DE3244774A1

DE3244774A1 - Verfahren und einrichtung zum steuern der heizleistung waehrend des aufbringens eines geschmolzenen fuellmaterials auf ein werkstueck

Info

Publication number: DE3244774A1
Application number: DE19823244774
Authority: DE
Inventors: Ernest Brown Cincinnati Ohio Cooper; James Douglas Risbeck
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1983-06-23
Also published as: IT8224676A1; GB2113133B; FR2518000B1; US4441012A; JPS58122182A; IT1153676B; FR2518000A1; IT8224676A0; DE3244774C2; GB2113133A; JPH0366988B2

Description

8994-13DV-7949

Beschreibung

Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Heizleistung während des Äufbringens eines geschmolzenen Füllmaterials auf ein Werkstück

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Schweißen und Reparaturschweißen und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und.eine verbesserte Vorrichtung zum Steuern des Schweißprozesses, der zur Bildung eines Bades von Füllmaterial für Schweißgut und zum.anschließenden Aufbringen auf eine Oberfläche eines Werkstücks verwendet wird.

Beim halbautomatischen Schweißen, und Reparaturschweißen von Gegenständen, wie beispielsweise von Legierungsbauteilen eines Gasturbinentriebwerkes oder ähnlichem, ist es allgemein üblich, Füllmaterial in der Form eines Metalldrahtes, Bandes usw. zuzusetzen, das in ein geschmolzenes Schweißbad durch eine geeignete Einrichtung eingeführt wird. Der Begriff "Draht"_f wie er hier verwendet wird, soll selbstverständlich auch andere äquivalente Materialformen einschließen. Es wird für eine Relativbewegung zwischen der Oberfläche des Werkstücks und dem geschmolzenen Bad des'Füllermaterials gesorgt, um einen vollständigen Schweiß- oder Reparaturvorgang zu liefern.

Das geschmolzene Schweißbad kann unter Verwendung einer Vielfalt verschiedener Wärmeerzeugungseinrichtungen gebildet werden. Beispielsweise kann ein elektrischer Lichtbogen, der zwischen einer Elektrode und einer Arbeitsfläche des Werkstücks erzeugt wird, ein Plasmabogen, ein Laser oder andere derartige wärmeerzeugende Einrichtungen verwendet werden, um dieses Bad zu bilden.

BAD ORldUSIÄL'

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Es sind viele verschiedene Vorrichtungen entwickelt worden, die die vorstehende Arbeit erledigen können. Beispielsweise beschreibt die US-PS 4 159 410 ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufbringen eines Füllmaterials auf ein Werkstück, bei dem ein Füllmaterial oder -draht selektiv in einen Erwärmungs-/Schmelz*-Badbereich, der auf dem Werkstück gebildet ist, in einer hin- und hergehenden Bewegung aufgebracht

wird; das intermittierende Einführen des Drahtes in den Bereich und das Herausziehen des Drahtes aus. dem Bereich erfolgt bei einer spezifizierten Zufuhrgeschwindigkeit. Auf diese Weise erfolgt das Schmelzen des Endes des Drahtes intermittierend und sorgt für verschiedene dort angegebene Vorteile. Das Aufbringen des Füllmaterials auf. das Werkstück erfolgt dort kontinuierlich.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der US-PS 4 159 verbessert zwar die Qualität der erzeugten Schweißung oder Reparaturschweißung, es wurde jedoch gefunden, daß dieses Verfahren und diese Vorrichtung noch weiter verbessert werden können. Beispielsweise wurde gefunden, daß bei der Verwendung der vorgenannten Vorrichtung und auch anderer bekannter Vorrichtungen ein unerwünschtes Schmelzen des Werkstücks und gelegentlich ein vorzeitiges Schmelzen des Endes des Fülldrahts auftritt. Um dies zu vermeiden, sind verschiedene Lösungen entwickelt worden, von denen keine diese Probleme in zufriedenstellender Weise eliminiert hat. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 581 053 eine Technik, die den einem Heizbrenner zugeführten SehweiBstrom mit der Zufuhr des Füllerdrahtes in einer Weise synchronisiert, die einen maximalen Strom erzeugt, wenn der Draht von dem Werkstück am weitesten entfernt ist, und einen minimalen Strom erzeugt, wenn der Draht mit dem Werkstück in Kontakt ist. Auf diese Weise wird bei der maximalen Auslenkung des Drahtes ein Tropfen auf dem Versorgungsdraht gebildet und dieser Tropfen wird dann beim Kontakt mit dem Werkstück von dem Zufuhrdraht durch Oberflächenspannung gelöst. Eine ähnliche

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Technik ist in der US-PS 3 934 110 beschrieben.

