DE3050278T1 - - Google Patents

Description

^v VERFAHREN ZIM PM &!A LIC HTBOGEITUMSC HMELZEK DER

y OBERFLÄCHENSCHICHT EIlTES FLACHEIT METALL^TERE-

STUCKES Mil GLEICELAUFETTDEtJ SEETEtTKAHTM SOTTIE AITLAGE ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHRENS Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die spezielle Elektrometallurgie, im Besonderen auf die Plasma" Lichtbogenbearbeitung von Metallen, und betrifft ins- ;'-.."· besondere die Technologie des Plasmalichtbogenumschmelzens . ; der Oberflächenschicht eines flachen Metallwerkstückes· mit gleichlaufenden Seitenkanten sowie den Aufbau der :..,:. Anlage zur Durchführung des erwähnten Umschmelzens. :

Hier und weiter wird unter dem flachen Metallwerkstück mit gleichlaufenden Seitenkanten ein Werkstück verr : : standen, welches mindestens eine ebene, durch zwei gleichlaufende Linien begrenzte Fläche aufweist. Ausgehend von " einer derartigen Bestimmung wird beispielsweise ein prismatisches Werkstück von rechtwinkligem Querschnitt bzw. ein Werkstück in Gestalt eines Halbzylinders als flaches ;7erkstück bezeichnet.

Vorheriger Stand der Technik

Wie bekannt, weisen die auf metallurgischem Wege insbesondere nach dem Verfahren des ununterbrochenen Vergiessens von Metallen erzeugten Werkstücke verschiedene Fehler in der Oberflächenschicht, wie Risse, Gasblasen, Erustenbiegungen, grobe nichtmetallische Einschlüsse, Zunder an der Oberfläche u.dgl. auf.

Aus diesem Grunde wird das Werkstück vor dem nachfolgenden Fertigungsvorgang, d.h. der plastischen Verformung, beispielsweise Walzen, mechanischer Bearbeitung unterzogen, was zum Zweck hat, die fehlerhafte Oberflächenschicht abzutragen.

Eine derartige Bearbeitung wird herkömmlicherweise durch Fräsen, Hobeln sowie durch Putzen unter Verwendung von Schleifmitteln durchgeführt, was erhebliche Metallverluste (bis 50 %) zur Folge hat. . Die Verarbeitung solcher Abfälle, beispielsweise der . Metallspäne₉ durch Pressen und nachfolgendes Umschmelzen ist m£t zusätzlichem Aufwand an Zeit und Produktionsmitteln verbunden. Die Metallverluste bleiben dabei erheblich.

Besonders bemerkbar machen sich die Metallverluste bei der Bearbeitung von wertvollen Werkstoffen. Darüber hinaus kommt bei der Bearbeitung von Hartlegierungen ein beschleunigter Verschleiss der Schneidwerkzeuge zum Vorschein, was die Verminderung der Arbeitsproduktivität sowie die Verteuerung des Arbeitsablaufes zur Folge hat.

Es ist hervorzuheben, dass bei mechanischer Be- :. ", seitigung der Fehler in der Oberflächenschicht des Metallwerkstaickes der ganze technologische Zyklus der Bearbei—-"· tung des letzteren viel Zeit in Anspruch nimmt. Dies fuhrt zur Herabsetzung der Arbeitsproduktivität.

Es ist auch zu erwähnen, dass bei der Durchführung ..■

eines derartigen Verfahrens in einem Hüttenwerk erhebli-....

ehe Produktionsflächen zum Unterbringen von Schrupp- sowie·

Entgratmaschinen erforderlich sind· ···-■

Einen grösseren Nutzeffekt - im Vergleich zu der mechanischen Beseitigung der Fehler in der Oberflächenschicht eines Werkstückes - hat die Technologie der Verfeinerung dieser Schicht, welche auf dem Plasmalichtbogenumschmelzen der letzteren beruht. Diese !Technologie gewährleistet praktisch volle Beseitigung von Oberflächenschichtfehlern des Werkstückes bei minimalen Metallverlusten. Die Metalldichte des Werkstückes wird dabei hoher. Dies h.at ferner die Verminderung des Gehaltes des Werkstückes an Gasbeimengungen sowie an nichtmetallischen Einschlüssen zur Folge.

Es ist beispielsweise ein Verfahren zum Plasmalichtbogenwmschmelzen der Oberflächenschicht eines Metallwerkstnickes, inabesondere eines flachen Werkstuckes mit gleichlaufenden Seitenkanten, bekannt (s· GB-Patentschrift 1305671, KL· C7D, bekanntgemächt in 1973; FR-Patentschrift 2096550, Int. KL. C 22 d 7/00, bekanntgemacht in 1974| sowie DE-Patentschrift 2121439, Int. Kl. G 21c 5/52, bekanntgemacht in 1975)· Dieses Verfahren beruht auf der Metallsumpfbildung auf dem im Kristallisator unterge brachte η flachen Werks1&ck durch. Erwärmen des letzteren mit Plasmabrennern, an welche das plasmabildende Gas und elektrischer Strom zugeführt werden, bei gegenseitiger Verschiebung des Werkstuckes sowie

der Plasmabrenner l'angs der gleichlaufenden Seitenkanten des Werks-tnickes.

Nach diesem Verfahren wird das prismatische Werkstück von rechtwinkligem Querschnitt in der Ausgangsstellung im Kristallisator senkrecht derart untergebracht, dass der letztere das Werkstück auf dessen ganzem Umfang umschliesst. Die Plasmabrenner werden um das Werkstück :. herum in dessen Profilebene so angeordnet, dass sich -

gegenüber der jeweiligen Kante des Werkstuckes ein Plasma^ brenner befindet.

Das Werkstück wird auf der Startplatte angeordnet '...„ und - je nach dem Umschmelzen des peripheren Teiles des Werksinickes durch Plasmabrenner - durch den Kristallisa- -- tor in senkrechter Ebene gezogen. Dabei ist der Metall- -

sumpfspiegel an der jeweiligen Werkstnickkante senkrecht ;

zu der zu bearbeitenden Oberfläche ausgerichtet.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Plasmalichtbogen«mschmelzen der Oberflachenschicht eines flachen Metallverksiaickes mit gleichlaufenden Seitenkanten kann mit Hilfe der in der GB-Patentschrift 1257115, Kl. B3F, bekanntgemacht in 1971> sowie in der Fr-Patentschrift 1579OJ9i B 22d 11/00, bekanntgemacht in I969, beschriebenen Anlage durchgeführt werden.

Diese Anlage weist eine hermetisch abgeschlossene Kammer mit einem Kristallisator zum Unterbringen des Werkstückes im letzteren sowie in diese Kammer eingeführte und durch zuleitende Verbindungen mit den Plasmagas-, Strom- und Kühlwasserquelle:: verbundene Plasmabrenner auf.

Der Kristallisator der vorstehend erwähnten Anlage hat die Form eines rechtwinkligen Rahmens, welcher das Werkstück auf dessen Umfang umschliesst. Die gegenüberliegenden Elemente dieses Rahmens stellen zwei in der Horizontalebene parallel zueinander angeordnete gekühlte Balken dar,

Zwischen den Kristallisatorbalken ist eine Startplatte angeordnet, welche zum Herausziehen des sich aus dem Werkstück bildenden Gussblocks bestimmt ist.

Die Plasmabrenner sind in die bermetisch abgeschlossene Kammer Teilweise eingeführt, d.h. nur deren DÜsenabschnitte gehen in diese hinein, und bezüglich dieser

-JT-Kammer starr befestigt.

Bei der praktischen Realisierung des vorstehend beschriebenen Verfahrens sowie der Anlage zu dessen Durchführung stösst man auf folgende Schwierigkeiten. Die an sich bekannte Technologie sieht die Formgebung der umgeschmolzenen Oberflache durch deren Berührung mit dem gekühlten Kristallisator vor. In der Makrostruktur der umgeschmolzenen Schicht entsteht dabei die Möglichkeit einer eventuellen Bildung von groben Fehlern, wie beispielsweise Querrisse sowie Längsporosi-_ tat.

JBs ist auch hervorzuheben, dass die Aufrechterhai- "«--- tung des Metalls auf der Werkstnickoberflache im flussigern Zustand bei intensiver Kühl wirkung des Kristallisa- "··*- tors erfolgt, welcher den Metallsumpf auf dem Quer- :·*·" schnitt des Werkstuckes umschliesst. Bei einem Versuch, das Umschmelzen der Oberflächenschicht auf eine relativ geringe Tiefe, welche der Dicke der Fehlschicht entspricht, durchzufuheran, wird der Metallsumpf in diesem Fall teilweise, unter Bidlung einiger Metallbader, kristallisiert, welche sich im Wirkungsbereich der Plasmabrenner befinden und voneinander durch das erstarrte Metall abgetrennt sind.

Beim weiteren Durchziehen des Werkstuckes über den Kristallisator werden auf der Oberfläche des ersteren nichtdurchgeschmolzene Stellen mit fehlerhafter Schicht gebildet. Bei nachfolgender Verformung eines derartigen Werkstuckes kommen dessen Oberflächenfehler ans Tageslicht und as wird zum Schrott.

Aus diesem Grunde ist man gezwungen, die Oberflächenschicht des Werkstuckes auf eine Tiefe umzuschmelzen, die ums 5- bis 1Ofache die Dicke der fehlerhaften Schicht übertrifft. Dies hat einen Energie- und Plasmagasinehrverbrauch, die Herabsetzung der Leistungsfähigkeit sowie die Verteuerung des Verfahrens zum Plasmalichtbogenumschmelzen zur Folge.

Beim Umschmelzen der Oberflächenschicht des Werkstuckes nach der an sich bekannten Technologie erfolgt

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die Kristallisation des Flüssigmetall derweise, dass die Achsen der ausgezogenen Kristalle dieser Schicht auf die geformte Gussblockoberflache unter einem Winkel gerichtet sind, der dem rechten Winkel nahe liegt. Eine derartige Makrostruktur der Oberflächenschicht bleibt sogar bei der änderung der Plasmabrennerleistung sowie der Geschwindigkeit des Durchziehens des Werkstückes er-;-, halten.

Bei einer solchen Makrostruktur der umgeschmolzenen "".

Schicht werden die Verformungsfahigkeiten des Metalls be~_ eintrachtigt. Die nachfolgende Verformung des Werkstückeswird durch das Entstehen von Rissen zwischen den ausgezogenen Kristallen begleitet, weil die Richtung der Verformungskraft mit der Orientierung der Achsen dieser

Kristalle übereinstimmt. ^:"

Es 1st ferner hervorzuheben, dass in Übereinstimmung mit dem bekannten Verfahren die Dicke der umzuschmelzenden WerkstJuckschicht durch die Breite des Metallsumpfes auf der Werkstückoberfläche bestimmt wird. Die Tiefe dieses Metallsumpfes übt praktisch keinen Einfluss auf die Dicke der umzuschmelzenden Schicht aus.

Deswegen fuhrt der Versuch, den. Metallraf in ation s Vorgang durch Vergrosserung der Breite des Metallsumpfes zu intensivieren, zur Vergrosserung der Tiefe der Werkstuckdurchschmelzung, was folglich bei derselben Leistungsfähigkeit einen Mehrverbrauch an Elektroenergie und plasmabildendes Gas zur Folge hat.

Beim Versuch, die Lsistungsfähigkeit der Behandlung durch Steigerung der Geschwindigkeit des Durchziehens des Werkstuckes über den Kristallisator zu vergrossern, wird die Qualität der zu formenden Werkstückoberfläche beeinträchtigt. Dies ist auf folgendes zurückzuführen. Die Steigerung der Geschwindigkeit des Durchziehens des Werkstuckes bei konstantbleibender Dicke der umzuschmelzenden Schicht (welche durch Vergrosserung der Plasmabrenner Ie istung erreicht wird) fuhrt dazu, dass der Flussigmetallsumpf in dessen Querschnitt eine in Bewegungsrichtung des Werkstuckes ausgedehnte Form hat. Die

Kristallisationsfront dieses Sumpfes liat in einem solchen Fall eine Keilfrom. Das Kristallwachstum kommt in Richtung zu der Achse dieses Keiles hin von dessen beiden Ebenen in entgegengesetzten Richtungen zustande· Das entgegengerichtete Wachstum von Kristallen bedingt die Entstehung der Porosität in dem erstarrten Werkstück längs der Keilachse und führt somit zur Beeinträchtigung der Qualität der Oberflachenschicht des Werkstücke s.

