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Die vorliegende Erfindung betrifft die Technik zur Oberflächenbearbeitung
von leitenden Materialien und bezieht sich insbesondere auf Einrichtungen zur Oberflächenbearbeitung
von lanze Werkstücken durch einen elektrischen Lichtbogen.
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z.Bsp. und Die Erfindung kann/in der Metallurgie/ dem Maschinenbau
zur Oberflächenreinigung von langenWerkstiicken, beispielsweise von Schweißdraht,
zum Fntzundern, Entölen sowie zum Veredeln der Oberflächenschicht eines Metalls
und zur gleicheiner zeitigen Entfernung / fehlerhaften tretallschi.cht benutzt werden.
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Es ist eine Einrichtung zur Oberflächenreinigung von langen Werkstücken
mittels elektrischer Lichtbögen (GB-Ps 94855) bekannt. Sie enthält in Achsrichtung
des Werkstücks rind in einem vorgegebenen Abstand von seiner Oberfläche angeordnete
Elektroden.
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Die Elektroden sind in Form von axial-zu den Werkstücken liegenden
Ringen ausgeführt. Die Pluspole der Speisequellen sind mit den Elektroden und deren
Minuspole mit dem erkstijck verbunden.
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Darüber hinaus ist die Einrichtung mit Magnetsystemen verschen, die
für eine Rotation des Lichtbogens in einem Spalt zwischen der Arbeitsfläche der
Einktroden und dem Werk stück sorgen.
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Die Rein@gung erfolgt durch die Energie einer @@ch@bogenentladung.
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Infolge der Einwirkung der elektrischen Lichtbögen geschiebt eine
gleichzeitige Erhitzung des Werkstücks.
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Für eine Reihe von Werkstücken, beispielsweise für einen Draht oder
ein Band, ist eine überhitzung wegen möglicher Strukturänderungen sowie wegen einer
eventuellen Zunderbildung auf deren Oberfläche beim Austritt aus der Einrichtung
unerwünscht.
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Außerdem kann die Spannung der rotierenden Lichtbögen recht hoch liegen,
wodurch die Arbeitssicherheit der Anlage verschlechtert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogeneinrichtung
zur Oberflächenbearbeitung von langen Werkstücken zu schaffen, die in Achsrichtung
des Werkstücks und in einem vorgegebenen Abstand von seiner Oberfläche angeordnete
Elektroden, mit den Polen einer Polarität an die Elektroden und mit den Polen der
anderen Polarität an das Werkstück angeschlossene Speisequellen für elektrische
Lichtbögen enthält,welche die genannten Nachteile überwindet und die Effektivität
der Oberflächenbearbeitung langer Werkstücke erhöht.
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Etnfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Schaffung einer Lichtbogeneinrichtung
gelöst, bei der zwischen den Elektroden eine Kühlvorrichtung für das Werkstück liegt.
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Zweckmäßig werden die auf der einen und auf der anderen Seite der
Kühlvorrichtung für das Werkstück angeordneten Elektroden auf den entgegengesetzten
Seiten des Werkstücks angeordnet.
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Bevorzugt werden die Elektroden und die Kühlvorrichtung für das Werkstück
in einer Vakuumkammer untergebracht.
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Es ist möglich, die beidseitig der kühlvorrichtung für das Werkstück
angeordneten Elektroden in einerVakuumkammer und die Kühlvorrichtung für das Werkstück
außerhalb der Vakuumkammer unterzubringen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird / die Kühlvorrichtung für
das Werkstück in Form mindestens einer Trommel ausgeführt.
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Die Erfindung gestattet es, eine hochreine Metalloberfläche unter
gleichzeitiger Beseitigung von Oberflächendefekten und dergleich in der Art von
Anreii3linien, Haarrissen/zu bekommen.