Die US-PS 3 627 977 beschreibt eine. Technik, die den Betrieb der Schweißeinrichtung einleitet, wenn das Füllmaterial die Oberfläche des Werkstücks berührt, wobei dies vorwiegend als eine Sicherheitsmaßnahme geschieht, um die Bedienungsperson der Einrichtung zu schützen« Jedoch wird, der Arbeitsgang der Schweißeinrichtung nicht unterbrochen, bis der gesamte Schweißvorgang abgeschlossen ist und es ist kein Programm entwickelt zum selektiven Unterbrechen der Stromzufuhr zur Schweißvorrichtung in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Füllmaterials.

Somit wird deutlich, daß viele verschiedene Techniken entwickelt worden sind, um das Schmelzen des Füllermaterials zu regulieren, wenn es auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht wird. Jedoch hat keine der bisher entwickelten Techniken ein Verfahren geschaffen, das in zufriedenstellender Weise ein richtiges Schmelzen des Werkstückes und des Füllermaterials in Verbindung mit einer Einrichtung sicherstellt, die eine hin- und hergehende Drahtzuführung verwendet, um das Schweißbad zu bilden.

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Füllermaterial auf ein Werkstück zu schaffen. Hierbei soll eine hin- und hergehende Füllerdrahtzuführung verwendet werden. Ferner soll dabei die Bildung des Bades aus geschmolzenem Füllermaterial während des Aufbringens des Füilermaterials auf das Werkstück wirksam reguliert werden. .

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen zum Aufbringen eines Füllermaterials, wie beispielsweise eines Fülldrahtes, auf ein Werkstück, indem ein Ende des Drahtes in einer wärmeerzeugenden Einrichtung zur Ablagerung auf dem Werkstück geschmolzen wird. Zur Erzeugung

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eines geeigneten Schweißbades wird der Schweißdraht selektiv in den Badbereich in_einerjhin-und, herführenden_Bewegung eingeführt, die mit einer spezifizierten Zufuhrgeschwindigkeit abwechselnd den Draht in das Schweißbad einführt und den Draht aus dem Schweißbad herauszieht- Indem für eine geeignete Bewegung des Jiexksfeücks während des Aufbringens des geschmolzenen Füllermaterials gesorgt wird, wird das dabei entstehende Schmelzbad in geeigneter Weise auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht, wodurch die gewünschte Schweißung oder Reparaturschweißung entsteht.

Gemäß der Erfindung wird die Wärmezufuhr zum System, um das Füllermaterial zu schmelzen, mit der Einführung des Füllerdrahtes in das Schweißbad und das Herausziehen des Füllermaterials aus dem Schweißbad wie folgt synchronisiert. Es ist eine elektrisch betätigte, wärmeerzeugende Einrichtung vorgesehen, in der die Heizleistung, wie beispielsweise Schweißstrora oder Laserenergie, zwischen vorgewählten Spitzen- und Grundwerten gepulst wird. Dieses Pulsieren der Heizleistung geschieht in einer Weise, in der die Heizleistungsspitzenimpulse beginnen, wenn der Füllerdraht das geschmolzene Bad berührt, das durch die wärmeerzeugende Einrichtung· erzeugt ist. Die Heizleistungs-Spitzenimpulse werden aufrechterhalten, bis der Füllerdraht aus dem Schmelzbad herausgezogen wird. Zu dieser Zeit werden die Heizleistungsimpulse auf den kleineren Grundwert gesenkt. Die Frequenz der Heizleistungsimpulse und auch ihre Spitzen-Grundwertzeit und ihre Höhe kann ebenfalls mit der angegebenen Geschwindigkeit der Drahtzufuhr für einen bestimmten Anwendungsfall variiert werden, das vorwiegend vom Volumen des geschmolzenen Drahtes, der für eine richtige Füllmaterialaufbringung erforderlich ist, und von der Verteilung der thermischen Energie sowohl der Grundschweißung als auch des Füllzusatzes abhängt.