Aus den vorstehend dargelegten Gründen wird die Erzeugung eines Werkstückes mit der umgeschmolzenen Schient*""'

mit genügender Qualität und einer Dicke., die in einem ^: '

geringen Umfang zur Beseitigung der Fehler in der Aus- .,„". gangsschicht nach der an sich bekannten Technologie aus-·-"-" reicht, nur bei relativ niedriger Leistungsfähigkeit :..-:. möglich, welche den Anforderungen des gegenwärtigen Hüttenwesens nicht entspricht. Die Geschwindigkeit des Durchziehens des Werkstückes über den Kristallisator nach der an sich bekannten Technologie übertrifft in der Praxis 20 mm/min nicht·

Es ist auch zu bemerken, dass, da die Tiefe des Flüssigmetallsumpfes keinen Einfluss auf die Dicke der umzuschmelzenden Schicht ausübt, der Versuch, diese Dicke durch Steuerung der Tiefe des Metallsumpfes bei der 'Änderung der Leistung von Plasmabrennern zu regeln, keine spürbare Ergebnisse einbringt.

Anschliessend ist darauf hinzuweisen, dass bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens unter Verwendung der an sich bekannten Anlage der Vorgang des Plasmalichtbogenumschmelzens unstabil vor sich geht: Es finden Schwankungen des Flüssigmetallsumpfspiegels im Kristallisator statt und die Überfüllung des letzteren ist möglich. Dabei ist des öfteren eine tropfenformige übertragung eines Teils Metall aus der abzuschmelzenden Oberfläche in das Bad über den Plasma— lichtbogen zu verzeichnen.

Durch das Gelangen von flüssigen Metalltropfen in den Plasmalichtbogen wird die Störung dessen Stabilität

-JT-

bedingt. Dies führt zum Spritzen von Metalltropfen, zu Metallverl^-usten sowie zur Beeinträchtigung der Qualit'ät der Werkstückoberfläche.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, ein solches Verfahren zum PlasmalichtbogenumschmeTzen der Oberflächenschicht eines flachen Metallwerkstuckes ■:-.." mit' gleichlaufenden Seitenkanten sowie eine derartige Anlage zu dessen Durchführung zu entwickeln, bei welchen es möglich wird, durch Veränderung der gegenseitigere ___: Anordnung der Plasmabrenner und des Werkstückes in der "----Ausgangsstellung sowie dücch Veränderung der Ebene deren " gegenseitiger Verschiebung im Laufe des Umschmelzvor- ~-, gangs ein Werkstück mit umgeschmolzener Oberflachenschicht mit hoher Qualität und vorgegebener Dicke und ^; Makrostruktur bei einer hohen Leistungsfähigkeit der Bearbeitung zu erzeugen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, dass bei einem Verfahren zum Plasmalichtbogenumschmelzen der Oberflachenschicht eines flachen Metallwerkstückes mit gleichlaufenden Seitenkanten, welches die Metallsumpfbildung auf dem im Kristallisator untergebrachten Werkstuck durch dessen Erwärmen mit Plasmabrennern, zu welchen das Plasmabildende Gas und der elektrische Strom zugeführt werden, bei gegenseitiger Verschiebung des Werkstückes sowie der Plasmabrenner längs der gleichlaufenden Kanten des Werkstückes einschliesst, das Werkstück erfindungsgemass in der Ausgangsstellung im Kristallisator waagerecht angeordnet wird und die Plasmabrenner unter dem Werkstück zu einer Heihe quer zu dessen gleichlaufenden Kanjben derart angeordnet werden, dass die Anodenbrennflecke der Randbrenner dieser Reihe durch die genannnten Werkstückkanten begrenzt werden, zur Bildung eines Flüssigmetallsumpfes mit einer Lange, die dem Abstand zwischen diesen Kanten gleich ist, und im Verlaufe des TJmschmelzvorgangs die gegenseitige Verschiebung des Werkstückes sowie der Plasmabrenner zur Erzeugung auf der gesamten Oberfläche des Werkstückes je nach der Ver-

Schiebung des Metallsumpfspiegeis auf der letzteren einer umgeschmolzenen Schicht mit einer Dicke, die der Tiefe dieses Sumpfes gleich ist, in der Horizontalebene erfolgt.

Bei einer derartigen Technologie trennt sich die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes von der Arbeitsfläche des Kristallisators ab und der Metallsumpf spiegel·-/"; wird in der Ebene der zu bearbeitenden Oberfläche aus- .* gerichtet. *"/

Infolgedessen wird die Oberfläche des aufgeschmolzen..:

nes Metalls ungehindert geformt, d.h. ohne mit der Ar- " — beitsfläche des Kristallisators in Berührung zu treten *'—·'. und deswegen ohne dabei der mechanischen Einwirkung sei-,--.·· ifcens des letzteren ausgesetzt zu werden. Bei der ungehinderten Formung der aufgeschmolzenen Oberfläche erhoHt"*" sich die Qualität der Oberflächenschicht des Werkstückes und entsteht die Möglichkeit zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Vearbeitung durch Erhöhung der Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstuckes und aer Plasmabrenner, da die Grosse dieser Geschwindigkeit bei einer derartigen Technologie keine Auswirkung auf die Qualität der zu formenden Oberfläche ausübt.

Dank dessen, dass das Werkstück waagerecht angeordnet wird, entfällt die Notwendigkeit der Begrenzung des Metallsumpfes äurch die gekühlten Balken des Kristallisa tor ε auf dem gesamten Querschnitt des Werks Inickes, infolgedessen die Berührungsfläche des Kristallisators mit dem Metallsumpf vermindert wird. In diesem Fall erfolgt die wärmeableitung vom aufgeschmolzenen Metall nicht nur durch wärmeleitfähigkeit über die Arbeitsfläche des KristalIisators, sondern vielmehr durch Konvektion und Str-omung von der ungehindert geformten Oberfläche, und der Kristallisator dient im wesentlichen zum Zurückhalten des aufgeschmolzenen Metalls auf der Werksi£ickoberfläche.

Dabei vermindern sich die bei der Verschiebung des Werkstuckes bezuglich des Kristallisators entstehenden Widerstandskräfte und somit die Wahrscheinlichkeit der Rissbildung in der Oberflächenschicht des Werkstuckes.

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Darüber hinaus vereinfacht sich der konstruktive Aufbau des Kristallisators der Anlage zur Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Die. Anordnung von Plasmabrennern zu einer Reihe oberhalb des Werkstückes so, wie es vorstehend beschrieben ist, ermöglicht es, den Metallsuinpf mit einer Lange aufrechtzuerhalten, welche dem Abstand zwischen den Seiten- ; kanten des Werkstückes gleich ist, und die Leistung der ; Plasmabrenner auf der Sumpflange wunschgemass zu verteilen. Dadurch wird es möglich, die Form der Schmelz- :--· front des Metallpumpfes und der Kristallisationsfront des _; letzteren zu steuern, und somit die erforderliche Makrostruktur der Oberflachenschicht des Werkstückes vorzugeben.

Bei der Verstellung des Werkstückes bezüglich der Plasmabrenner in der Horizontalebene verschiebt sich der Metallsumpfspiegel fortlaufend auf der Werkstückoberflache. Dies gewahrleistet die Bildung einer derartigen Makrostruktur, bei welcher die Achsen der ausgezogenen Kristalle parallel zu der zu bearbeitenden Oberfläche verlaufen. Bei einer solchen Makrostruktur erhohen sich die Verformungsfähigkeiten des Werkstückes, was bei nachfolgender Werkstückverformung von besonderer Bedeutung ist. Bei der Realisation der erfindungsgemässen Technologie wird eine einseitge Gerichtetheit der Kristallisationsfront erreicht, d.h. das Kristallwachstum von den Wanden und vom Boden des Metallsumpfes erfolgt nur in einer Richtung, und zwar in Richtung des Sumpfspiegels. Dadurch werden die Entstehung der Schrumpfporosität des Metalls ausgeschlossen und eine hohe Qualität der Oberflächenschicht des Werksinlckes gewährleistet.

Darüber hinaus wird bei einem derartigen Verfahren die Dicke der umgeschmolzenen Schicht des Werkstückes durch die Tiefe des Metallsumpfes bestimmt. Dies bietet die Möglichkeit, die Dicke der umgeschmolzenen Schicht des Werkstückes durch Änderung der Metallsumpftiefe durch die Wahl eines entsprechenden Verhältnisses zwischen der Leistung der Plasmabrenner und dea? Geschwindigkeit der

gegenseitigen Verschiebung des Werkstnickes und der erwähnten Plasmabrenner in einem bedeutenden Masse zu steuern. Infolgedessen entsteht die Möglichkeit des Abßchmelzens des Werkstnickes auf eine Tiefe, die minimal ausreichend ist, um die Fehler der Ausgangs-Oberflächenschicht zu beseitigen und somit den Elektroenergie- und Plasmagasverbrauch zu vermindern. r„

Ss ist zweckmässig, die Geschwindigkeit der gegen- .· seitigen Verschiebung des Werkstnickes undder Plasmabrenner in der Horizontalebene in einem Bereich von J bis;,.,

500 mm/min zu Wählen. „--

Die derart gewählte Geschwindigkeit ist optimal und ~"

sichert die Formung einer Werkstückoberfläche von hoher ." Qualität mit einer dichten Makrostruktur.

Wenn die Geschwindigkeit weniger als 5 nim/min beträgt*,* so ist die Leistungsfähigkeit der Bearbeitung relativ niedrig und entspricht daher nicht den Anforderungen des modernen Hüttenbetriebs.

Wenn die Geschwindigkeit 500 mm/min übertrifft, so wird dadurch die Steuerung des Vorgangs der Aufrechterhaltung des Metallsumpfes zwischen den Seitenkanten des Werkstuckes erschwert.

■tis ist Wünschenswert, die Anzahl der Plasmabrenner in der vorstehend erwähnten Reihe vielfach drei zu wählen und an diese Brenner Drehstrom zuzuführen.

Falls an die Plasmabrenner Drehstrom zugeführt wird, können viel einfachere Stromquellen verwendet werden, als bei der Gleichstromspeisung. Dies hat die Verminderung der Materialkosten für die Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Folge.

Es ist zweckmässig, mindestens einige von den Plasmabrennern der vorstehend erwähnten Reihe in Pendelbewegung in der Ebene zu versetzen, welche zur Richtung der gegenseitigen Verschiebung des Werkstuckes sowie die Plasmabrenner senkrecht verläuft.

Dadurch wird eine gleichmassige Durchschmelzung der Oberflächenschicht des Werkstnickes sowie das Vermischen des Metallsumpfes während desUmschmelzens infolge der

mechanischen Einwirkung von pendelnden Plasmalichtbögen auf den Sumpf gewährleistet. Darüber hinaus, da die Pendelbewegungen eines Plasmabrenners zur Vergrösserung der durch diesen beheizten Fläche fuhren, entsteht die Möglichkeit, die Anzahl der Plasmabrenner in der vorstehend erwähnten Reihe zu reduzieren.

Die besten Ergebnisse werden dann erreicht, wenn an die Plasmabrenner Pendelbe we gun ge η mit einer Frequenz, von 10 bis 100 Bewegungen/min übertragen werden.

Eine derartige Pendelfrequenz gewahrleistet die

optimalen Bedingungen zum Aufrechterhalten des Metallsumpfes. Falls diese Frequenz weniger als 10 Pendelbewegungen/ /min beträgt, so können bei einer relativ hohen Geschwin-

1$ digkeit der Verschiebung des Metallsumpf spiegeis über ^:" die Oberfläche des Werkstückes in einigen Fällen nichtabgeschmolzene Stellen auf dieser Oberfläche hervortreten.

Bei einer Frequenz von über 100 Pendelbewegungen/min kommt es zum Verspritzen des Metalls. Dabei wird die Qualität der zu formenden Oberfläche boeinträchtigt.

Die Pendelbewegungen in der vorstehend erwähnten Ebene können an die Mittel-Plasmabrenner der genannten Reihe übertragen werden, wobei die Randbrenner dieser Reihe in der erwähnten Ebene unbeweglich bleiben.

Bei einer solchen Modifikation des erfindungsgemässen Verfahrens verbessert sich die Formung der Seitenkanten der umzuschmelzenden Oberfläche. Eine solche Modifikation ist sehr günstig bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Metall und Legierungen mit einer hohen Warmeleitfähigkeit, wie Kupfer, Gold und Platin. In diesem Falle übt die intensive Wärmeableitung an den Werkstückkanten infolge dessen hoher Wärmeleitfähigkeit keinen Einfluss auf die Stabilität des Umschmelzvorganges aus· ■Es ist zweckmässig, die Rand-Plasmabrenner der vorstehend erwähnten Reihe mit Gleichstrom und die Mittel-Plasmabrenner dieser. Reihe mit Wechselstrom zu speisen.