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Die Erfindung soll nachstehend an hand eines konkreten Ausfübrungsbeispiels
und beiliegender Zeichnungen naher erläutert werden. Es zeigt: erfindungsgemäße
Fig. 1 eine/Lichtbogeneinrichtung zur Oberflächenbearbeilangen tung von / Werkstücken
bei Ausnutzung von koaxial zum Arbeit sstück angeordneten Ring elektroden Fig. 2
einen 11-Ti-Schnitt nach Fig, 1 in vergrößertem Maßstab erfindungsgemäße Fig. 3
eine /Lichtbogeneinrightung zur Oberflächenbearbeilangen tung von Werkstücken bei
Ausnutzung von an den entgegengesetzen Seiten des Werkstücks angeordneten Scheibenelektroden
Fig. 4 in zur Längsachse des Werkstücks perpendikolaren Ebenen liegende Scheibenelektroden
für den Fall, wenn der Winkel zwischen den Längsachsen der elektrischen T1ichtbögen
gleich 1800 ist, gemäß der Erfindung; Fig. 5 in einer zur Längsachse des Werkstücks
nerpendikularen Ebene liegende Scheibenelektroden für den Fall wenn der
Winkel
zwischen den Längsachsen der elektrischen Lichbögen weniger als 1800 ausmacht, gemäß
der Erfindung; Fig. 6 eine Ansicht der Stirnfläche einer in Fig. 3 dargestellten
Ean.mer in Pfeilrichtung C, gemäß der Erfindung; Fig. 7 eine Lichtbogeneinrichtung
zur Oberflächenbearlangen beitung von 1 Werkstücken bei Ausnutzung einer Trommel
als KU hlvorrichtung gemäß der Erfindung Die Lichtbogeneinrichtung zur Oberflächenbearbeitung
von langen werkstücken enthält in Achsrichtung eines Werkstücks 1 (Fig. 1) und in
einem vorgegebenen Abstand von seiner Oberfläche an Stangen 3 angeordnete Elektroden
2. Die Stangen 3 sind in Kammern 4 verschiebbar angeordnet. Die Lichtbogeneinrichtung
weist auch Speisequellen 5 für elektrische Lichtbögon 6 auf. Die Pluspole der Speisequellen
5 sind über die Stangen 3 mit den Elektroden 2 und deren Minuspole mit dem Werkstück
1 über stromführende Rollen 7 verbunden.
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Zur Rotation der elektrischen Lichtbögen 6 zwischen der Arbeitsfläche
jeder Elektrode 2 und dem Werkstück 1 sind in den Kammern 4 ein Magnetfeld aufbauende
Spulen 8 angeordnet.
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Zur Abkiihlun des Werkstücks 1 liegt zwischen den Elektroden 2 eine
Kühlvorrichtung für das Werkstück 1, die beisrilelswelse zin liorm eines mit Stutzen
10, 11 fiir die 7,u- bzw.
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Ableitung eines kühlmittels versehenen Rohres 9 ausgeführt ist.
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Die Kammern 4 besitzen Eintrittsöffnungen 12 und Austrittsöffnungen
13, durch die das Werkstiick 1 durchtritt.
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Die Elektrode 2 (Fig. 2) kann zur Erleichterung des Einsatzes des
Werkstiicks 1 in die Einrichtung einen Ausschnitt
14 aufweisen,
dessen Wert S größer als die Dicke des Werkstücks 1 ist.
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Die Elektroden 2 (Fig. 3) liegen auf den entgegengesetzten Seiten
des Werkstiicks 1.
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Es ist möglich, in den Kammern 4 ein Vakuum, beisilielsweise mittels
Vakuumpumpen 15, zu erzeugen. Zur Abkihlung des Werkstücks 1 sind außerhalb der
Kammern 4 befindliche Düsen 16 vorgesehen.
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Bei der Bearbeitung des Werkstücks 1 durch mindestens zwei feststehende
Lichtbögen 6 kann der Winkel γ (Fig. 4) zwischen den Längsachsen 17, 18 der
elektrischen Lichtbögen 6 gleich 1800 sein.
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Der gleiche Winkel f (Fig. 5) kann weniger als 1800 betragen.
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Der Winkel γ kann beispielsweise durch AusfUhrung von Öffnungen
19 (Fig 6) am stirnseitigen Deckel der Kammer 4 der Öffnungen 19 c;eändert werden,wobei
in jeder/die Stange 3 (Fig. 3) der Elektrode 2 befestigt werden kann.
