der aus einem Brenner mit einem Durchmesser von 20 mm mit einer Intensität von 95 NmVh je cm² austritt, ein Hilfsschmelzbad auf eine Breite von etwa 100 mm aus. Bei Verwendung eines Brenners mit einem Durchmesser von 35 mm oder 45 mm wird ein Hilfsschmelzbad auf eine Breite von etwa 200 mm bzw. 300 mm ausgebreitet.

Die Intensität des Flämmsaucrstoffstroms sollte vor-

Hilfssauerstoffstromcs Pständig vor der Reaktionszone bo zugsweisc zwischen 40 und 100 NmVh je cm² Düsenaus- R hergeschoben. Metall wird von der Werkstückober- trittsflächc liegen, wenn Werkslücke mit einer Anfangsfläche bis zu einer Tiefe Zabgetragen. Der Wert Zkann temperatur von weniger als 750¹⁵C geflammt werden, typischerweise zwischen 1.5 und 2 mm liegen. Ein Wert von etwa 85 Nm Vh je cm² erwies sich als be-Der Ausbreitsauerstoffstrom kann auf die Werk- sonders zweckmäßig. Wenn die anfängliche Wcrkstückstückoberfläche hinter (d. h. entgegengesetzt der Rich- M temperatur über 760"C liegt, wird zweckmäßig mit eitung des Pfeils A) der Reaktionszonc R, beispielsweise ncr Intensität des Flämmsaucrstoffstroms von 45 bis bis zu 15cm hinter R, im Bereich der Rcakiionszonc R 70 NmVh je cm² gearbeitet, wobei der bevorzugte Wert oder auf das schmelzflüssigc Metall und die Oxidschlak- etwa 55 NmVh je cm² beträgt.

Das Ausbreiten des Hilfsschmelzbades findet plötzlich, das heißt fast augenblicklich, statt; es ist unabhängig von der Breite des Hilfsschmelzbades. Wenn beispielsweise die Relativgcsehwindigkeit zwischen dem Werkstück und der Flämmvorrichiung etwa b m/min ^r> beträgt, die Anfangstemperatur des Stahls unter 760°C liegt (kalter Stahl) und das Hilfssehmelzbad zwischen 10 und 30 mm breit ist, kann ein Ausbrcitsauerstoffsirom, der aus einem Brenner mit einem Durchmesser von jjmm mit einer Intensität von 115 NmVh je cm² aus- ι ο tritt, das Hilfssehmelzbad auf eine vorbestimmte Breite (Abmessung X in F i g. 3) von 200 mm in einem Abstand T(F i g. 3) von elwa 100 mm ausbreiten.

Die Zeitspanne für das Ausbreiten des Hilfsschmelzbades auf die vorbeslimmte Breite beträgt in diesem r> Fail elwa 1 s. in ähnlicher Weise kann bei einer Steigerung der Relativgeschwindigkeit auf etwa 20 m/min das Hilfssehmelzbad auf eine Breite von 200 mm (Abmessung X in F i g. 3) in einem Abstand T(F i g. 3) von etwa 200 mm ausgebreitet werden: in diesem Fall beträgt die 2» Zeilspanne für das Ausbreiten des Hilfsschmelzbades auf die vorbeslimmte Breite elwa Ü.t> s. Dies stellt ein extrem rasches Ausbreiten des Hilfsschmelzbades auf kaltem Stahl dar. Wenn der zu flammende Stahl eine Anfangstemperalur von mehr als 760"C hat (Warm- 2^r> flämmstahl), sind die Abmessung Tund das Zeitintervall für das Ausbreiten noch kürzer.

Der von dem Brenner 12 abgegebene Ausbreitsauerstoffstrom sollte senkrecht zu seiner Mittelachse eine solche Querschnittsform haben, daß sein Formfaktor jo zwischen 4 ,r und etwa 25 liegt, wobei 4 λ·der bevorzugte Wert ist. Ein Ausbreitsauerstoffstrom mit einer derartigen Querschnittsgeometrie gestaltet es, für das vorstehend erläuterte rasche Ausbreiten eines Hilfsschmelzbades mit einer Breite von elwa 10 bis 30 mm auf eine r> vorbestimmte Breite von etwa 100 bis 300 mm zu sorgen. Die Anwendung von anderen Querschnittsgeomcirien. beispielsweise eines Hochintensilätsbrenncrs mit einer langgestreckten Auslaßöffnung, führt nicht zu dem vorliegend vorgesehenen raschen Ausbreiten des Hilfsschmelzbades.