Die Speisung von Rand-Plasmabrennern mit Gleichstrom ermöglicht es, die Plasmalichtbögen dieser Plasma-

brenner auf die Werkstiickkanten genaustens zu richten, da der Anodenbrennfleck des Gleichstrom-Plasmalichtbogens auf der zu bearbeitenden Oberfläche praktisch unbeweglich ist, wodurch eine hohe Beständigkeit der Kanten- bearbeitung gewährleistet wird. Gleichzeitig ruft die Speisung des jeweiligen Mittel-Plasmabrenners mit Wechselstrom Pendelbewegungen des Plasmalichtbogens bezuglich _:. dieses Brenners hervor, wodurch bei der gleichen Pendel-*, frequenz des Plasmabrenners die Vergrösserung der Pendel·¹«..

amplitude des Plasmalichtbogens bedingt wird. Dies hat die Vergrösserung der mechanischen Einwirkung des Plasma**" lichtbogens auf den Metallsumpf sowie eine Erweiterung ^:„. der Heizzone, welche durch den jeweiligen pendelnden Brenner gebildet wird, zur Folge. *-·

Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelost, dasein der Anlage zum Piasmalichtbogenumschmelzen der Oberflächenschicht eines flachen Metallwerkstuckes mit gleichlaufenden Seitenkanten, enthaltend eine hermetisch abgeschlossene Kammer mit einem Kristallisator zum Unterbringen des Werkstückes, welcher zwei in der Horizontalebene parallel zueinander liegende gekühlte Balken enthält, sowie in die erwähnte Kammer eingeführte und durch die Zuführungsverbindungen mit den Plasmagas-, Strom- und Kuhlwasserquellen verbundenen Plasmabrenner, die Plasmabrenner erfindungsgemäss im Inneren der vorstehend erwähnten Kammer auf Wellen montiert sind, von welchen jede über eine Dichtungsbuchse in der Wand dieser Kammer derart angeordnet, dass deren Achse den Kristallisatorbalken parallel verläuft, und mit einem Antrieb zu deren Drehen um die eigene Achse versehen ist, wobei die Anlage mit einem Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werks "dickes und der erwähnten Vfellen in einer zu den Kristallisatorbalken parallelen Ebene entlang der Achsen dieser Wellen, die mit mindestens einem der an der genannten Verschiebung teilnehmenden Elemente verbunden ist, ausgestattet ist.

Die Anordnung von Plasmabrennern an den Antriebswellen, deren Achsen zu den Kristallisatorbalken parallel verlaufen, sowie das Vorhandensein eines Antriebs zur

as

gegenseitigen Verschiebung des Werkstuckes und der erwähnten !Wellen in der zu den Kristallisatorbalken parallel verlaufenden Ebene länge der Achsen dieser Wellen ermöglichen es, das Plasmalichtbogenumschmelzen der Oberflachenschicht des Werkstückes in Übereinstimmung mit der erfindungsgemässen Technologie durchzuführen und somit ein Werkstück mit Oberflachenschicht hoher Qualität, mit vorgegebenen Dicke¹ und Makrostruktur bei hoher Leistungsfähigheit der Bearbeitung zu erhalten. '■ '■■

Es ist wünschenswert, die erfindungsgemässe Anlage ^:_-, gemäss der Modifikation auszuführen, bei welcher die Welle des jeweiligen Plasmabrenners einen axialen Kanal aufweist," in welchem die Zuführungsverbindungen dieses Brenners verlegt sind.

Bei einem derartigen Aufbau der Anlage steigert sict..-deren Betriebszuverlassigkext und der Bedienungskomfort. ;_.„

Eine der konstruktionsmassig einfachsten ist die Modifikation der Anlage, bei welcher die Balken des Kristallisators auf einem in der hermetisch abgeschlossenen Kammer bewegbar angeordneten Wagen befestigt sind und der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der erwähnten Wellen samt Plasmabrennern als ein Antrieb zur fortschreitenden Bewegung ausgeführt ist, welcher mit diesem Wagen zwecks gemeinsamer Verschiebung der Kristallisatorbalken und des Werkstückes bezüglich der Wellen samt Plasmabrennern verbunden ist.

Die Anlage einer derartigen Bauweise kann bei der Plasma-Lichtbogenbearbeitung von relativ kurzen Werkstücken (bis 1000 mm) mit einer verhältnismässig kleinen Dicke (bis 100 mm) bei einer Stromstärke bis 1 kA vorteilhaft verwendet werden. Die erwähnten Begrenzungen der Werkstruckdicke und der Stromstärke sind auf an sich bekannte Schwierigkeiten bei der Gestaltung der Stromzuführung zum Werks"t^ick zurückzuführen, welche beim Vorhandensein des vorstehend erwähnten Wagens beweglich Boin muss.

Der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes sowie der Wellen mit den Plasmabrennern kann ferner in Gestalt eines Antriebs zur fortschreitenden Be-

wegung ausgeführt werden, welcher mit diesen Wellen verbunden ist, während die Balken des Kristallisators bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer und des Werkstückes unbeweglich befestigt werden können.

Die Tatsache, dass bei unbeweglicher Anordnung der Kristallisatorbalken die Wellen mit einem Antrieb zur fortschreitenden Bewegung ausgestattet sind, gewahrleistet die Plasma-Lichtbogenbearbeitung des unbeweglichen Werk-, stuckes, was die Möglichkeit bietet, die Lange der herme-s■"..

tisch abgeschlossenen Kammer bis auf eine Grosse zu ver-: -^ mindern, welche die Werkstücklange unbedeutend übertrifft.-]?ur das unbewegliche Werkstück ist eine stationäre Strom-;---zuführung erforderlich, was die Möglichkeit bietet, die ; Starke des verwendeten elektrischen Stromes zu vergrössern und folglich wesentlich dickere Werkstnicke, als bei der : " vorhergehenden Modifikation, zu bearbeiten. Bei unbewegli— _{w ;} chen Kristallisatorbalken vereinfacht sich die Kühlwasser-Zuführung zu diesen.

Die Anlage einer derartigen Bauweise kann bei der Plasma-Lichtbogenbearbeitung von relativ dicken Werkstücken (über 100 mm) bei einer Stromstärke bis 5 kA besonders vorteilhaft verwendet werden.

Es ist sinngemass, die erfindungsgemässe Anlage in Übereinstimmung mit der Modifikation auszuführen, dergemass die Balken des Kristallisators bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer unbeweglich befestigt sind und der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Wellen samt Plasmabrennern in Gestalt von Rollen ausgeführt ist, welche mit einem Drehantrieb versehen sind und mit dem Werkstück zwecks dessen Durchziehens zwischen den Balken des Kristallisators in Berührung stehen.

Dank Vorhandensein von Antriebsrollen, welche das Durchziehen des Werkstiückes zwischen den Balken des Kristallisators unter den Plasmabrennern sicherstellen, bleibt der durch die letzteren gebildete Metallsumpf bezuglich der erwähnten Balken praktisch unbeweglich. Dies ermöglicht es, die Lange der gekühlten Balken wesentlich zu vermindern und bis auf eine Grosse zu bringen, welche die vorgegebene Metallsumpfbreite ums 1,5- bis 2fache

Eine derartige Modifikation der Anlage ist bei der Plasma-Lichtbogenbearbeitung von relativ lange Werkstücken (über 1000 mm) mit einer Dicke bis 100 mm zweckmässig· Bei einer solchen Modifikation ist es sehr günstig, Wechselstrom anzuwenden, da sich in diesem Falle die Notwendigkeit der Stromzuführung zum Werkstück erübrigt.

Möglich ist auch eine Modifikation der erfindungsgemässen Anlage, dergemäss die Wellen mit Plasmabrennern und die Balken des Kristallisators miteinander durch ein -""-_:

in der hermetisch abgeschlossenen Kaznner bewegbar angeordnetes Portal verbunden sind, und der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Wellen mit .... den Plasmabrennern als ein Antrieb zur fortschreitenden Bewegung ausgeführt ist, welcher mit dem besagten Portal """ zwecks gemeinsamer Verstellung der Wellen samt Plasma- ; ; brennern sowie der Kristallisatorbalken bezüglich des Werkstückes verbunden ist.

Das Vorhandensein des Portals, welches die Wellen samt Plasmabrennern sowie die Balken des Kristallisators zu einem einheitlichen System vereinigt, das sich bezüglich' des unbeweglichen Werksinickes verstellen lasst, gewahrleistet - wie bei der vorhergehend erwähnten Modifikation - die Unbeweglichkeit des Metallsumpfes bezüglich der besagten Balken und gestattet somit, die Lange der letzteren zu verkürzen·

Es ist zweckmassig, die Anlage einer derartigen Bauart bei der Plasma-Lichtbogenbearbeitung von Werkstücken mit einer Lange von über 1000 mm und einer Breite von über 100 mm zu verwenden. Bei einer solchen Modifikation ist es zweckmässig, dank der Unbeweglichkeit des Werkstückes wahrend der Bearbeitung Gleichstrom zu verwenden. Kurze Beschreibung; der Zeichnungen

Das Wesen der vorliegenden Erfindung wird an Hand der Beschreibung nachstehender Beispiele deren Durchführung unter Bezugnahme auf die beiliegenden !Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen?

Fig. 1 azonometrisch.es Schema der Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens zum Plasmalichtbogenumschmelzen der Oberflächenschicht eines flachen Metall-

. Werkstückes mit gleichlaufenden Seitenkanten (Mit dem Pfeil ist die Richtung der Werkstückverstellung gezeigt); Fig. 2 dasselbe wie Fig. 1, Ansicht von rechts; Fig. 3 dasselbe wie Fig. 1 in Draufsicht, in der Ausführungsvariante, dergemäss die Plasmabrenner in Pendelbewegung in der zur Verschiebungsrichtung des Werkstückes senkrecht verlaufenden Ebene versetzt »erden, gemäss der Erfindung. (Mit den Pfeilen sind Richtungen der Pendelbewegungen von Plasmabrennern sowie der Werks tnickv er- ; *.. Schiebung gezeigt); ' :

Fig. 4- dasselbe wie Fig. 3 in der Ausfuhrungsvariante,-dergemass die Pendelbewegungen an die Mittelbrenner der •-«•^: besagten Reihe in der Ebene übertragen werden, die zu der;

Verschiebungsrichtung des Werkstuckes senkrecht verlauft, · ·.. ■ ' ■ " -· "

wahrend die Randbrenner in der erwähnten Ebene unbeweglicÜL ".

bleiben, gemäss der Erfindung (Die Mittelbrenner sind in der Zeichnung durch Strichlinien angedeutet);

Fig. 5 im Längsschnitt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens, welche gemäsls der At*sführungsvariante ausgestaltet ist, dergemass die Balken des Kristallisators auf einem Antriebswagen befestigt sind, gemass der Erfindung;

Fig. 6 dasselbe wie Fig. 5, Ansicht von links;

Fig. 7 im Längsschnitt die erfindungsgemasse Anlage in der Ausführungsvariante, dergemass die Wellen der Plasmabrenner mit einem Antrieb zur fortschreitenden Bewegung verbunden und die Balken des Kristallisators bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer und des Werkstückes unbeweglich befestigt sind, gemäss der Erfindung; Fig. 8 dasselbe wie Fig. 7, Ansicht von links;

Fig. 9 im Längsschnitt die erfindungsgemasse Anlage in der Ausführungsvariante, dergemass die letztere Rollen aufweist, welche mit einem Drehantrieb gekoppelt sind und mit dem Werkstück zwecks dessen Durchziehens zwischen den unbeweglichen Balken des Kristallisators in Berührung stehen, gemäss der Erfindung;

Fig. 10 dasselbe wie Fig. 6 im Schnitt in der Ebene X-X der Pig. 9i .

Fig. 11 im Längsschnitt die erfindungsgemasse Anlage

in der Ausführungsvariante, dergemass die Vfellen mit Plasmabrennern und die Balken des Kristallisators am Antriebsportal befestigt sind, gemass der Erfindung; Fig. 12 dasselbe wie Fig. 11, im Schnitt in der Ebene XTI-XII der Fig. 11.

Bevorzugte Ausfuhrungsvarianten der Erfindung

Das erfindungsgemasse Verfahren zum Plasmalichtbogenumschmelzen der Oberflächenschicht eines flachen Metallwerk stnickes mit gleichlaufenden Seitenkanten besteht in folgendem. .