Die vorliegende Erfindung.ist für eine Verwendung in Verbindung mit gepulsten Drahtzuführungen anwendbar, die entweder

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bei einer konstanten prahtzufuhr in die Vorrichtung mit einer überlagerten Hin- und Herbewegung, um'den Drahtselektiv in das Bad einzuführen, oder durch intermittierendes Zuführen in das Schweißbad erfolgen können, wenn dies erforderlich ist. In jedem Fall wird durch ein verzögertes Beginnen eines Heizleistungs-Spitzenimpulses, bis der Füllerdraht in das Schmelzbad eingeführt ist, ein vorzeitiges Schmelzen des Füllerdrahtes verhindert. Ferner wird die Größe des Schmelzbades reguliert.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausfüh-¹^ rungsbeispielen näher, erläuterte

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht von einem bevorzugten

Ausführungsbeispiel einer Schweiß~/Reparaturschweiß-Einrichtung, die die Schweißleistungs-Steuerein-■ richtung gemäß der" Erfindung enthält.

Fig. 2 . ■ '

und 3 sind ■ schematische. Teilansichten und zeigen unterschiedliche Positionen des Fülldrahtes in Bezug auf den geschmolzenen Schweißbadbereich auf dem Werkstück. ■

Fig. 4 . ■

und 5. sind schematische Darstellungen und zeigen unterschiedliche Stellungen des Schweißleistungs-Steuerschalters in Relation zu den Füllerdrahtpositionen, die in den Fig. 2 bzw. 3 dargestellt sind.

Fig. 6 zeigt in schematischer Weise die Zeitsteuerfolge, die durch die Schweißleistungs-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung entwickelt wird.

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. AO-

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung, die zur Ausbildung eines Schweiß-/Reparaturschweiß-Vorgangs in Verbindung mit einem Werkstück 10 verwendet werden kann. Das Werkstück 10 kann irgendeines vieler verschiedener Gegenstände sein, auf denen eine derartige Arbeit ausgeführt werden soll. Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit anderen Vorrichtungen verwendet werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bildet das Werkstück 10 eine positive Elektrode (mit "+" bezeichnet), die mit einer negativen Elektrode 12 (mit "-" bezeichnet) zusammenarbeitet, um für entsprechende Schweißbedingungen zu sorgen. Die Elektrode 12 ist vorzugsweise eine nicht-abschmelzende Elektrode, obwohl auch abschmelzbare Elektroden verwendet werden können. Das Werkstück 10 und die Elektrode 12 bewirken, daß ein elektrischer Lichtbogen 14 entwickelt wird, wobei eine Schweißstromsteuerung 50 und ein geeigneter Schweißstromgenerator 51 üblicher Bauart verwendet werden. Es sei jedoch bemerkt, daß auch Plasma-Schweißyorrichtungen und einen Laser verwendende Schweißvorrichtungen verwendet werden können zur Lieferung der erforderlichen Wärme, wenn dies erwünscht ist.

Der Schweißeinrichtung ist eine Füllerdraht-^Zuf uhreinrichtung 16 zugeordnet, die einen Füllerdraht 18 von einer nicht gezeigten Quelle über die motorgetriebenen Zufuhrrolleh 20, die flexible Leitung 26 und die Zufuhrdüse 22 für einen nachfolgenden Vorschub in das Schweißbad 24 liefert, das auf dem Werkstück 10 aufgrund der Verwendung einer wärmeerzeugenden Einrichtung erzeugt ist. Als wärmeerzeugende Einrichtung kann beispielsweise der elektrische Lichtbogen 14 verwendet werden, der zwischen dem Werkstück 10 und der Elektrode 12 erzeugt ist. Auf diese Weise wird ein Erwärmungs-/Schroelz-Badbereich bei 23 entwickelt, der die gewünschte Schweißung oder Reparaturschweißung erzeugen kann. .