Für das Vorheizen können sämtliche Vorheizauslässe 10 und 16 herangezogen werden. Die Flämmeinheit kann aber auch mit (nicht dargestellten) Steuereinrichtungen versehen sein, die es gesiatien, nur die nahe der 4^r> Düse 14 liegenden Vorheizauslässe für das Vorheizen einzusetzen. Es kann mit einer vorvermischten Flamme gearbeitet werden, das heißt einer Flamme, die durch Zünden von Sauerstoff und Brenngas gebildei wird, die innerhalb der Flämmeinhcil miteinander vermischt wurden. Aus Gründen erhöhter Sicherheit wird jedoch vorzugsweise eine nachvermischte Flamme benutzt, wobei Sauerstoff und Brenngas außerhalb der Einheit gemischt werden. Brauchbare Nachmischvorheizverfahren und -vorrichtungen sind bekannt (US-PS 32 31 431 π und 37 52 460). Zum Herstellen einer nachvermischten Flamme wird vorzugsweise das Verfahren gemäß US-PS 31 15 154 herangezogen. Es kann grundsätzlich jedoch jedes beliebige Verfahren benutzt werden, um einen Bereich der Werkstückoberfläche auf seine Sauer- mi Stoffzündtemperatur oder Schmelztemperatur zu erhitzen.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen abgewandelte bevorzugte Anordnungen für die Zufuhr von Hilfssaucrstoffgas zu der Werkstückoberfläche. Bei der Anordnung nach Fig.4 ω befindet sich eine Hilfsschnittdüse 14/\ innerhalb des oberen Vorheizblocks 3. Die in F i g. 5 veranschaulichte Vorrichtung weist eine Hilfsschnittdüse 14ß auf, die innerhalb des unteren Vorheizblocks 4 untergebracht ist. Bei der Anordnung nach Fig.b ist als Hilfsschnittdüse ein Rohr 14C vorgesehen, das außerhalb der Flämmeinheit und über dem oberen Vorheizblock 3 sitzt. Es kann jede beliebige Düsenanordnung verwendet werden, die in der Lage ist, Hilfssauerstoff zu einem geeignet plazierten, erhitzten Bereich auf der Werkstückoberfläche zu bringen.

Zwei oder mehr erfindungsgemäß ausgebildete Flämmeinhciten können parallel zueinander montiert sein, um einen »Gruppendurehgang« über dem Werkstück auszuführen, das heißt einen Arbeitsvorgang, bei dem gleichzeitig mehrere Flämmeinheiten parallel über das Werkstück laufen. Derart angeordnete Düsen können in bekannter Weise (Fig. 9 der US-PS 39 91 985) auf einem Porlulgurüst montiert scm.

Wenn gratfreie Schnitte erwünscht sind, können für einen Gruppendurehgang geeignete bekannte Düsen (US-PS 40 13 48b) vorgesehen sein.

Vorzugsweise wird ein Hilfssehmelzbad von etwa 10 bis 30 mm Breite mit einem Ausbreilsauerstoffstrom in Berührung gebracht und in der oben erläuterten Weise auf eine bevorzugte Breite von etwa 100 bis 300 mm ausgebreitet. Dadurch können Fleckflämmstarts durchgeführt werden, ohne daß die Relativbewegung zwischen Werkstück und Flämmvorrichtung unterbrochen zu werden braucht. Dies ist beim Gruppenfleckflämmen von besonderer Wichtigkeit. Das schmale Hilfssehmelzbad führt zu einem minimalen Verlust an einwandfreiem Metall auf der Werkstückoberfläche. Die Mindestbreite des Hilfsschmelzbades liegt bei etwa 10 mm, weil ein Hilfssehmelzbad von geringerer Breite auf der Werkstückoberfläche nur schwierig ständig aufrechterhalten werden könnte. Als maximale Breite des Hilfsschmelzbades ist ein Wert von elwa 30 mm vorgesehen, weil eine größere Breite zu unnötigem Metallverlust führen würde. Ein Ausbreitsauerstoffstrom, der senkrecht zu seiner Mittelachse eine solche Querschnittsform hat, daß sein Formfaktor zwischen 4 ,r und etwa 25 liegt, kann das schmale Hilfssehmelzbad auf eine vorbestimmte Breite von etwa 100 bis 300 mm ausbreiten. Breitere Hilfsschmclzbäder sind unnötig, weil das rasche Ausbreiten des Hilfsschmelzbades auf Breiten von etwa 100 bis 300 mm unter Verwendung des Ausbreitsauerstoffstroms unabhängig von der Hilfsschmclzbadbreite ist. Mit ausgebreiteten Schmelzbadbreiten von elwa 100 bis 300 mm wird gearbeitet, um Fehler, deren Breite gleich oder kleiner als die Breite des ausgebreiteten Schmelzbades ist, mittels einer Flämmdüse auszuflämmen, aus der ein Flämmsauerstoffstrom austritt, dessen Breite im wesentlichen derjenigen des auseebreiicten Schmclzbades entspricht. Wenn ein Fehler angetroffen wird, dessen Breite größer als die vorbestimmtc Breite des ausgebreiteten Schmelzbades ist, wird gleichzeitig eine innerhalb der Gruppenflämmanordnung benachbart sitzende Flämmeinheit wirksam gemacht.