In der Ausgangsstellung wird das flache Metallwerkstück 1 (s. Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen) mit :

gleichlaufenden Seitenkanten 1a und Ib₁ welches im Besonτ deren die Form eines Quaders aufweist, in einem Kristall!-"" sator waagerecht angeordnet, der zwei in der HorizontalebeV ne parallel zueinander liegende gekühlte Balken 2 und 3 , einschließet. Die Zufuhrung des Kuhlwassers zu den Balken 2 und 3 erfolgt über Stutzen 4 und dessen Abführung über Stutzen 5 (zwecks Einfachheit ist einer der Ableitstutzen nicht gezeigt).

Über dem Werkstiuck 1 werden zu einer Reihe quer zu dessen gleichlaufenden Seitenkanten 1a und 1b Plasmabrenner 6 senkrecht derart angeordnet, dass die Anodenbrennflecke 7 der Eandbrenner dieser Reihe durch Kanten 1a und 1b des Werkstückes 1 begrenzt sind.

Die Plasmalichtbogen zwischen den Stirnseiten der Plasmabrenner 6 und der zu bearbeitenden Oberflache 1c des Werkstückes 1 werden angezündet, indem samtlichen Plasmabrennern plasmabildendes Gas, beispielsweise Argon,. JO und elektrischer Strom zugeführt werden.

Bei einem derartigen Erwarmen des Werkstückes 1 wird auf der Oberfläche des letzteren an einem deren Enden (gemass der Zeichnung am rechten Ende) der Metallsumpf 8 gebildet. Dabei ist die Lange des Metallsumpfes 8 dem Abstand zwischen den Kanten 1a und 1b des Werkstückes 1, mit anderen Worten, der Breite des letzteren gleich. Das Zurückhalten des Flüssigkmetalls auf der Oberflache des Werks truckes 1 und dessen nachfolgende Kristallisation werden durch Kristallisatorbalken 2 und 3 gewährleistet.

- as -

J^s ist hervorzuheben, dass der Spiegel 8a des Metallsumpfes 8 in der Ebene der zu bearbeitenden Oberfläche 1c des Werkstückes 1 liegt und die Arbeitsfläche 9 des jeweiligen Kristallisatorbalkens 2 und 3 zu der Oberfläche 1c des Werkstückes 1 senkrecht ausgerichtet ist und mit dieser Oberfläche nicht in Berührung kommt, wie es Fig. 2 zu ersehen ist. Infolgedessen werden günstige Bedingungen für die Metallkristallisation und für die Formung einer Oberfläche von hoher Qualität geschaffen* :;. '.

Nach der Bildung des Metallsumpfes 8 auf der Ober- '\ ·"■*. fläche 1c des Werkstückes 1 mit vorgegebener Tiefe, "-·*·^; welche die Dicke t der umzuschmelzenden Schicht des

Werkstückes 1 (Fig. 1) bestimmt, wird die gegenseitige *

Verschiebung des letzteren sowie der Plasmabrenner 6 in "—" der Horizontalebene längs der Kanten 1a und 1b des Werk--. Stückes 1 vollzogen. ■"..*.'

Eine derartige gegenseitige Verschiebung wird r--^: beispielsweise durch Bewegung des Werkstückes 1 in der Fig. 1 mit dem Pfeil gezeigten Richtung gewährleistet. Es versteht sich von selbst, dass auch andersweise vorgegangen werden kann, und nähmlich die Plasmabrenner 6 kontnen über dem unbeweglichen Werkstück 1 in entgegengesetzter Richtung verschoben werden.

Je nach der Verschiebung des Spiegels 8a des Flüssigmetallsumpf es 8 über die Oberfläche 1c des Werkstückes 1 in der zu der Verschiebung des Werkstückes entgegengesetzten Richtung (in der Zeichnung nach links) wird das letztere über die ganze Oberfläche auf eine Tiefe durchgeschmolzen, die der Tiefe des Sumpfes 8 gleich ist, und erhärtet anschliessend infolge der wärmeableitung von dessen Oberfläche in die Umgebung durch Konvektion und Strahlung sowie durch Wärmeleitung über die Arbeitsflächen 9 der Balken 2 und 3 cLes Kristallisators.

^m Verlaufe des Umschmelzvorgangs werden die Fehler der Oberflächenschicht des Werkstückes beseitigt. Die Dicke der umgeschmolzenen Schicht wird ausgehend Von der Tiefe, auf der die genannten Fehler im Werkstück gelagert sind, gewählt.

Die Breite des Flüssigmetallsumpfes 8, die Geschwindigkeit der Verstellung des Werkstückes 1 und die

Leistung der Plasmabrenner 6 werden je nach dem Werkstoff des Werkstückes 1 sowie den Abmessungen des letzteren gewählt. Darüber hinaus wird die Geschwindigkeit der Werkstückverschiebung in einem Bereich von 3 bis 5ΌΟ mm, ausgehend von den Bedingungen, welche zur Gewährleistung der Metallsuiapfstabilität sowie der erforderlichen Leistungsfähigkeit der Bearbeitung notwendig sind, gewählte. Es ist hervorzuheben, dass, da die gekühlte Fläche des Werkstückes 1 (welche mit der Arbeitsfläche 9 der Kristallisatorbalken 2 und 3 i^Q Berührung steht) rit dessen zu formender (zu bearbeitender) Fläche Ic nicht "— zusammenfällt, anders gesagt von dieser abgetrennt ist,s-centsteht bei einer derartigen Technologie die Möglichkeit,, die Leistungsfähigkeit der Bearbeitung durch Erhöhung; der" Geschwindigkeit der Werkstück verschiebung wesentlich ^:~^:"" zu steigern und somit eine hohe Qualität der bearbeiteten Oberfläche zu gewährleisten.

Im letzten Stadium des Vorgangs, wenn der Spiegel 8a des Metallsumpfes 8 das gegenüberliegende (linke) Ende des Werkstückes 1 erreicht,wird die Verschiebung des

letzteren eingestellt und bei langsamer Verminderung der Leistung der Plasmabrenner 6 eine gleichmässige Kristallisation des Metalls auf diesem Abschnitt gewährleistet. Im Verlaufe des Umschmelzvorgangs wird die Tifife des Metallsumpfes 8 und somit auch die Dicke t der umzuschmelzenden Oberflächenschicht durch Änderung der Leistung der Plasmabrenner 6 sowie der Geschwindigkeit der Verschiebung des Werkstückes 1 gesteuert. Mit der Erhöhung der vorstehend erwähnten Leistung und der Verminderung der

3® Geschwindigkeit der Verschiebung des Werkstückes 1 nimmt die Tiefe des Sumpfes 8 zu.

Bei der Umverteilung der Leistung der Plasmabrenner 6 der erwähnten Reihe nach der Breite des Werkstückes 1 wird die Einschmelzungsfront des Sumpfes 8 sowie dessen Kristallisationsfront in Übereinstimmung mit der erforderlichen Makrostruktur der umzuschmelzenden Schicht geändert.

Dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik dürfte offenkundig sein, dass zum Umschmelzen der Oberfläche

des Werkstückes 1 auf dessen gesamter Länge, einschliesslich dessen Randabschnitte, das Zerfliessen des Flüssigmetalls auf diesen Abschnitten verhindert werden muss. Zu diesem Zweck werden auf der abzuschmelzenden Oberfläche nicht aufgeschmolzene Abschnitte am rechten Ende des Werkstückes 1 (im Anfangsstadium des Vorgangs) sowie en dessen linkem Ende (im Endstadium) aufrechterhalten, oder neben den Balken 2 und 5, welche längs der Kanten 1a und ^b des Werkstückes 1 liegen, zusätzliche gekühlte ".

Balken an dessen Stirnseiten angeordnet (die zusätzlichen*-" Balken sind in Fig. 1 nicht gezeigt). Im letzgenannten Fall stellt der Kristallisator einen gekühlten Rahmen dar, welcher das.Werkstück 1 auf dem Umfang umfasst.

Es ist zu bemerken,dass die Plasmabrenner 6 sowohl .-mit GleicbTals auch mit Wechselstrom, insbesondere mit Drehstrom, gespeist werden können. Es ist offenkundig, ;--dass im letztgenannten Fall die Speisequellen verein" facht werden. Bei Drehstromspeisung der Plasmabrenner 6 wird die Anzahl der letzteren vielfach drei gewählt und de drei Brenner werden mit einer separaten Drehstromquelle verbunden.

Das erfindungsgema'sse Verfahren zum Plasmalichtbogenumschmelzen kann in Übereinstimmung mit der Modifikation durchgeführt werden, bei welcher nur an einen Teil der Plasmabrenner 6 der vorstehend erwä'hnten Reihe bsw· sämtlichen Plasmabrennern, wie es Fig. 3 zu ersehen ist, Pendelbewegungen bezüglich des beweglichen Werkstückes 1 in der Ebene, die zur Bewegungsrichtung des letzteren quer verläuft, vermittelt werden. Bei einer derartigen Modifikation kann die Anzahl der Plasmabrenner 6 der besagten Reihe reduziert werden. Darüber hinaus gewährleisten die Pendelbewegungen der Plasmabrenner 6 ein gleichmSssiges Durch schmelzen der Oberflächenschicht des Werkstückes 1 sowie das Vermischen des aufgeschmolzenen Metalls im Sumpf 8 durch mechanische Einwirkung von Plasmalichtbogen auf das letztere/

Zur Schaffung optimaler Bedingungen zum Aufrechterhalten des Metallsumpfes 8 werden die Pendelbewegungen der Plasmabrenner mit einer Frequenz vorgenommen die in

einem Bereicii von 10 bis 100 Pendelbewegungen/Inin liegt. Die Wahl der Pendelfrequenz ist von der Werkstoffart des Werkstückes 1, der Geschwindigkeit dessen Verschiebung, der Leistung der Plasmabrenner 6 sowie von der erforderlichen Makrostruktur der umgeschmolzenen Schicht abhangig·

Ih Hg· 4 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Durchführungsveriante des erfindungsgemässen "Verfahrens :. dargestellt, bei welcher die Pendelbewegung en in der

vorstehend erwähnten Ebene nur an die Mittel-Plasma" -

brenner 6 der besagten Reihe vermittelt werden und die Randbrenner 6a und 6b dieser Reihe in der vorhergehend erwähnten Ebene unbeweglich bleiben.

Es ist zweckmässig, eine solche Durchführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens zum Plasrnalichtbogenumschmelzen bei der Bearbeitung von Werkstücken"" aus Kufper, Gold und Platin sowie anderen Werkstoffen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Durch die unbewegliche Anordnung von Rand-Plasmabrennern 6a und 6b weisen die Seitenkanten 1a und Ib der umzuschmelzenden Oberfläche des Werkstükkes 1 eine ausgeprägt stabile Form ungeachtet der intensiven Wärmeableitung im Bereich dieser Kanten auf·

Zu einer zuverlässigen Orientierung der Plasma" lichtbogen der Rand-Plasmabrenner 6ε und 6b auf die Kanten 1a und 1b des Werkstückes 1 werden die besagten Brenner mit Gleichstrom und z'jo? Vergrösserung der Pendel amplitude der Plasmalichtbögen der Mittel-Plasmabrenner 6c werden die letzteren mit Wechselstrom gespeist. Wie es die durchgeführten Versuche gezeigt haben, wird bei einer derartigen kombinierten elektrischen Speisung die bestmögliche Durchschmelzung der Werkstückoberflache erreicht. Bei Notwendigkeit, die gegenüberliegende (in Üg. 1 die untere) Seite des Werkstückes 1 zu bearbeiten, wird das letzter gewendet und auf die gleiche Weise behandelt.

Es ist vollkommen klar, dass durch die vorstehend beschriebenen und in Hg. 1 bis 4 veranschaulichten Durchführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens dessen mögliche Durchführungsvarianten bei weitem nicht erschöpft sind«,

Das vorstehend beschriebene Verfahren wird mit Hilfe einer Anlage zum Plasmalichtbogenumschmelzen der Ober" flächenschicht eines flachen Metall Wertstückes mit gleichlaufenden Seitenkanten durchgeführt,, die in Iig.5 bis 12 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.

Diese Anlage (s. Pig. 5 und °) enthalt eine auf dem Gerüst IO montierte hermetisch abgeschlossene Kammer 11 sowie in dieser angeordnete Plasmabrenner 6. Die hermetisch abgeschlossene Kammer 11 gestattet es, die Bearbeitung 'dee/.·* Werkstückes 1 in der kontrollierbaren Atmosphäre durch- ·.»-. zuführen.