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Es können verschiedene Vorrichtungen verwendet werden, um für die entsprechende Hin- und Herbewegung zwischen dem Füllerdraht 18 und dem Schweißbadbereich 23 zu sorgen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist eine Zufuhrdüse 22 durch die Halterung 25 der Elektrode 12 fest zugeordnet, wodurch.für eine richtige entsprechende Orientierung zwischen der Elektrode 12'und der Zufuhrdüse 22 gesorgt wird, so daß der Füllerdraht 18 richtig in das Schweißbad 24 eingeführt wird. Um für eine Hin- und Herbewegung zu sorgen, ist eine sich hin- und herbewegende Kabelanordnung 32 ander flexiblen Leitung 26 befestigt. Das Ende 34 des flexiblen Kabels 35 der Anordnung 32 ist mit einer exzentrischen Antriebseinrichtung versehen, die für eine hin-· und hergehende Bewegung der Anordnung 3 2 in einer wechselnden Bewegung sorgt, die durch den Pfeil 27 dargestellt ist. Demgemäß erfolgt die Bewegung des Endes 28 der Anordnung 26 zwischen der in ausgezogenen Linien dargestellten Position und der in gestrichelten Linien dargestellten Position, wodurch ein intermittierender Vorschub des Füllerdrahts 18 in die Düse 22 und von dort in das Schmelzbad 24 erreicht wird. Die Hin- und Herbewegung der Anordnungen 16 und 32 kann auf Wunsch durch die Feder 30 unterstützt werden»

Die exzentrische Antriebseinrichtung enthält eine Nocke 36, die exzentrisch angebracht ist für eine Rotation um eine Welle 38, einen Stift 40, der'einen Teil der Nocke 36 bildet, und ein Lager 37, das durch den Stift 40 auf der Nocke 36 angebracht ist. Das flexible Kabel 35 ist an dem Lager 37 und an der Drahtführungshalterung 25 befestigt. Das Gehäuse 39 des Kabels 35 ist durch einen Bügel 41 an einem Motor befestigt und ist auch an dem Ende 28 der Leitung 26 durch eine Klemmeinrichtung 45 befestigt. Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß eine Rotation der exzentrischen Nocke 36 um die Welle 38 einen intermittierenden Vorschub des Endes 28 der Anordnung 32 in Richtung auf die Zufuhrdüse 22 und von dieser weg bewirkt. Die Geschwindig-

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keit und der Hub dieses Vorschubs und des Zurückziehens kann durch geeignetes Verändern der Konfiguration der Nocke 36 und der Drehgeschwindigkeit des Motors 43, der die Welle 38 dreht, variiert werden.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Nocke 36 auch ein Schalter 44 zugeordnet. Wie im folgenden noch näher erläutert werden wird, wird der Schalter 44 dazu verwendet, den Betrieb des Schweißstromgenerators 51 zu steuern, wodurch der Betrieb der Elektrode 12 mit dem Vorschub des Füllerdrahtes 11 in das Schweißbad 24 koordiniert wird. Der dargestellte Mikroschalter 44 weist einen Schwenkarm 46 und einen zugeordneten Folger 48 auf, die der Nocke während ihrer Rotation folgen können. Selbstverständlich können auch andere Schalter verwendet werden, um diese Funktion auszuüben, so daß der Mikroschalter 44 nur als ein Beispiel dient. " " ",

Die Arbeitsweise zur Bildung einer Schweißung oder Reparaturschweißung ist wie folgt. In Fig. 1 ist die Nocke 36 so orientiert, daß sich der Stift 40 in seiner hintersten Stellung befindet. In dieser Position ist das Kabelgehäuse

39 zusammengedrückt, wodurch das Ende 28 nach vorne geschoben wird, das den Füllerdraht 18 in Richtung des Pfeiles 27a vorschiebt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Position entspricht dem vollen Vorschub des Füllerdrahtes 11 in das Schweißbad 24. Eine weitere Drehung der Nocke 36 bewirkt, daß sich der breiteste Abschnitt der Nocke 36 und der Stift

40 drehen, wodurch das Kabelgehäuse 39 entspannt und das Ende 28 in Richtung des Pfeiles 27b zurückgezogen wird, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Dies wiederum zieht den Füllerdraht 18 aus dem Schweißbad 24, wodurch ein Materialablagerungszyklus vervollständigt wird.

Wie bereits ausgeführt wurde, hängen die Schweißzustände von der Geschwindigkeit ab, mit der Füllerdraht geschmolzen wird, um ein richtiges Schweißbad 24 zu bilden, und sie

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hängen auch von den Verteilungscharakteristiken thermischer Energie von sowohl der Grundschweißung als auch des Füllerzusatzes ab. Diese Schweißzustände werden erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise so·, reguliert, daß der Beginn und die Dauer der Heizleistungs-Spitzenimpulse, die der Elektrode 12 zugeführt werden, dem Kontakt zwischen dem Füllerdraht und dem geschmolzenen Bad .24 entsprechen. ·