Flämmbreiten von etwa 100 bis 300 mm sind bei Gruppenflämmanordnungen von Vorteil, weil Fehler von geringer Breite ohne unnötigen Verlust an benachbartem einwandfreiem Metall ausgeflämmt werden können, während sich breitere Fehler ausflämmen lassen, indem je nach Bedarf zwei oder mehr benachbarte Gruppenflämmcinheiten betätigt werden. Die erörterten Verfahrensweisen und konstruktiven Ausbildungen lassen sich daher mit Vorteil ohne weiteres auch bei Flämmcinhuilen anwenden, die für ein Gruppenflämmvcrfahren vorgesehen sind. Es werden Flämmstarts mit

einer Flämmbreite erzielt wie sie allgemein mit Vorteil für Gruppenflämmanordnungen benutzt wird, ohne daß die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Gruppenflämmanordnung unterbrochen zu werden braucht Dies geschieht auf einfache, verläßliche Weise, ohne daß komplizierte Anlagen benötigt werden. Außerdem werden solche Starts auf eine Art und Weise herbeigeführt welche den Verlust an einwandfreiem Metall auf der Werkstückoberfläche minimiert.

Das rasche Ausbreiten des schmalen Hilfssehmclzbades mittels des Ausbreitsauerstoffstroms ist wichtig. Wenn das Ausbreiten langsam erfolgen würde, müßte der Ausbreitvorgang in erheblichem Absland vor einer zu flammenden Fehlerzone einsetzen. Dementsprechend ginge während des Ausbreitvorganges einwandfreies Metall verloren.

F i g. 7 zeigt Flämmschnittc, die mittels einer Vorrichtung hergestellt sind, die drei Flämmeinhciten 31,32 und

33 aufweist, die für einen Gruppendurchgang über dem Werkstück W Seite an Seite montiert sind. Die Flamm· einheiten 31,32 und 33 sind wie in Fi g. 1 und 2 dargestellt aufgebaut und funktionieren auf die gleiche Weise. F i g. 7 zeigt die Stellung der Vorrichtung nach Abschluß des Flämmvorgangs. Das Flämmen läuft wie folgt ab: Die Kante 34 des Werkstücks W wird mit den drei Flämmeinheiien ausgerichtet. Bereiche 35 und 316 der Kante 34 werden in der oben erläuterten Weise mittels der Flämmcinheiten 31 bzw. 32 auf mindestens Saticrstoffzündtemperatur erhitzt. Weil eine mit einem Fehler behaftete Zone 37 nahe der Kante 34 liegt, heizen aus den Auslässen tO und 16 der Flämmcinheit 33 austretende Flammen einen Streifen 38/4 auf der Oberfläche an der Kante 34 über die der vollen Breite des gewünschten Flämmschnittes entsprechende Breite 38 hinweg auf seine Sauerstoffzündtemperatur auf. Alle drei Einheiten sorgen gleichzeitig für das Aufheizen der an die Kante