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Die KiihlvorrichtunZ kann in Form mindestens einer in der Kammer
4 untergebrachten Trommel 20 (Fig. 7) ausgefi½hrt sein.
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Zwischen den Elektroden 2 und der Trommel 20 ist eine Abschirmwand
21 mit öffnungen 22 angeordnet. In diesem Fall kann die Stromzuführung zum Werkstück
1 von der Quelle 5 mit Hilfe der Trommel 20 und von Bürsten 23 verwirklicht werden.
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Zur Verhinderung einer gegenseitigen Bestrahlung der elektrischen
Lichtbögen 6 kann in der Rammer 4 zwischen den Elektroden 2 eine Abschirmung 24
angeordnet werden.
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Zur Verbesserung einer elektrischen und mechanischen Kontaktierung
des Werkstücks 1 mit der Trommel 20 liegen die Trommel 20 und die vor dieser als
erste von der Eintrittsöffnung 12 angeordnete Elektrode 2 auf einer Seite vom Werkstück
1.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zur gleichzeitigen Pearbeitung
eines oder mehrerer beispielsweise sowohl dicht aneinander als auch mit einigem
Abstand zwischen den Werkstücken parallel angeordneter Werkstücke im Bereich eines
jeden der elektrischen Lichtbögen benutzt werden.
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Die Arbeit der Einrichtung besteht in folgendem. Zwlschen den Elektroden
2 und dem Werkstück 1 werden mit den bekannten Mitteln elektrische Lichtbögen 6
gezündet, die um das Werkstück 1 (Fig. l) rotie-ren oder-feststehend (Fig. 3) sein
können. Unter der Wirkung- der hohen Temperatur erfolgt auf den Elektrodenflecken
des Lichtbogens 6 und unter der Wirkung physikalisch-chemischer Vorgänge auf der
Oberfläche der Werkstücke 1 im -Bereich des Lichtbogens 6 eine Reinigung der etalloberfläche
von Verschmutzungen. Zugleich wird auch das Metall durch die Wärme des Lichtbogens
6 und eines iiber das Werkstück 1 fließenden Stroms-erhitzt. Um den Bearbeitungsvorgang
für das Werkstück 1 durch lieistungss-teigerung jedes elektrischen tichtbögens6-
zu intensivieren, ist es notwendig, kühlvorrichtungen für das Werkstück, beispielsweise
eines in Form / Rohres 9 (Fig. 1), in Form von Düsen 16 (Fig. 3) einer oder in Form
/ Trommel 20 (Fig. 7) auszunutzen. Durch Anwendung dieser Vorrichtungen kann man
unerwünschte Äderungen in der Struktur des BU bearbeitenden Wetails, eine Zunderbildung
auf
seiner Oberfläche beim Austritt aus der Vorrichtung vermeiden sowie eine mehrfache
Bearbeitung des Werkstücks 1 vornehmen.
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Unter Benutzung der Reihenanordnung der Elektroden 2 und der Kühlvorrichtung
in Achsrichtung des Werkstücks 1 kann man in einem Durchlauf nicht nur die C'berfläche
des Werkstiick-" 1 von Verschmutzungen reinigen, sondern auch eine fehlerhafte Oberflächenschicht
des Metalls ohne Abschmelzen entfernen, was für die Lichtbogenschweißvorgänge kennzeichnend
ist. Die Anzahl der Elektroden 2 und der kühlvorichtungen fir das Berkstiick kann
beliebig in Abhängigkeit von der konkreten Aufgabe sein. In Fig. 1,3 und 7 ist deren
Jl¢inimalzahl dargestellt. Die in Fig. 1 wiedergegebene Schaltung der tinrichtung
ist zweckmäßigerweise in den Fällen auszunutzen, wo eine grö-Bere Menge von Verunreinigungen
zu entfernen ist. in dem Fall, wo zur Entfernung der Verunreinigungen eine einmalige
F>inwirkung auf die Oberfläche des Werkstücks durch den elektrischen Lichtbogen
ausreicht, ist es möglich, die in Fig. 3 und 7 dargestellte Einrichtung einzusetzen.