Zu diesem Zweck ist der Schalter 44, der der Nocke 36 zugeordnet ist, so positioniert, daß der Folger 4 8 auf Änderungen in der Exzentrizität der Nocke 36 anspricht. Auf diese Weise wird die relative Positionierung des Ende 28 der Anordnung 32 und somit der Vorschub des Füllerdrahtes 18 in das Schweißbad 24 synchronisiert mit der Relation zwischen dem Schalter 44 und der Nocke 36. Wenn beispielsweise _f wie es in Fig. 4 gezeigt ist,.die Nocke 36 die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt, wird der Arm 46 des Schalters 44 gedrückt. Durch richtiges Positionieren des Schalters 44 in Bezug auf die Nocke 36 können Kontaktänderungen des Schalters 44 durch

Drücken des Armes 46 mit der Einführung von Füllerdraht 18 in das Schweißbad 24 synchronisiert werden. Es kann dann eine. Schließung des Schalters 44 dazu verwendet werden, ein Signal zum Regeln des Betriebs des Schweißstromgenerators 51 zu erzeugen, wobei verschiedene Schaltfunktionen verwendet werden. . -

Ein Weg, auf dem dies erreicht werden kann, besteht darin, den Widerstand der Schweißstromsteuerung 50 des Schweißstromgenerators 51 bei Kontaktänderungen am Schalter 44 zu variieren. Wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, ist der Arm 46 des Schalters 44 zusammengedrückt? dann wird der Schalter 44, der normalerweise in seiner Schließstellung ist, in'seine Öffnungsstellung gebracht. Das öffnen der Kontaktstücke des Schalters 44 schaltet einen Parallelwiderstand 52 aus einem Primärwiderstand 54, wodurch eine Änderung in der Steuerung 50 des Schweißstromgenerators 51 herbeigeführt wird, die den zur Elektrode 12 gelieferten Schweißstrom vergrößert.

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Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann sich, wenn die Drehung der Nocke 36 fortschreitet, der Arm 46 entspannen, wodurch dann die Kontaktstücke des Schalters 44 in ihre normale Schließstellung zurückkehren können, wodurch der Parallelwiderstand 52 wieder dem Primär- oder Hauptwiderstand 54 parallel geschaltet wird. Die entsprechende Widerstandsänderung in der Steuerung 50 des Schweißstromgenerators 51 · dient dazu, den Schweißstrora auf seinen ursprünglichen Grundwert zu senken. Diese Verminderung des Schweißstroms wird wiederum mit dem Herausziehen des Füllerdrahtes aus dem Schweißbad 24 synchronisiert, indem der Schalter 44 in Bezug auf die Nocke 36 richtig positioniert wird.

Auf diese Weise wird der Schweißstromgenerator 51 von einem Stromspitzenwert, wenn der Schalter 44 aktiviert ist, auf einen Stromgrundwert umgeschaltet, wenn der Schalter 44 entspannt ist; der dabei entstehende Stromimpuls ist mit dem Kontakt zwischen dem Füllerdraht 18 und dem Schweißbad 24 synchronisiert. Selbstverständlich kann die entwickelte Zeitsteuerungsfunktion auf Wunsch variiert werden, indem die' relative Positionierung zwischen dem Schalter 44 und der Nocke 36 geändert wird.

Es ist allgemein gefunden worden, daß die Hin- und Herbewegung des Zufuhrdrahtes 18 mit einer Geschwindigkeit von \ etwa 2 bis 30 Hüben pro Sekunde (1 Hub ist die Vorwärts- · und Rückwärtsbewegung) durchgeführt werden sollte, um optimale Bedingungen zu erhalten. Dies hat im allgemeinen Pulsfrequenzen zur Folge, die üblicherweise von zwei bis '; 30 Hz variieren. Zusätzlich zur Pulsfrequenzänderung kann ' auch die Pulsdauer verändert werden, um sich an einen be-, stimmten Anwendungsfall anzupassen. Diese Zeitsteuerungspararaeter können nach Wunsch variiert werden. Zusätzlich kann das Verhältnis von Grund- zu Spitzenstrom, das erzeugt wird, wenn der Schalter 44 intermittierend betätigt wird., variiert werden, vorzugsweise in einem Bereich von wenigstens