34 anschließenden betreffenden Obcrflächenbcrcichc des Werkstücks. Dann werden die Hilfssauerstoffströme der Flämmeinhciten 31 und 32 sowie der Flämmsauerstoffslrom der Einheil 33 eingeschaltet; die Flämmeinheiten werden in der Richtung des Pfeils A mit Flämmgeschwindigkeit entlang dem Werkstück bewegt. Die Hilfssauerstoffströmc der Flämmeinheiten 31 und 32 unterhalten Hilfsschmelzbäder entlang Wegen 39 und 40, während die Einheil 33 einen Flämmsehnitt 37 mit einem Flämmsaucrstoffstrom ausführt. Wenn die Zone 41 erreicht ist, wird die Flämmcinheit 31 eingeschaltet. Sie breitet mit ihrem Hochintensitäisbrcnncr das zugehörige Hilfsschmelzbad plötzlich auf die Breite des gewünschten Flämmsehniites aus und flammt die Zone 41. Nachdem die Zone 41 geflammt ist, wird der Flämmsauerstoffstrom der Einheit 31 abgeschaltet. Der Hilfssauerstoffstrom bleibt jedoch eingeschaltet, wodurch ein Hilfsschmelzbad entlang dem Weg 42 aufrechterhallen wird. Nachdem die Zone 37 geflammt ist. wird der Flämmsauerstoff der Einheit 33 ausgeschaltet. Der Hilfssauerstoff bleibt eingeschaltet, um das Hilfsschmelzbad entlang dem Weg 43 aufrechtzuerhalten. Wenn die Zone 44 erreicht wird, breitet die Flämmeinheit 33 ihr Hilfsschmelzbad plötzlich auf die gewünschte Breite aus; die Zone 44 wird geflammt. Weil sich in dem von der Flämmcinheit 32 überstrichenen Obcrflächcnbereich kein Fehler befindet, führt diese Einheit während des gesamten Durchgangs keine Flämmopcralion aus.

Es ist wichtig, festzuhalten, daß nach Beginn der Relativbewegung /wischen den Flämmcinheiten und dem Werkstück die Bewegung mit der gewünschten Fla'mnigeschwindigkeit während des gesamten Durchgangs ununterbrochen weiter abläuft Müßte man die Bewegung unterbrechen, um beispielsweise den Schnitt 41 zu starten, würde Flämmsauerstoff von der Einheit 33 in das Werkstück innerhalb der Zone 37 eine tiefe Ausnehmung einbrennen.

Die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Flämmvorrichlung kann entsprechend jedem beliebigen vorbestimmten Weg erfolgen und kann durch be-K) liebige zweckentsprechende Einrichtungen herbeigeführt werden. Das Werkstück oder die Flämmvorrichtung können stillstehen, während der jeweils andere Teil bewegt wird. Werkstück und Flämmvorrichtung können auch beide gleichzeitig bewegt werden. Die Einrichis lung zur Herbeiführung der Vorschubbewegung kann ein integraler Teil der Flämmanlage sein, wie dies beispielsweise in den Fig. 7 und 9 der US-PS 39 19 985 dargestellt ist Alternativ dazu oder in Kombination damit können außerhalb der Flämmaschine belindliche Vorschubeinrichiungcn verwendet werden, beispielsweise ein Stahlwerkroilgang, mittels dessen das Werkstück gegenüber der Flämmvorrichtung bewegt wird.

F i g. 8 zeigt ein Werkstück, das mittels der vorliegenden Vorrichtung geflammt wird, die derart program- >ΐ miert ist. daß Sauerstoff und Brenngas eingespart werden.

Statt Hilfsschmelzbäder an der Kante 50 zu starten, kann die Flämmvorrichtung auf den Rand der ersten zu flammenden Zone 56 ausgerichtet werden, die in einem Abstand d von der Kante 50 liegt. Die Flämmvorrichtung wird dort angehalten. Die Flämmeinhciten 31 und 33 heizen Bereiche 51 und 52 vor, wobei jeweils der Hilfssauerstoff der betreffenden Einheil eingeschaltet ist. Gleichzeitig wird ein konventioneller Flämmstart }■) mittels der Einheil 32 durchgeführt, indem die Zone 53 vorgeheizt und der Flämmsauerstoff cingeschaltci wird. Unmittelbar anschließend wird mit der Relativbewegung zwischen der Gruppenflämmvorrichtung und dem Werkstück begonnen, wobei I lilfsschmclzbäder entlang Wegen 54 und 55 aufrechterhalten werden und ein Flämmsehnitt über die Zone 56 hinweg ausgeführt wird. Nachdem die Zone 56 geflammt ist, wird der Flämmsauerstoff der Einheit 32 ausgeschaltet, während der Hilfssauerstoff eingeschaltet bleibt, um ein Hilfsschmelzbad entlang dem Weg 58 aufrechtzuerhalten. Wenn die einen Fehler enthaltende Zone 57 erreicht wird, breitet die Fläinmcinhcit 31 ihr Hilfssehmelzbadaus;der Fehler wird ausgeflümmt. In ähnlicher Weise flammt die Einheit 33 die Zone 60, wenn diese erreicht wird. Nachdem M die Zone 57 geflammt ist, wird die Einheit 31 vollständig abgeschaltet, weil diese Einheit keine weiteren Fehler auszuflamir.cn hat. Beim Erreichen der Zone 59 wird diese mittels der Einheil 32 geflammt.