Gemaß Fig. 3 und 7 wird das Werkstück 1 im Bereich einer jeden Elektrode 2 zereinigt,
und die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks 1 weist die Form eines Längsstreifens
auf.
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In d n Kammern 4 können unterschiedliche Drücke- sowohl Atmosphärendruck
als auch Vakuum - aufrechterhalten werden.
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Die Anwendung des Vakuums im Bereich der elektrischen Lichtbögen
gestattet es, das Verkstijck 1 wirksamer zu bearbeiten. In diesem Fall wird also
beispielsweise eine geringere
Energie zum Abreißen einer verunreinigten
Schicht vom Grundrretall des Werkstücks 1 gefordert.
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Die Kiihlvorrichtung fur das Werkstück kann so innerhalb der Kammer
4 wie auch außerhalb dieser beispielsweise an freier Luft liegen. Die Anordnung
der Kiihlvorrichtungen für das werkstück an freier Luft gibt die Möglichkeit, eine
breitere Auswahl der Kühlmittel zur Abkühlung, darunter auch Wasser, auszunutzen,
was es ermöglicht, die Bearbeitungsgeschwindigkeit für das Werkstück 1 zu erhöhen.
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Um die Berührung des Werkstücks 1 mit der Trommel 20 zu verbessern
ist es erwünscht, daf3 es mit der Trommel cO an der Seite zusammentrifft, die durch
den tichtbogen 6 bereits bearbeitet worden ist. Hierbei wird die Wärmeableitung
vom Werkstück 1 zur Trommel 20 verbessert. Die Trommel cO selbst kann von der Innenseite
gekühlt werden.
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in der vorliegenden erfindung können die Elektroden 2 in Form von
Ringen (Fig. 1 und 2), Scheiben (Fig. 3,5,6 und 7), durch Stäben oder beliebig anders
sowie/deren Kombinationen eingesetzt werden. Der Winkel γ zwischen den Längsachsen
der elektrischen Lichtbögen 6 kann gleich 1800 stein oder unterhalb von 1800 liegen.
Zur änderung dieses Winkels γ ist es möglich, auf dem stirnseitigen Deckel
der Kammer 4 (Fig. 6) am Umfang einige Offnungen auszuführen. In Abhängigkeit von
der erfordorlichen Anordnung der Elektroden 2 (Fig. 3) kann die Stange 3 in einer
beliebigen der Öffnungen 19 (Fig. 6) be estigt werden. Die Anordnung der Elektroden
2 (Fig. 3) in der Weise, daß der Winkel γ zwischen den Längsachsen der elektrischen
Lichtbögen 6 ungleich 1800 ist, ist beispielsweise in dem
Fall
möglich,wenndas Werkstück 1 bei seiner Bewegung von einer Elektrode 2 zur anderen
Elektrodc 2 um seine liäng-sachse gedreht wird. Darüber hinaus wird zur Bearbeitung
des Werkstücks 1 auf dem ganzen Umfang eine größere Anzahl an Elektroden 2 als zwei
verlangt, falls es eine größere Dicke aufweist. Bei drei Elektroden kann z.B. der
Winkel γ zwischen den Längsachsen der elektrischen Lichtbögen 6 gleich lcO°
sein.
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Bei Ausnutzung der Ringelektrode 2 ist es möglich, in dieser einen
Ausschnitt 14 (Fig. 2) der Breite S zur Frleichterung des Einsatzes des Werkstücks
1 in die Rammer 4 auszufiihren. Die Breite γ dieses Ausschnittes muß größer
als die Dicke des Werkstücks 1 sein.
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Zur Zündung des Tichtbogens durch Schließen der Elektrode 2 mit dem
Werkstück 1 ist es möglich, die Elektrode 2 an der um die Längsachse der Stange
3 drehbar angeordneten Stange 3 zu befestigen.
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Die Erfindun gestattet es, bei der Obrflächenbearbeitung der Werkstücke
gleichzeitig die fehlerhafte Schicht von der Metalloberfläche abzutragen und eine
Verunreinigung dr Umwelt vollkommen auszuschließen.