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1 : 2 bis 1 : 13. Unabhängig von den gewählten Parametern dient die vorstehend beschriebene Einrichtung dazu, jeden der vorstehend beschriebenen Zwecke gut zu erfüllen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem Fül!drahtvorschub und der Schweißdraht-Pulsierung, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Wie dort gezeigt ist, wird ein Füllerdraht .18 von der Düse 22 in einer hin- und hergehenden Bewegung vorgeschoben, wie es durch den Pfeil 58 dargestellt ist, während die Betätigung der Elektrode 12 das Schweißbad 24 bildet, das zum Aufbringen der Ablagerung 60 auf der Werkstückoberfläche 10 verwendet wird, * wie es in Fig. 6 gezeigt ist»

Die Kurve 62 stellt den Füllerdrahtvorschub dar, wobei die Abschnitte 64 den vollständigen Vorwärtsschub der Anordnung 32 zeigen, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind. Die Abschnitte 66 stellen das vollständige rückwärtige Herausziehen der Anordnung 32 dar, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Jeder Nulldurchgang 68 stellt den Berührungspunkt zwischen dem Füllerdraht 18 und dem Schweißbad 24 dar.-

Die Kurve 70 stellt den entsprechenden Schweißstrom dar, der durch den Schweißstromgenerator 51 erzeugt wird, in Relation zu der Füllerdrahtposition, die durch die Kurve 62 dargestellt ist. Es wird deutlich, daß die Spitzenstromimpulse 72 dem Einführen des Füllerdrahtes 18 in das Schweißbad 24 entsprechen und daß der. Stromgrundwert 74 dem Herausziehen des Füllerdrahtes 18 aus dem Schweißbad 24 entsprechen, wodurch die gewünschten synchronen Stromimpulse geliefert werden.

Anhand der Kurve 76 wird deutlich, daß die Berührung zwischen dem Füllerdraht 18 und dem Schweißbad 24 gemäß einem Spannungsabfall abgetastet werden kann, der sich im allgemeinen Null nähert und der zwischen dem Füllerdraht 18 und dem Werkstück 10 entwickelt wird. Demzufolge können die Änderungen in der Spannung zwischen dem Füllerdraht und der Grund-

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schweißung dazu verwendet werden, die Zeitsteuerung der Spitzenstromimpulse empirisch zu bestimmen, beispielsweise durch Verfolgung der Spannung, die zwischen dem Füllerdraht 18 und der Grundschweißung entwickelt wird, auf einem Oszillographen bzw. Oszilloskop. Dadurch wird ein Steuerungsmerkmal geschaffen, das eine schnelle Bestimmung der Betriebsparameter für einen bestimmten Anwendungsfall erleichtert.

Es wurde gefunden, daß das synchrone Pulsieren des an die Elektrode angelegten Stromes und der Zusatz des Füllermaterials zum System gemäß der Erfindung verschiedene Vorteile liefert. Beispielsweise sind die relativ großen, geschmolzenen Aufnahmezonen, die in bekannten Vorrichtungen gebildet werden, nicht mehr erforderlich für ein richtiges Schmelzen des FüllstoffZusatzes. Vielmehr wird die thermische Energie von der wärmeerzeugenden Einrichtung schnell in die Fusionszone injiziert, wodurch sichergestellt wird, daß ein höherer Prozentsatz der injizierten Energie zum Schmelzen des Füllermaterials verwendet wird, wodurch die restliche Energie, die auf das Werkstück verteilt wird, auf ein Minimum gesenkt wird. Auf diese Weise werden die nachteiligen Wirkungen einer derartigen Energieverteilung, wie beispielsweise Glühen oder Überalterung in .aushärtbaren Legierungen, Seigerung von einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Korngrenzen-Eutektiken und Rißbildung durch : mechanische Alterung in gewissen Nickellegierungen während nachfolgender Wärmebehandlungen im wesentlichen vermieden. Darüber hinaus wird die Steuerung der Eindringtiefe in das Werkstück verbessert.

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Leerseite

Claims

Dr. Horst Schüler

PATENTANWALT
EUROPEAN PATENT ATTORNEY

3244774 6000 Frankfurt/Main 1 (0611) 235555 OQ a « Kaisersirasse 41 04-16759 mapat d 0 A 0 · O ■» » Q β Telefon mainpatent frankfurt Telex (0S11) 251615 Telegramm (CCiTT Gruppe 2 und 3) ί Telekoplerer 225/0389 Deutsche Bank AG 282420-602 Frankfurt/M. Bankkonto Postscheckkonto

Ihr ZeichQn/Your raf. :

Unser Zeiehen/Our ref.: 8994-1 3DV-7949

Datum/Date : 1. Dezember 1982

Vo/Vl

VNRs 108332 ÄNRs 1000314

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady,, N.Y.-/U.-S.A.'