Das zum Steuern der Gasslrömc aus den verschiedev> nen Düsen benutzte Programmicrverfahrcn bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Eine solche Programmierung kann von Hand durch einen Maschinenführer erfolgen, der zu geeigneten Zeitpunkten den Gassirom von den betreffenden Düsen beginnen läßt w) und abschaltet. Vorzugsweise ist aber eine Folgesteuerung vorgesehen, die selbsttätig das Hilfsschmelzbad starlet und aufrechterhält, das Schmelzbad ausbreitet und einen Fehler ausflämmt. Es kann eine Ichlerdetektorvorriehlung benutzt werden, um Fehler zu ermitteln «i^ri und an die Folgesteuerung Signale abzugeben, die bewirken, daß die Fehler aus dem Werkstück selbsttätig ausgcflämml werden. Es kann auch eine Programmiervorrichtung verwendet weiden, in die vor dein cigentli-

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chen Flammen die Verteilung der Fehler auf einem Werkstück eingegeben wird.

Das erläuterte Verfahren und die beschriebene Vorrichtung lassen sich in Verbindung mit den Schnellstartverfahren benutzen, die aus den US-PS 39 66 503 und s 40 38 108 bekannt sind. Ein erster Flämmschnitl kann durch das dort erläuterte Draht- oder Laserverfahren gestartet werden. Nachdem ein Flammsehnitt durchgeführt ist, wird ein Hilfssehmelzbad beispiciswcise in der gleichen Weise aufrechterhalten wie in F i g. 3 das Hilfs- m schmelzbad auf dem Weg 24. Nachfolgende Flämmschnitte werden durchgeführt, indem das Hilfssehmelzbad mit einem Hochiniensitälssauersioffstrom ausgebreitet und die gewünschte Zone in der oben erläuterten Weise geflammt wird. Dieses Verfahren hat den ii Vorteil, dall es keine Verzögerung für das Vorheizen vor dem ersten Flämmschnilt noiwendig macht und die Drahtvorschubeinrichtung oder die Laseranordnung zum Starten anschließender Schnitte nicht betätigt zu werden braucht.

F i g. 9 zeigt eine Teilbaugruppc 5, mit der eine konventionelle Flämmvorrichtung nachgerüstel werden kann, um das vorliegend erläuterte Verfahren durchzuführen. Bei U\ ist eine beliebige konventionelle Flämmeinheit mit (nicht gezeigten) Mitteln zum Vorheizen ei- « nes Teils der Werkstückoberfläche auf Sauerstoffzündtemperatur und mit einer Flämmdüse 9 veranschaulicht. Die Teilbaugruppe S ist an eine Sauerstoff/.ulcitung 130 angeschlossen. Sauerstoff wird von der Zuleitung 130 zu einer Hilfssauerstoffdüsc 14c/ und einem Hochintcnsi- so tätsbrenner YIdgebracht. Die Teilbaugruppe ist auf der Flämmeinheit U\ derart montiert, daß die von den Düsen YId und 14c/abgegebenen Sauerstoffströme in diesem Fall auf die Stelle P des Werkstückes auflrcffen. die mittels der Flämmeinhcil i/| vorgeheizt wird. Die Vor- r> richtung arbeitet wie folgt: Die Flämmeinheit U₁ heizt die Stelle P auf der Oberfläche des Werkstücks auf Sauerstoffzündtemperatur vor. Das Ventil Vj hat nur einen kleinen Öffnungsquerschnitt, so daß aus der Hilfssancrstoffdüse 14t/nur ein Sauerstoffslroni niedriger lntensitat austreten kann. Es wird ein kleines Hilfsschmclzbad entlang einem vorbestimmten Weg aufrechterhalten. Durch öffnen des Ventils Vi wird ein Hoehinlensiiätssauerstoffstrom zum Auflreffen auf das Hilfssehmelzbad gebracht, wodurch das Schmelzbad auf eine vorbc- ·τ> stimmte Breite ausgebreitet wird. Das Ventil Vi hat einen großen Öffnungsquerschnitt, so daß aus der Düse 12c/ein Hochintensitätssauersloffstrom austreten kann. Die fehlerhafte Zone wird mit einem Flämmsauerstoffstrom aus der Düse 9 ausgcflämmt. w