Der jeweilige Plasmabrenner 6 ist durch die Zuführungfe"" Verbindungen 12, 15 und 14 mit den Plasmagas-, Strom- und *·„„„, Kühlwasser quellen verbunden (zwecks Einfachheit sind

diese Quellen in der Zeichnung nicht gezeigt). "..·

Die Anlage weist ferner einen Kristallisator auf, der:.-, zum Unterbringen des Werkstückes 1 in seinem Inneren bestimmt ist und zwei wassergekühlte Balken 2 und 3, welche den in Pig. 1 bis 4 gezeigten ähnlich sind, einschliesst.

Diese Balken sind in Horizontalebene angeordnet und liegen parallel zueinander. Der Kristallisator weist ausserdem zwei zusätzliche BaJJcen 15 und 16 auf, welche zusammen mit den Balken 2 und 3 einen Rahmen bilden, der das Werkstück 1 auf dessen Umfang umschliesst.

Die Plasmabrenner 6. (Fig. 5) sind erfindungsgema'ss an Wellen 17 angeordnet. Die jeweilige Welle 17 ist in der Wand der hermitsch abgeschlossenen Kammer 11 über eine Dichtungsbuchse 18 angeordnet, die in einer an der besagten Kammer über eine Isolierzwischenlage 20 angebrachten Hülse 19 eingebaut ist.

Am Gerüst IO ist ein Balken 22'mit in dessen Offnungen angeordneten Isolierbuchsen 23 befestigt · Jede der Wellen 17 ist über die entsprechende Buchse 23 durchgelassen und derweise angeordnet, dass deren Achse den Balken 2 und 3

(s. Pig. 6) des Kristallisators parallel ist.

Die Wellen 17 weisen einen gemeinsamen Antrieb 24 zum Drehen um ihre eigenen Achsen auf, welcher einen Hydraulikzylinder 25 darstellt, dessen Kolben 26 Ober die Kolbenstange 27 mit einer Leiste 28 verbunden ist. An der Leiste

28 sind Stiffe 29 angebracht, deren Anzahl der Anzahl von Wellen 17 (folglich auch der Anzahl der Plasmabrenner 6) entspricht. Entsprechende Welle 17 sowie Stift 29 sind miteinander durch einen Hebel 3O gekoppelt· Bei der fortschreitenden Verschiebung der Leiste 28 werden die Hebel 30 unter der Einwirkung des Kolbens 26 des Hydraulikzylinders 25 - dank einer derartigen baulichen Gestaltung - gleichlaufend um die Achsen der :. Wellen 17 geschwenkt, wobei die letzteren gedreht und die-

IQ Plasmabrenner 6 in derselben Richtung geschwenkt werden..'--Bei der Änderung der Bewebungsrichtung der Leiste 28 werden die Wellen 17 und die Plasmabrenner 6 in ent- *... gegengesetzter Richtung gedreht bzw. geschwenkt. Auf die""" se Weise können die Pendelbewegungen der Plasmabrenner in.

Vertikalebene gewahrleistet werden, wie es in Hg. 6 mit den Pfeilen gezeigt ist. :

Bs ist offenkundig, dass die Pendelbewegungen der Plasmabrenner nicht nur mit Hilfe eines für samtliche Wellen 17 gemeinsamen Antriebs 24, sondern auch mit Einzelantrieben gewährleistet werden können.

Pur die Erhöhung der Betriebssicherheit der erfindungsgema'ssen Anlage sowie deren Bedienungskomfort es weist die Welle 17 des jeweiligen Plasmabrenners ⁶ einen Axialkanal 31 auf, durch welchen die Zuführungsverbindungen, entsprechend 13, 14· und 15, dec besagten Brenners durchgelassen sind· Um die Dichtigkeit des Axialkanals 31 der Welle 17 sicherzustellen, ist zwischen der Stirnseite der letzteren und dem Plasmabrenner β eine Vakuumdichtung 32 angeordnet.

Die Anlage enthält erfindungsgemäss auch einen Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes 1 und der Wellen 17 in der zu den Kristallisatorbalken 2 und 3 parallel verlaufenden Ebene längs der Achsen der besagten Wellen. Dieser Antrieb kann wahlweise entweder mit dem Werkstück 1 oder mit den Wellen 17 gekoppelt sein.

Der erwähnte Antrieb kann insbesondere derart aus" geführt werden, dass die Bewegung in der erwähnten Ebene an das Werkstück übertragen wird, wie es 3Hg. 5 und 6

veranschaulichen· Zu diesem Zweck werden die Kristallisatorbalken, entsprechennd 2, 3, 15 und 16,.auf.einem Wagen 23 angeordnet, welcher in der hermetisch abgeschlossenen Kammer 11 auf Schienen 34 montiert ist. Zur Verbesserung der Kristallisationsbedingungen des Werkstückes 1 wird auf dem Wagen 33 auch eine gekühlte Gespannplatte 35 angeordnet. ■

Der Wagen 33 (s. Hg. 5) weist einen Antrieb 36 zur _:- fortschreitenden Bewegung, welcher insbesondere in Ge- */· stalt eines Hydraulikzylinders 37 ausgeführt ist, dessen *..· Kolben 38 über die Kolbenstange 39 an der über eine Zwischenlage 41 in der Wand der hermetisch abgeschlosse- -'" η en Kammer 11 angeordneten Hülse 40 angebracht ist. Der ·„ Hydraulikzylinder 37 ist bezüglich des Gerüstes IO und des Kolbens 38 in der in Eig. 5 mit dem Pfeil angedeute- \. ten Richtung sowie in entgegengesetzter Richtung beweg- :- bar angeordnet und mit dem Wagen 33 über den Tragarm 42 sowie die Zugstange 43 fest verbunden, welche über die Offnungen in der Hülse 40, der Zwischenlage 41 und der Wand der hermetisch angeschlossenen Kammer 11 durchgelassen ist. Die Hülse 40 weist eine Dichtungsbuchee 44 auf und ist mit einem Diekel 45 verschlossen.

Die Anlage gema'ss der vorstehend beschriebenen Modifikation gewährleistet die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auf folgende Weise. Das Werkstück 1 wird auf der gekühlten Gespannplatte 35 zwischen den Kristallisatorbalken 2_t 3, 15 und 16 angeordnet und in der Kammer 11 wird eine kontrollierbare Atmosphäre gebildet.

Bei Zuleitung von Plasmagas sowie elektrischem Strom über die Verbindungen 12 und 13 an die Plasmabrenner 6 werden zwischen den Stirnseiten der erwähnten Brenner und dem Werkstück 1 Plasmalichtbögen gebildet. Zwecks Abkühlung der Düsen der Plasmabrenner 6 wird zu den letzteren über die Verbindungen 14 Wasser gefördert. Falls zur Plasmabildung Gleichstrom verwendet wird, so wird eine der Stromquellen an den Wagen 33 über eine Stromzuführung (nicht gezeigt) angeschlossen.

Nach der Metallsumpfbildung auf der ganzen Breite des Werkstückes 1 wird an einer dessen Stirnseiten (der reclrben in Fig. 5) dem Hydraulikzylinder 37 die Druckflüssigkeit zugeführt, infolgedessen sich der Wagen 33 samt Werkstück 1 nach rechts verschiebt. Auf diese Weise erfolgt das Durchschmelzen des Werkstückes 1 auf die vorgegebene Tiefe auf der gesamten Länge des Werkstückes

Zur Durchführung der Modifikationen des erfindungsgemässen Verfahrens, welche in Pig. 3 und 4 veran- :

schaulicht sind, wird während der Verschiebung des Werk-- Stückes 1 die Druckflüssigkeit abwechselnd in den kolbenseitigen Raum des Hydraulikzylinders 25 gefordert und '----somit an die Plasmabrenner 6 in der zu der Verschiebungsr richtung des Werkstückes 1 querliegenden Ebene Pendelbewegungen vermittelt, wie es auf Fig. 6 ersichtlich ist;,, -

Die Anlage in Übereinstimmung mit der in Fig. 5 und;. 6 dargestellten Modifikation kann für die Bearbeitung von Werkstücken mit einer Länge von bis zu 1000 mm sowie einer Stärke von bis zu 100 mm bei einer Stromstärke von bis 1 kA erfolgreich verwendet werden.

Für dickere Werkstücke (mit einer Dicke von über 100 mm) und bei einer grosseren Stromstärke (bis 5 kA) ist es zweckmässig, die erfindungsgemässe Anlage gemäss der in Fig. 7 und 8 gezeigten Modifikation auszuführen.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsvariante sind die Bauen 2_? 3, 15.und 16 des Kristallisators, die gekühlte Gespannplatte 35 und das Werkstück 1 bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer 11 unbeweglich angeordnet, während die Wellen 17 - ausser dem Drehantrieb — 24 - mit einem Antrieb 46 _zu deren fortschreitenden Bewegung längs ihrer Achsen ausgestattet sind.

Der Antrieb 46 (_s. pig. 7) stellt einen Hydraulikzylinder 47 dar, dessen Kolben 48 über seine Kolbenstange 49 mit der Hülse 19 gekoppelt ist. Im Unterschied zu der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsvariante ist in der gegebenen Ausführungsyariante der Balken 22 (Fig. 8) mit Rollen 50 ausgestattet und auf am Gestell 10 befestigten Führungen 51 angeordnet. Der Hydraulikzylinder 47 und der Balken 22 sind miteinander starr verbunden.

Bei Zuführung der Druckflüssigkeit dem Hydraulikzylinder 47 fängt dieser an, sick bezüglich des Kolbens 48 _nach rechts zu verschieben, wie es in Fig. 7 mit Pfeil gezeigt ist, und versetzt den die Wellen 17 samt Plasmabrennern 6 tragenden Balken 22 in fortschreitende Bewegung in derselben Richtung. Die Plasmabrenner 6 verschieben sich über dem unbeweglichen Werkstuck 1 und brennen dieses fortlaufend der Länge nach ab.

Es muss hervorgehoben werden, dass bei einer derartigen baulichen Gestaltung im Unterschied dazu, wie es in der vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante der Fall ist, die Kühlwasserzuleitung zu dem Kristallisator vereinfacht wird. Ferner wird in einem solchen Fall bei Verwendung von Gleichstrom zur Plasmaerzeugung der Aufbau der Stromzuführung (nicht gezeigt) zum Werkstück 1 vereinfacht. Es ist auch hervorzuheben, dass bei einem der- ;_ artigen konstruktiven Aufbau das LMngenmass der hermetisch abgeschlossenen Kammer 11 vermindert wird* Gegebenenfalls überschreitet dieses Mass nur unwesentlich die LSnge des Werkstückes 1, während sie bei der vorhergehend erläuterten Ausführungsvariante infolge der Verschiebung des Werkstückes 1 im Inneren der hermetisch abgeschlossenen Kammer 11 die doppelte Lange des Werkstückes 1 nicht unterschreiten kann.

Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemSssen Verfahrens zum Plasmalichtbogenumschmelzen der Oberflächenschicht eines flachen Metallwerkstückes mit gleichlaufenden Seitenkanten kann auch so ausgeführt werden, wie es in Fig. 9 und IO dargestellt ist.

GemSss dieser Modifikation der Anlage hat der Kristallisator nur zwei gekühlte Balken 2 und 3, welche in der hermetisch abgeschlossenen Kammer 11 unbeweglich befestigt sind und parallel zu den Wellen 17 verlaufen. Beide Balken 2 und 3 werden mit Hilfe von Andrückvorrichtungen 52 (Fig. 10) und 53 an die Seitenkanten des Werkstückes 1 angedrückt. Die Andrückvorrichtungen 52 und 53 können auf eine beliebige, an sich bekannte Weise ausgeführt werden und werden daher hier na*her nicht erlSutert.

Die Eiihlwasserzuführung zu den Balken 2 und 3 findet über Stutzen 4 statt.

Zur Gewährleistung der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes 1 und der Wellen 17 samt Plasmabrennern 6 ist die Anlage mit Hollen 54 ausgestattet, die unterhalb der Balken .2 und 3 angeordnet sind und eine Rollbahn bilden, wie es in Pig. 9 dargestellt ist. Die Rollen 54 sind mit einem Drehantrieb 55 (Fig. 10) gekoppelt.

Das zu bearbeitende Werkstück 1 wird auf der Roll" :"■ bahn zwischen den Balken 2 und 3 derart angeordnet, dass : eine Reibungswechselwirkung zwischen dem Werkstück 1 und den Rollen 54 entsteht. Bei Einschalten des Antriebs 55 ; ziehen die rotierenden Rollen 54 das Werkstück 1 zwischenden Balken 2 und 3 hindurch und gestatten somit den Plasmabrennern 6, das Werkstück 1 fortlaufen der Länge '■ _ nach abzuschmelzen·

Der auf der Oberfläche des Werkstückes 1 gebildete Flüssigmetallsumpf ist in diesem Fall bezüglich der Balken 2 und 3 praktisch unbeweglich. Da die Aufgabe der Balken 2 und 3 im wesentlichen im Zurückhalten des Flüssig metallsumpf es auf der Werkstückoberfläche besteht, so entsteht - dank der TJnbeweglichkeit dieses Metallsumpfes bezüglich der erwähnten Balken - die Möglichkeit, die Lange der letzteren im Vergleich zu deren Lange in den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Anlage zu vermindern» ESr praktische Zwecke reicht es schon aus, die Länge der Balken 2 und. 3_:des KristalliBators so zu wählen, dass sie die vorgegebene Flüssigmetallsumpfbreite ums 1,5™ bis 2fache überschreitet.

Die in Jig. 9 und IO gezeigte Modifikation der erfindungsgemSssen Anlage wird zweckmässigerweise zur Plasma~Iichtbogenbearbeitung von verhältnismässig langen Werkstücken mit einer geringen Dicke (mit einer Länge von über 1000 mm und einer Dicke bis zu 100 mm) verwendet.

Zur Vereinfachung der Stromzuführung zwecks Bildung des Plasmalichtbogens ist es sinngemäss, bei einer derartigen Modifikation Wechselstrom zu verwenden.

Möglich ist auch eine leiter Ausführungsvariante der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,

- SS - '

die in Hg. 11 und 12 dargestellt ist. In Übereinstimmung mit dieser Auoführungsvariant© inchlieeet die Anlage ein Portal 56 ein, das in seinem Unterteil Laufrollen 57 zur Bewegung auf den in der hermetisch abgeschiossenen Kammer 11 verlegten Schienen 58 aufweist. Im Unterteil des Portals 56 sind Balken 2 und 3 des Kristallisators befestigt, die den in Fig. 9 gezeigten ähnlich sind. Der Oberteil des Portals 56 ist mit den Wellen 17 derart verbunden, dass diese die MöglichksejiV haben, sich im Portal 56 um ihre geometrischen Achsen zu..-, drehen. Dies bedeutet, dass das Portal 56, die Wellen 17, " die Plasmabrenner 6 sowie Kristallisatorbalken 2 und 3 :""" ein einheitliches, bezüglich des unbeweglichen Werkstücke^,, 1 verschiebbares System bilden. Das Portal 56 und somit _*, das gesamte System können mit einem beliebigen der bisher.*, bekannten Antriebe zur fortschreitenden Bewegung ange- :.~: trieben werden. Dabei kann das Portal 56 mit dem genannten Antrieb sowohl unmittelbar als auch über die Wellen .17 gekoppelt werden, wie es in Fig. 11 gezeigt ist.

Im letztgenannten Pail schliesst die Anlage einen Antrieb 4-6 zur fortschreitenden Bewegung ein, der als Hydraulikzylinder 4-7 gestaltet ist, wie es in der vorhergehend näher erläuterten und iiPig. 7 dargestellten Modifikation der Fall ist.

Bei Verstellung des Hydraulikzylinders 4-7 bezüglich des Kolbens 4-8 in der in Pig. H mit dem Pfeil gezeigten Richtung bewegen sich in derselben Richtung bezüglich des unbeweglichen Werkstückes 1 die Wellen 17 samt Plasmabrennern 6_f das Portal 56 sowie die Kristallisatorbalken

JO 2 und 3. Hiermit wird die Verschiebung des Flüssigmetallsumpfes nach der Lange des Werkstückes 1 gewährleistet, was ein fortlaufendes Abschmelzen der gesamten Werkstückoberflache sicherstellt.

Während der Verschiebung des Portals 56 und sonstiger mit diesem in Verbindung stehender Elemente können die Pendelbewegungen der Plasmabrenner 6 bei notwendige keit genau so, wie in den vorstehend erläuterten Modifi^· kationen mit Hilfe des Hydraulikzylinders 25 (Pig. 11)

vollzogen werden, wie es in Fig. 12 gezeigt ist.

In sämtlichen vorstehend erläuterten Modifikationen der Anlage, die in Fig. 5 bis 12 dargestellt sind, ist der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes 1 und der Wellen 17 samt Plasmabrennern 6 mit einem der an dieser Verschiebung teilnehmenden Elemente, und zwar entweder mit dem Werkstück 1 oder den Wellen 17, gekoppelt. Es ist offenkundig, dass der erwähnte Antrieb gleichzeitig mit dem Werkstück 1 und den Wellen 17 gekoppelt ■'·"-■ sein und an diese Elemente entgegengerichtete Bewegungen. .■-übertragen kann. Ein derartiger konstruktiver Aufbau ist für den Fachmann offenkundig und wird hier daher nicht ^: näher erläutert. ....

Es muss hervorgehoben werden, dass die jeweilige der." •^■5 hier beschriebenen Modifikationen der er find ungsgemä ssen --"■ Anlage ein wirksames Plasmalichtbqgsuumschmelzen der " fehlerhaften Oberflächenschicht des Werkstückes in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren gewährleistet und somit gestattet, ein Werkstück von hoher Qualität mit der erforderlichen Makrostruktur der Oberflächenschicht bei hoher Leistungsfähigkeit der Bearbeitung zu erzeugen.

Im weiteren sind zum Zwecke der Anschaulichkeit konkrete Durchführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens zum Plasmalichtbogenumschmelzen unter Zuhilfenahme der beschriebenen Anlage gebracht.

Beispiel 1 .

Ein prismatisches aus rostfreiem Stahl gefertigtes -Werkstück von rechtwinkligem Profil mit folgenden Ah-Messungen (in mm)J

Länge 584

Breite 365

Dicke 96

wurde im Kristallisator der vorstehend beschriebenen Anlage untergebracht und nach dem erfindungsgemässen Verfahren so bearbeitet, wie es vorstehend dargelegt und in Fig_e 1 gezeigt ist.

Die Werkstückbearbeitung erfolgte bei folgenden BetriebsparameternJ

Argon

8 40

40

Gleichstrom^

0,48 ^:, 47 bis 52

von 5 biß

Plasmabildendes Gas

Anzahl der Plasmabrenner nach der Werkstückbreite
Nennleistung des -jeweiligen Brenners (in kW) Abstand zwischen der Stirnseite der Elektrode des Plasmabrenners und der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche (in mm)
Untersuchungsstromart
Plesmalichtbogen-Stromstärke am jeweiligen

IO Brenner (in kA)

Spannungsabfall im Plasmalichtbogen (in V) Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Plasmabrenner (in mm/min)

Dicke der umgeschmolzenen Oberflächenschicht (in mm)

Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des Abschlussstadiums des Prozesses erforderlichen Zeit-

20 aufwandes (in min) .

Im Ergebnis der Bearbeitung wurden die Fehler der Ausgangs-Oberflächenschicht des Werkstückes restlos beseitigt. Dabei wurden in der Oberflächenschicht keine für das bisher bekannte Verfahren kennzeichnenden sekun-

^> dären Fehler, wie Risse und Porosität, festgestellt.

Die Oberfläche des nach der erfindungsgemässen Technologi.e bearbeiteten Werkstückes wies nur eine geringe Rauhigkeit auf un übertraf ihrer Güte nach die an Schrupp und Entgratmaschinen erreichbare Oberfläche.

Im Verlaufe des Umschmelzvorgangs verringerte sich der Wasserstoff gehalt in der Werkstückoberflächenschicht von 0,0041 auf 0,0018 Masseprozent und der Sauerstoffgehalt von 0,0034 auf 0,0020 Masseprozent.

Der Stickstoffgehalt in der erwähnten Oberflächenschicht verringert sich unwesentlich und der Gehalt an Legierungsbestandteilen, insbesondere an Or und Ti, bleibt erhalten.

In der umgeschmolzenen Oberflächenschicht wurden die Kristalle parallel der bearbeiteten Oberfläche orientiert,

21

wodurch eine hohe Verformbarkeit des Werkstückes im Verlaufe dessen darauffolgender Verformung gewährleistet wird. Beispiel 2

Das aus Eisen-Nickel-Legierung hergestellte, dieselbe Form, wie im Beispiel 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)J

Länge 5&3 .

Breite 268 -■■_

Dicke 52

aufweisende Werkstück wurde nach dem erfindungsgma'ssen ~Y Verfahren so bearbeitet, wie es in Ug. 1 gezeigt ist. -;._. Dabei wurden genau solche Plasmabrenner, wie in Beispiel 1, verwndet. ' ' """

Die Werkstückbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparametern*

Plasmabildendes Gas Argon-Wa ss er st off -

Gemisch Anzahl der Plasmabrenner nach der

Werkstückbreite 5

verwendete Scromarfc . Gleichstrom

Plascaalichtbogen-Stronistärke am jeweiligen Brenner (in kA) 0,39

Spannungsabfall im Plasmalichtbogen

(in V) von 52 bis 55

Geschwindigkeit der gegenseitigen

Verschiebung des Werkstückes

und der Plasmabrenner (in mm/min) 5 Dicke der umgeschmolscaen Oberflächenschicht (in mm) von 7 bis 9 Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs" und
des Abschlusstadiums des Prozesses
erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 197

Die Qualität des bearbeiteten Werkstuckes sowie die Makrostruktur dessen Oberflächenschicht waren dieselbe, wie in Beispiel 1 beschrieben. Im Verlaufe des Werkstücknmschmelzens ist sein Gehalt an Legierungsbestandteilen (Pe₉ Fi, Si₉ Mn, Ca, Mg, Ti) konstant geblieben.

Der Gehalt an Gasbeimengungen in der umgeschmolzenen Schicht war verha*ltnisiaässig gering und entsprach der

Ga ssa'ttigung des Metalls der tieferen Werkstückschichten. Beispiel 3

Das aus hitzebestSndiger Legierung hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, Bowie folgende Abmessungen (in mn)«

Länge 1610

Breite 372

Dicke . 35 _:, -.

aufweisende Werkstück wurde nach dem erfindungsgemässeiS". "" Verfahren mit Hilfe der in Beispiel 1 beschriebenen *.-'-Plasmabrenner bearbeitet. Die Anzahl dieser Brenner wurde

vielfach drei gewShlt und es kamen insbesondere sechs ^r

Brenner zur Verwendung· ^:„..*

Die Plasmabrenner wurden von zwei Wechselstromquelleji. I^ gespeist, von welchen 3ede eine Gruppe aus drei Plasma**"--"-

brennern unabhängig voneinander speiste. ι

Die Werkstückbearbeitung erfolgte so, wie es in Hg. 1 gezeigt ist, bei folgenden Betriebsparametern: Plasmabildendes Gas Argon-Helium-Gemisch

Verwendete Stromart Wechselstrom,

Drehstrom

Abstand zwischen der Stirnseite
der Elektrode des Plasmabrenners und der zu bearbeitenden
Oberfläche (in mm) 5O

Piasmalichtbogen-Stromstä'rke (in kA)i

an der ersten Brennergruppe von 0,73 bis 0,76 an der zweiten Brennergruppe von 0,70 bis 0,7^ Spannungsabfall im Plasmalichtbogen
(in V)*

der ersten Brennergruppe von 68 bis 72

der zweiten Brennergruppe von 70 bis 75 Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des
Werkstuckes (in mm/min) 123

Dicke der umgeschmolzenen Ober- .

flä'chenschicht (in mm) von 4 bis 5

Bearbeitungszeit einschliesslich
des zum Vollziehen des Anfangs- und

des Abschlusstadiums des Prozesses

erforderlichen Zeitaufwandes (in min) '17...

Die QualitSt des bearbeiteten Werkstückes und die Makrostruktur seiner Oberflächenschicht waren dieselbe, wie in Beispiel 1 beschrieben·

Die chemische Zusammensetzung des Werkstückes ist im Verlaufe des Umschmelzens erhalten geblieben. Beispiel **■

Das aus Eisen-Kobalt-Legierung hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)»

Länge 1575

Breite 268

Dicke 50

aufweisende Werkstück wurde nach dem erfindungsgemässen Verfahren bearbeitet. Dabei blieben die Eandbrenner im Verlaufe der Werkstückverschiebung bezüglich der Seitenkanten des Werkstückes unbeweglich, während die mittlere Brennergruppe Pendelbewegungen vollzog, wie es in Pig. 4 gezeigt ist.