Es versteht sich, daß die Düsen 12r/ und 14c/ mit gesonderten Zuleitungen versehen sein können und dall die Ventile Vi und Vi oder andere Hinrichtungen zum Steuern der Sauerstoffdurchflußmenge außerhalb der Teilbaugruppe angeordnet sein können. w

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (29)

PatcnlansprOchc:

1. Verfahren zum Fleckflämmcn der Oberfläche eines metallischen Werkstücks, bei dem in einem Bc- ^r< reich des Werkstücks, der eine gegenüber dem gewünschten Flämmschniti geringere Breite aufweist, ein Hilfsschmelzbad erzeug), das Hilfsschmelzbad mittels eines Ausbreitsauersloffslroms ausgcbrcitel und durch Aufblasen eines Flämmsauerstoffstroms der Flämmschnitl ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausbilden des HiIFsschmelzbades ein Hilfsschnitt von im Vergleich zum gewünschten Flämmschnitt kleinerer Breite kontinuierlich ausgeführt wird, indem ein Hilfssaucr- is Stoffstrom auf einen sich mindestens auf Sauerstoffzündtemperatur befindlichen Werkstückbercich aufgeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten des Hilfsschnitts der betreffende Werkstückbereich auf Schmelztemperatur gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flämmsauerstoffstrom nach dem Flammen der betreffenden Zone abgestellt wird, während das Werkstück und der Hilfssauerstoffstrom weiter gegeneinander bewegt werden und der Hilfsschnitt entlang einem vorbestimmten Weg auf der Werkstückoberfläche fortgeführt wird, und daß der Ausbreitsauerstoffstrom sowie der Flämmsauerstoffstrom erneut aufgeblasen werden, wenn der Hilfsschnitt eine weitere /u flammende Zone erreicht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfs- y, schnitt in einer Brette von etwa 10 mm bis etwa 20 mm ausgebildet und ein Flämmsauerstoffstrom von etwa 100 mm bis etwa 300 mm Breite aufgeblasen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anfangstemperatur des Werkstücks unter 760⁰C die Intensität des Hilfssauerstoffstroms zwischen 40 und 70 NmVh je cm² Düsenaustrittsflächc, die Intensität des Flämmsauerstoffstroms zwischen 70 und 4¹S 100 NmVh je cm² Düsenaustrittsfläche und die Intensität des Ausbrcitsaucrstoffsiroms zwischen 100 und 200 NmVh je cm- Düscnaiislriltsfläehe gehalten werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, w dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anfangslemperatur des Werkstücks über 760"C die Intensität des Hilfssauerstoffstroms zwischen 30 und 45 NmVh je cm² Düsenaustrittsflächc die Intensität des Flämmsauerstoffstroms zwischen 45 und 70NmVh r>^r> je cm² Düsenaustrittsfläche und die Intensität des Ausbreitsauerstoffstroms zwischen 70 und 150NmVh je cm² Düsenaustritisflächc gehalten werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- wi Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Ausbreitsauerstoffstroms auf eine höchstens der Intensität des Flämmsauerstoffstroms entsprechende Intensität vermindert wird, nachdem das Hilfsschmelzbad auf die vorbestiinmte Breite ausgebrei- hs tet ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Atisbreitsauerstoffstrom senkrecht zu seiner Mittelachse eine solche Qucrschnittsform hat, daß sein Formfaktor zwischen 4 π und etwa 25 liegt