Die Werkstückbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparametern*

Plasmabildendes Gas Argon-Wasserstoff-

Gemisch Anzahl der Plasmabrenner

nach der Werkstückbreite 5

Nennleistung des Plapmabrenners
(in kW) 150

Abstand zwischen der Stirnseite der Elektrode des Plasmabrenners und
der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche (in mm) 50 Zur Speisung der Mittel-Plasmabrenner verwendete Stromart Wechselstrom, Drehstrom Plasmalichtbogen-Stromstä'rke an
den Mittel-Plasmabrennern (in kA) 2,6 Spannungsabfall in den Plasma

lichtbogen der Mittelbrenner
(in V) von 68 bis 72

34

Gleichstrom

2,1

66

IO

20

275

von 5 bis 7

Zur Speisung der Rand-Plasmabrenner verwendete Stromart Plasmalichtbogen-Stromstärke an den Rand-Plasmabrennern (in kA)

Spannungsabfall in den Plasmalichtbögen der Randbrenner (in V)
Pendelfreouenz der Mittel-Plasmabrenner (in jjj--):'
Pendelamplitude der Mittel-Piasma~

IO brenner (in mm)

Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Plasmabrenner (in mm/min)
Dicke der umgeschmolzenen Oberflächen

15 schicht (in mm)

bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des Abschlußstsodiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min)

Die Qualität der umgeschmolzenen Schicht war genau so, wie in BeispielΊ beschrieben.

Die chemische Zusammensetzung der Schicht ist im Verlaufe des Umschmelzens erhalten geblieben. Beispiel 5

Das aus rostfreiem Stahl hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispeil 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)*

Länge 1295

Breite 3O1

Dicke . 65

aufweisende Werkstück wurde nach dem erfindungsgemässen Verfahren so, wie es im Beispiel Λ (Jig. 4) beschrieben ist, bearbeitet.

Die Bearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebs-

35 Parametern*.

Plasmabildendes Gas Argon-Helim-Gemisch

Anzahl der Plasmabrenner nach der Werkstückbreite 5

Zur Speisung der Plasmalichtbogen der Mittel-Plasmabrenner verwendete Stromart Plasmalichtbogen-Stromstarke an den Mittel-Plasmabrennern (in IcA) Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Mittelbrenner (in V) Zur Speisung der Band-Plasmabrenner verwendete Stromart

Flasmalichtbogen-Stromstarke an den Randbrennern (in IcA)

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Bandbrenner (in 7) Pendelfrequenz der Mittel-Plasmabrenner

Wechselstrom Drehstrom

2,6

von 70 bis 72 Gleichstrom 2,4

von 65 bis 68

30

342
von 4 bis 5

Pendelamplitude der Mittel-Plasmabrenner (in mm)

Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des Werkstückes (in mm/min)
Dicke der umgeschmolzenen Schicht (in mm) Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 7

Die Qualität der umgeschmolzenen Schicht war genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben·

Die chemische Zusammensetzung ist im Verlaufe des Umschmeizens erhalten geblieben·

Beispiel 6

Das aus Konstruktionsstahl hergestellte prismatische Werkstück von Vierkantprofil mit folgenden Abmessungen (in mm)s

Lange 1380

Breit© 250

Dick® 250

wurde nach dem erfindungsgemassen Verfahren so, wie es in Beispiel 4 (Bild 4) beschrieben ist, bearbeitet·

Die Bearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparameterns

von 75 bis 78

2,6

von 65 bis

von 4 bis

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Mittel-Plasmabrenner (in V)

Plasmalichtbogen-Stromstarke an den Bandbrennern (in kA) Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Bandbrenner (in V)
Pendelfrequenz der Plasmabrenner ^{( in} Έ£η>

Pendelamplitude der Plasmabrenner (in mm)

Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des Werkstuckes (in mm/min) Dicke der umgeschmolzenen Schicht (in mm)

Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs-

20 und des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 34

Die Qualität, Makrostruktur und chemische Zusammensetzung der umgeschmolzenen Schicht waren genau so, wie

in Beispiel 1 beschrieben· Beispiel 9

Das aus hitzebestandiger Legierung hergestellte und dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)χ

30 Lange 153Ο

Breite 6I5

Dicke 152

aufweisende Werkstuck wurde nach dem erfindungsgemassen Verfahren bearbeitet« Die Plasmabrenner waren den in

35 Beispiel 1 ahnlieh. Die Anzahl dieser Brenner wurde vielfach drei gewählt und es kamen insbesondere neun Brenner zur Berwendung· Samtliche Brenner wurden in Pendelbewegung versetzt, wie es in Fig· 3 gezeigt ist· Die Plasmabrenner wurden von drei Wechselstromquellen gespeist, von denen

jede unabhängig von anderen eine Gruppe aus drei Plasmabrenner speiste·

Die Werkstückbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparameternί
Plasmabildendes Gas
Verwendete Stromart

Argon

Wechselstrom Drehstrom

Plasmalichtbogen-Stromstarke (in kA)i
IO an der ersten Brennergruppe

an der zweiten Brennergruppe

an der dritten Brennergruppe Spannungsabfall in den Plasmalichtbögen (in V)
15 der ersten Brennergruppe

der zweiten Brennergruppe

der dritten Brennergruppe Pendelamplitude der Plasmabrenner (in mm)

Pendelfrequenz der Plasmabrenner (in jjjjj)
Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner
und des Werkstuckes (in mm/min)
Dicke der umgeschmolzenen Oberflachenschicht (in mm)
Bearbeitungszeit einschliesslich
des zum Vollziehen des Anfangs- und des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeltaufwandes (in min) 21

Die Qualität des bearbeiteten Werkstückes und die Makrostruktur seiner Oberflachenschicht waren genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben· Die chemische Zusammensetzung des Werkstuckes im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflachenschicht ist erhalten geblieben·

Beispiel IO

Das aus Eisen-Mckel-Legierung hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, und folgende Abmessung©η (in mm)t

von 0,75 bis 0,78 von 0,70 bis 0,72 von 0,76 bis 0,77

von 60 bis 65 von 60 bis 65 von 62 bis 65

20 52

von 4 bis 5

580 150

länge

Breite

Dicke

aufweisende Werkstück wurde nach dem e rf in dungsge massen Y Verfahren bearbeitet« Die Bearbeitung wurde mit drei den in Beispiel 1 beschriebenen Plasmabrennern ahn liehen Plasmabrennern durchgeführt· Die Bandbrenner wurden an den Werkstuckkaaten unbeweglich angeordnet, während der Mittelbrenner in Pendelbewegung ahnlich, wie in Fig· 4 gezeigt ist, versetzt wurde«

Die Werkstuckbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparameternt
Plasmabildendes Gas
Verwendete Stromart
Plasmalichtbogen-Stromstarke
an samtlichen Brennern (in kA)
Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen samtlicher Brenner
(in V)

Pendelamplitude des Mittel-Plasmabrenners (in mm) Pendelfrequenz des Mittel-Plasmabrenners (in 5jjjr~") Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des Werkstuckes (in mm/min) Dicke der umgeschmolzenen Schicht (in mm)

Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangsund des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min)

Die Qualität, Makrostruktur und chemische Zusammensetzung der umgeschmolzenen Oberflachenschicht des Werkstuckes waren genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben«

Beispiel 11

Das aus rostfreiem Stahl hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 7 beschrieben, und folgende Abmessungen (in mm)s

Argon Gleichstrom

von 0,6 bis 0,8

von 55 bis 62

19

von 6 bis 8

Lange 1560

Grundfläche nhalbmesser 155

aufweisende Werkstück wurde mit den in Beispiel 4- beschriebenen Plasmabrennern nach dem erfindungsgemässen Verfahren so, wie es in Fig· 4 gezeigt ist, bearbeitet· Die Rand-Plasmabrenner wurden mit Gleichstrom, und die Mittel-Plasmabrenner mit Wechselstrom gespeist·

Die Werkstückbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparameterns

Plasmabildendes Gas Argon

Anzahl der Plasmabrenner 5 "

Plasmalichtbogen-Stromstarke

an den Mittel-Plasmabrennern (in kA) 2,7

Spannungsabfall in den Plasmalicht- ~.

bogen der Mittelbrenner (in V) von 70 bis 72 ■> Plasmalichtbogen-Stromstarke an den Randbrennern (in kA) 2,2

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Randbrenner (in V) von 75 bis

Pendelamplitude der Mittel-Plasmabrenner (in mm) 18 Pendelfrequenz der Mittel-Plasmabrenner (in 1/min) 75 Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und

des Werkstückes (in ntoV*min) 278

Dicke der umgeschmolzenen Oberflächenschicht (in mm) von 5 his Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangsund des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 8

Die Qualität der umgeschmolzenen Schicht war genau SOs, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die chemische Zusammen setzung des Werkstuckes ist im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflachenschicht erhalten geblieben·

Beiapiel 12

Das aus Kupfer hergestellte , dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm): Lange 968

Breite 256

Dicke 55

aufweisende Werkstuck wurde nach dem erfindungsgemassen ·-, Verfahren in Übereinstimmung.mit der in Fig« 4- gezeigten*- Modifikation bearbeitet· "-"

XO Die Bearbeitung erfolgte mit den in Beispiel 4 be-

schriebenen Plasmabrennern bei folgenden Betriebsparamete'ra: Plasmabildendes Gas Argon-Helium-Gemisch "---

Plasmalichtbogen-Stromstarke an .-·„-

den Mittel-Plasmabrennern "" *

(in kÄ) 2,1 ·>"^:

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Mittel-Plasmabrenner (in V) von 65 bis

Plasmalichtbogen-Stromstarke

an den Sand-Plasmabrennern (in kA) 2,8

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der fiandbrenner (in V) von 72 bis 7^ Pendelfrequenfe der Mittel-Plasmabrenner (in l/min) 28

Pendelamplitude der Mittel-Plasmabrenner (in mm) 25 Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des Wsrkst&ckes (in mm/min) 125 Dicke der umgeschmolzenen Oberflachenschicht (in mm) von 7 bis 10 Bearbeitungezeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangsund des Abschlußstadiums des

Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 12

Die Qualität der umgeschmozenen Schicht war genau, so, wie in Beispiel 1 beschrieben· Die chemische Zusammensetzung

des Werkstückes ist im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflächenschicht erhalten geblieben· Beispiel 13

Sas aus Platin hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, und folgende Abmessungen (in mm)s iSLnge 304

Breite 200 _; , _:

Dicke 55,4 >

aufweisende Werkstück wurde im Kristallisator der vorstehend beschriebenen Anlage waagerecht angeordnet und nach dem erfindungsgemassen Verfahren mit vier in Beispiel 4 beschriebenen Plasmabrennern in Übereinstimmung mit der in Pig· 4 gezeigten Modifikation bearbeitet· Sie Werkstiuckbearbeitung erfolgte bei folgenden

Betriebsparameterns -

Plasmabildendes Gas Argon-Helium-Gemisch

Verwendet» Stromart Gleichstrom

Plasmalichtbogen-Stromstärke an den Sandbrennern (in kA) 1,2

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Sandbrenner (in V) von 56 bis Plasmalichtbogen-Stromstarke an den Mittelbrennern (in kA) 0,90

Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen der Mitte !brenner

(in V) von 52 bi®

Pendelamplitude der Mittel-Plasmabrenner (in wo.) 25 Pendelfrequenz der Mittel-Plasmabrenner (in 5J₅-) 58 Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Plasmabrenner (in mm/min) 62 Dicke der umgeschmolzenen Schicht

(in mm) von 5 bis

Bearbeitnmgezeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des AbschluBstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 7

Die Qualität des bearbeiteten Werkstückes sowie die Makrostruktur dessen Oberflächenschicht waren genau so» wie in Beispiel 1 beschrieben· Die chemische Zusammensetzung des Werkstückes ist im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflächenschicht erhalten geblieben·

Beispiel 14 . .