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Ausbreitsauerstoffstroms nach dem Ausbreiten des Hilfsschmelzbads im wesentlichen auf Null abgesenkt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitsauerstoffstrom mit dem Hilfsschmelzbad vor dem Hilfsschnitt in Berührung gebracht wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreilsauerstoffstrom zum Auftreffen auf das Hilfsschmelzbad von einer solchen Stellung aus gerichtet wird, daß der in einer zur Werkstückoberfläche senkrechten Ebene gemessene eingeschlossene Winkel, der von der Mittelachse des Stromes und der Werkstückoberfläche gebildet wird, zwischen etwa 30° und 80° beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Ausbreitsauerstoffstroms in einer zu der Flämmrichtung parallelen Ebe.ie gehalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Mittelachse des Ausbreitsauerstoffstroms und der Werkstückoberfläche eingeschlossene Winkel zwischen etwa 50° und 60" gehalten wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Einrichtung zum Erhitzen eines vorbestimmten Bereichs der Werkstückoberfläche auf mindestens seine Saucrstoffzündtcmpcratur, einer Einrichtung zum Ausbilden eines Hilfsschmclzbades, dessen Breite kleiner als die Breite des gewünschten Fleck flämmschniiics ist, einer Ausbreiteinrichtung zum Ausbreiten des Hilfsschmclzbades auf vorbestimmte Breite mittels eines auf das Hilfsschmelzbad gerichteten Ausbreitsauerstoffstroms, und einer Fleckflämmcinrichiung zum Ausführen eines Fleckflämmschnittes von vorbestimmter Breite mittels eines auf das ausgebreitete Schmelzbad gerichteten Flämmsauerstoffstroms, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbilden des Hilfsschmclzbades als Hilfsschubdüse 14,14,4,14S₁ 14C, 14c/;zum Aufblasen eines Hilfssauerstoffstroms auf den mindestens auf Saucrstoffzündtcmperatur befindlichen Werkstückbereich und zum kontinuierlichen Ausführen eines Hilfsschnitts im Vergleich zum Flämmschnitt kleinerer Breite ausgelegt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fleckflämmeinrichtung eine von der Unterseite (8) eines oberen Vorheizblockes (3) und der Oberseite (7) eines unteren Vorhcizblokkes (4) gebildete schlitzförmige Flämmdüsc (9) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschniltdüse (\4A)'m dem oberen Vorheizblock (3) sitzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dall die Hilfsschnittdüse (i4B)\n dem unteren Vorheizblock (4) sitzt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschnittdüse (14) in der Flämmdüsc (9) sitzt und gesonderte Zuleitungen (Cp. Cs) zum Zuleiten von Sauerstoff /u jeder der beiden Düsen (9,14) vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschnittdüse (14C, \4d) außerhalb der Fleckflämmeinrichtung (3,4) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis ^r, 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreiteinrichtung (12) außerhalb der Flcckflämmcinrichiung (3,4) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschnittdüse (\4d) to und die Ausbreitcinrichtung(124/zu einer in Kombination mit einem Flämmbrenner (U 1) anwendbaren Teilbaugruppe fSJzusammengefaßt sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (76) der Hilfsschnittdüse (14,14A 14ß, 14C, \4d) mit der Werkstückoberfläche einen spitzen Winkel {/ή bildet.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreiteinrichtung einen den Ausbreitsauerstoffstrom abgebenden Brenner(12) aufweist, dessen Auslaßöffnung

(70) einen Formfaktor von 4 sr bis etwa 25 hat und dessen Mittelachse (71) die Werkstückoberfläche unter einem spitzen Winkel (<*) schneidet.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (70) des Brenners (12) kreisförmig ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Mittelachse

(71) der Brennerauslaßöffnung (70) und der Werkstückoberfläche eingeschlossene spitze Winkel (λ) zwischen etwa 30° und 80° beträgt und insbesondere zwischen etwa 50" und 60" liegt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis

25, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Mittelachse (76) der Düse (14, 14A 14ß, 14Γ, \4d) und der Werkstückoberfläche eingeschlossene spitze Winkel (Jf) zwischen etwa 15" und 80° beträgt und insbesondere zwischen etwa 30° und 35° liegt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis

26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung

(72) der Mittelachse (71) des Brenners (12) die Werkstückoberfläche vor der Verlängerung (77) der Mittelachse (76) der Hilfsschniltdüse (14,14A I4S, 14C 14c/;schneidet.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis

27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (72) der Mittelachse (71) des Brenners (12) und die Mittelachse (76) der Hilfsschnittdüse (14, 14/1, 14Ö, 14C, \4d) in einer zu der Werkstückoberfläche senkrechten und zur Fläinmrichiung parallelen Ebene liegen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene durch die Quermitteliinie der schlitzförmigen Flämmdüsc (9) verläuft.