Das aus hitze bestandiger Legierung hergestellte» : *-«" dieselbe Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)ι " iange 460 r"^:*

Breite 150 ;""":

Dicke 60 """

aufweisende Werkstuck wurde nach dem erfindungsgemässen ^:_^:,^: Verfahren mit den in Beispiel 1 beschriebenen Plasmabrenner^. so, wie es in Fig« 1 gezeigt ist, bearbeitet«

Die Werkstuckbearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparametern:

Plasmabildendes Gas Argon

Anzahl der Plasmabrenner 4

Verwendete Stromart Gleichstrom

Plasmalichtbogen-Stromstärke

am Jeweiligen Brenner (in kA) 0,62

Spannungsabfall im Plasmalichtbogen (in V) von 58 bis 42 Abstand zwischen der Stirnseite
der Elektrode des Plasmabrenners und der zu bearbeitenden
Oberflache (in mm) 55 Dicke der umgeschmolzenen Oberflächenschicht (in mm) von 6 bis 7 Bearbeitungszeit einschliesslich des
zum Vollziehen des Anfangs- und des
Abschlußstadiums des· Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 15

Die Qualität des bearbeiteten Werkstuckes und die Makrostruktur dessen Oberflächenschicht wären genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben· Die chemische Zusammensetzung des Werkstuckes ist im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflachenschicht erhalten geblieben·

Beispiel 15

Das aus Werkzeugstahl hergestellte prismatische Werkstück vom Trapezprofil mit folgenden Abmessungen (in mm)s .

lange 1105

Breite der zu bearbeitenden Flache 260 Dicke 95

wurde nach dem erfindungsgemassen Verfahren bearbeitet, ^: wie es in Hg· 5 gezeigt ist· Die Bearbeitung erfolgte mit drei Plasmabrennern, d±e~ diesen in Beispiel 1 beschriebenen ahnlich sind, bei folgenden Betriebsparametern: -

Plasmabildendes Gas Argon ■ .^:

VerwendeteStromart Gleichstrom

Plasmalichtbogen-Stromstarke (in kA) 1_f15 Spannungsabfall in den Plasmalichtbogen von 64 bis Pende!amplitude der Plasmabrenner (in mm) 42

Pende!frequenz der Plasmabrenner

(in ^) 84

Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung der Plasmabrenner und des Werkstückes (in mm/min) 98

Dicke der umgeschmolzenen Schicht (in mm) von 5 bis Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 16

Die Qualität, Makrostruktur und chemische Zusammensetzung der umgeschmolzenen Schicht waren genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben·
Beispiel 16

Das aus Werkzeugstahl hergestellte, dieselbe Form, wie in Beispiel 6 beschrieben, sowie folgende Abmessungen (in mm)t

Lange 2870

Breite 70

Dicke 70

- ya -

aufweisende Werkstück wurde nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit Hilfe eines den in Beispiel 4 beschriebenen ähnlichen Plasmabrenners bearbeitet, wobei dieser in Pendelbewegung so, wie es in Fig· 3 gezeigt ist, versetzt wurde·

Die Bearbeitung erfolgte bei folgenden Betriebsparametern:

Plasmalichtbogen-Stromstärke (in IcA) 1,3

Spannungsabfall im Plasmalichtbogen

(in V) von 65 bis 69 -

Pendelfrequenz des Plasma- ;""*

brenners (in ^j^) 90 :""

Pendelamplitude des Plasmabrenners (in mm) 25 - j:

Geschwindigkeit der gegenseitigen _:_

Verschiebung des Plasmabrenners und

des Werkstückes (in mm/min) 143

Dicke der umgeschmolzenen Schicht (in mm) von 4 bis 7 Bearbeitungszeit einschliesslich des zum Vollziehen des Anfangs- und des
Abschlußstadiums des Prozesses erforderlichen Zeitaufwandes (in min) 23

Die Qualität der umgeschmolzenen Schicht war genau so, wie in Beispiel 1 beschrieben· Die chemische Zusammensetzung des Werkstückes ist im Verlaufe des Umschmelzens dessen Oberflächenschicht erhalten geblieben· Beispiel 17 (negativ)

Das in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren so, wie in Beispiel 4 beschrieben, bearbeitete Werkstiuck wurde umgewendet und auf dieselbe Weise wurde seine Umkehrseite bearbeitet.

Die Bearbeitung erfolgte im wesentlichen bei den vorhergehend gebrachten Betriebsparametern· Die Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes und der Plasmabrenner wurde dabei unterhalb des unteren empfohlenen Wertes (bis auf 2,5 mm/min) herabgemindert und die Pendelfrequenz dieser Brenner oberhalb des oberen empfohlenen Wertes (bis auf 120 Zyklen/min) erhöht·

Bei genügender Qualität der umgeschmolzenen Schicht des derart bearbeiteten Werkstückes wurde die Bearbeitungezeit betrachtlich (ums 6Ofache) verlängert und betrug 560 min·

Beispiel 18 (negativ)

Das in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren so, wie in Beispiel 6 beschrieben, bearbeitete Werkstück wurde umgewendet und auf dieselbe leise wurde ^:/ \ seine Umkehrseite bearbeitet« ~

Di© Bearbeitung erfolgte im wesentlichen bei den vor· hergehend gebrachten Betriebsparametern· Pie Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstuckes und der Plasmabrenner wurde dabei oberhalb des oberen empfohlenen Wertes (bis auf 520 mm/min) erhöht und die Pendelfreqo.- enz dieser Brenner unterhalb des unteren empfohlenen ufer-----tes (bis auf 6 Zyklen/min) herabgemindert·

Bei einer hohen Leistung wahrend der Bearbeitung des Werkstückes (dig Bearbeitungszeit betrug A min) waren an dessen Oberflache einzelne nichtdurchgeschmolzene Abschnitte erhalten geblieben, wodurch die Gute der bearbeiteten Oberflache beeinträchtigt wurde·
Gewerbliche Anwendbarkeit

Mit dem grossten Nutzeffekt kann die vorligende Erfindung im Hüttenwesen bei der Bearbeitung von flachen Werkstucken, beispielsweise Brammen, Gußstucken, Walzerzeugnissen und Schmiedestucken zur abproduktfreien Beseitigung von deren Oberflachenschichtfehlern und somit zur Vereinfachung nachfolgender plastischer Verformung dieser Werkstücke verwendet werden·

Vorstehend sind konkrete AusfuhrungsbeispieIe der Erfindung gebracht, welche verschiedenartige Änderungen und Ergänzungen zulassen, die fur den Fachmann auf diesem Gebiet der Technik offenkundig sind, wobei der Erfindungsinhalt und -tatbestand im Rahmen der beiliegenden Patentanspru&he erhalten bleiben·

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE .

   (1.) Verfahren zum Plasmali chtbogeaums chmelzen der Oberflachenschicht eines flachen lietallwerlcstuckes mit gleichlaufenden Seitenkanten₉ welches die Flussigmetall sumpfbildung auf dem im Kristallisator untergebrachten Werkstück durch dessen Erwärmen mit Plasmabrennern, an «eiche das plasmabildende Gas und der elektrische Strom ·„ zugeführt werden« bei gegenseitiger Verschiebung des '. Werkstückes und der Plasmabrenner längs der gleichlauf en---

   XO den Xanten des Werkstückes einschließet, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) in "" der Ausgangsstellung im Kristallisator waagerecht an- ^:_ geordnet wird und die Plasmabrenner (6) über dem Werkstück (1) zu einer Reihe quer zu dessen gleichlaufenden Kauten ^:- (1a und 1b) derart angeordnet werden, dass die Anoden- «- breanflecke der Randbrenner (6a und 6b) dieser fieihe durch die genannten Kanten des Werkstuckes (1) begrenzt werden, zur Bildung eines Flussigkmetallsumpfes (8) mit einer Lange, die dem Abstand zwischen diesen Kanten gleich ist, und im Verlaufe des UmschmeIzvorgänge die gegenseitige Verschiebung des Werkstückes (1) sowie der Plasmabrenner (6) zur Erzeugung auf der gesamten Oberflache des Werkstük« kes (1) je nach der Verschiebung des Spiegels des Flussig-» metallsumpfes (8) auf der letzteren einer umgeschmolzenen Schicht mit einer Dicke, die der Tiefe dieses Metallsumpfes (8) gleich ist, in der Horizontalebene erfolgt·

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ek e η η ζ e ic h η et, dass die Geschwindigkeit der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) und der Plasmabrenner (6) in der Horizontalebene in einem Bereich von 3 bis 500 mm/min gewählt wird·

   3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Plasmabrenner (6) in der genannten Reihe vielfach drei gewählt und diesen Brennern (6) Drehstrom zugeführt wird.

   4· Verfahren nach «inem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichn et, dass mindestens ein Teil der Plasmabrenner (6) der erwähnten Reihe in Pendelbewegung in der Ebene versetzt wird, welche

   zur Richtung der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) sowie der Plasmabrenner (6) senkrecht verlauft.

   5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Plasmabrenner (6) Pendelbewegungen mit einer Frequenz von 10 bis 100 Pendelbewegungen/min übertragen werden· :

   6· Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 * dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die Pendelbewegungen in der zur Richtung der gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) und der Plasmabrenner (6) senkrecht verlaufenden Ebene an die Mittel-Plasmabrenner (6c) der erwähnten Reihe Plasmabrenner (6) übertragen werden, wahrend die Bandbrenner (6a und 6b) dieser Seihe in der erwähnten Ebene unbeweglich bleiben.

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch geke nn ζ e i chne t, dass die Rand-Plasmabrenner (6a und 6b) der erwähnten Seihe mit Gleichstrom, und die Mittel-Plasmabrenner (6c) mit Wechselstrom gespeist werden.

   6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, enthaltend eine hermetisch abgeschlossene Kammer mit einem Kristallisator zum Unterbringen des Werkstückes, welcher zwei in der Horizontalebene parallel zueinander liegende gekühlte Balken enthalt, sowie in die erwähnte Kammer eingeführte und durch die Zuführungsleitungen mit den Plasmagas-, Strom- und KÜhlwasserquellen verbundenen Plasmabrenner, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabrenner (6) im Inneren der hermetisch abgeschlossenen Kammer (11) auf Wellen (17) montiert sind, von welchen jede über eine Dichtungsbuchse (18) in der Wand dieser Kammer (11) derart angeordnet, dass ihre Achse den Kristallisatorbalken ( 2 und 5) parallel verlauft, und mit einem Antrieb (24) zu deren Drehen um die eigene Achse versehen ist, wobei die Anlage mit einem Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstuckes (1) und der Wellen (17) in einer zu den Kristallisatorbalken (2 und 5) parallelen Ebene entlang der

   dieser Wellen (17)» die mit mindestens einem der an der erwähnten Verschiebung teilnehmenden JiIeaente (1, 17) verbunden ist, ausgestattet ist.

   9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch g e -

   kennzeichnet, dass die Welle (17) das jeweiligen Plasmabrenners ^6) einen Axialkanal (31) aufweist, in welchem die Zuführungsverbindungen (12, 13, 14) dieses Brenners (6) verlegt sind.

   10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9» dadurch ;-----. gekennzeichnet, dass die Balken (2 und 3)- " des Kristallisators auf einem in der hermetisch abgeschlossenen Kacimer (11) bewegbar angeordneten Wagen (33) be--._*}' festigt sind und der Antrieb zur gegenseitigen Verschie-__ bung des Werkstü-rckes (l) und der Wellen (17) samt Plasmabrennern (6) als ein Antrieb (36) zur fortschreitenden Bewegung ausgeführt ist, welcher mit diesem Wagen (33) zwecks gemeinsamer Verschiebung der Kristallisatorbalken (2 und 3) und des Werkstückes (1) bezüglich der Wellen (j.7) samt Plasmabrennern (6) verbunden ist. .

   11. Anlage nach Anspruch 8 oder 9» dadurch

   g eken nz e ic h net, dass der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) und der Wellen (17) samt Plasmabrennern (6) in Gestalt eines Antriebs

   (46) zur fortschreitenden Bewegung ausgeführt ist, welcher mit diesen Wellen (17) verbunden ist, während die Balken (2 und 3) des Kristallisators bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer (11) und des Werkstücies (1) unbeweglich befestigt, sind. .

   12. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge.ke nn ze ic hnet , dass die Balken (2 und 3) des Kristallisators bezüglich der hermetisch abgeschlossenen Kammer (11) unbeweglich befestigt sind und der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) und der

   3^ Wellen (l7) samt Plasmabrennern (6) in Gestalt von Rollen (54) ausgeführt ist, welche mit einem Drehantrieb (^) versehen sind und mit dem Werkstück (1) zwecks dessen

   Durchziehens zwischen den Balken (2 und 3) cles tallisators in Berührung stehen.

   13. Anlage nach Anspruch 8 oder 9» ä a.d u r c h gekennzeichnet , daß die V.ellen (17) sa^t Plasmabrennern (6) und die Balken (2 und 3) des Kr ίε-tallisators miteinander durch ein in aer hermetisch abgeschlossenen Kammer (ll) bewegbar angeordnetes Portal (56) verbunden sind, und der Antrieb zur gegenseitigen Verschiebung des Werkstückes (1) und der Wellen (17) samt Plasmabrennern (6) als ein. Antrieb (46) zur fortschreitenden Bewegung ausgeführt ist, welcher mit diesem Portal (56) zwecks, gemeinsamer. Verstellung der Wellen (17) samt Plasmabrennern (6) und der Balken (2 und 3) des Kristallisators bezüglich des Werkstückes (1) verbunden ist.