Patentansprüche

f1/. Verfahren ziam Aufbringen eines Füllermaterials auf ein Werkstück, wobei ein. Ende eines Füllerdrahtes aus dem Füllermaterial in einer wärmeerzeugenden Einrichtung geschmolzen wird, um einen Erwärmungs-ZSchmelz-Badbereich auf dem Werkstück zu bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß der Fülldraht in den Badbereich in einer hin™ und hergehenden Bewegung eingeführt wird_? um das Ende des Füllerdrahtes abwechselnd in den Badbereich und aus diesem heraus zu bewegen und daß die durch die wärmeerzeugende Einrichtung erzeugte Wärme so verändert wird, daß Erwärmungs-Spitzenimpulse begonnen vjerden, wenn der Füllerdraht den Badbereich" berührt, und daß die Erwärmungs'-Spitzenimpulse aufrechterhalten werden, bis der Füllerdraht aus dem Badbereich herausgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die durch die wärmeerzeugende Einrichtung erzeugte Wärme auf einen niedrigeren Grundwert zurückgeführt wird, wenn der Füllerdraht aus dem Badbereich herausgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der während des Erwärmungsi-Spitzenimpulses erzeugten Wärme zu der Wärme, die während des Grundwertes erzeugt wird, in einem Bereich von wenigstens 1:2 bis 1:13 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Erwärmungs-Spitzenimpulses etwa 2 bis Hz beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeerzeugende Einrichtung elektrisch betrieben wird, und daß die durch die Einrichtung erzeugte Wärme dadurch verändert wird, daß die der Einrichtung zugeführte Heizleistung verändert wird.
6. Einrichtung zum Aufbringen von Füllercaaterial auf ein Werkstück, die eine wärmeerzeugende Einrichtung und Mittel zum Richten der wärmeerzeugenden Einrichtung auf eine Oberfläche des Werkstücks, um einen Erwärmungs-/ Schmelz-Badbereich zu bilden,und eine Füllerdraht-Vorschubeinrichtung umfaßt zum Vorschieben eines Endes eines Füllerdrahtes in Richtung auf den Badbereich, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (16, 32) zum Einführen des Füllerdrahtes in den Badbereich in einer hin- und hergehenden Bewegung^ um das Ende des Füllerdrahtes abwechselnd in

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den Badbereich hinein und aus diesem heraus zu schieben/ und durch eine Vorrichtung {44 - 51) zum Verändern der durch die wärmeerzeugende Vorrichtung erzeugten Wärme, so daß Erwärmungs-Spitzenimpulse auslösbar sind, wenn der Füllerdraht den Badbereich berührt, und die Erwärmungs-Spitzenimpulse aufrechterhalten sind, bis der Füllerdraht aus dem Badbereich herausgezogen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch - 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeerzeugende Einrichtung einen kleineren Grundwert annimmt, wenn der Füllerdraht aus dem Badbereich herausgezogen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die den Füllerdraht in den Badbereich einführende Vorrichtung eine sich hin- und herbewegende Anordnung (32) aufweist, von der ein Ende mit der Füllerdraht-Vorschubeinrichtung (16) verbunden ist und deren anderes Ende eine exzentrische Antriebseinrichtung (36) aufweist, ferner einen Schalter (44) mit einem Folger (48), der der exzentrischen Antriebseinrichtung (36) zugeordnet ist, und einen Motor (43) zum Drehen der exzentrischen Antriebseinrichtung (36) umfaßt zum Bewegen der hin- und hergehenden Anordnung (32) und zum abwechselnden Umschalten des Schalters (44) zwischen einer Betriebsund einer Ruhestellung.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Schalters (44) zwischen der Betriebsund Ruhestellung mit dem Einführen des Endes des Füllerdrahtes in den Badbereich bzw. mit dem Herausziehen des Endes des Füllerdrahtes aus dem Badbereich synchronisiert ist.

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/It.
10. Einrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung zwischen dem Schalter. (44) und der exzentrischen Antriebseinrichtung (36) variabel ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 8, · dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeerzeugende Einrichtung elektrisch betrieben ist und der Schalter (4 4). in seiner Arbeitsstellung der wärraeerzeugenden Einrichtung eine hohe Heizleistung und in der Ruhestellung der wärmeerzeug.enden Einrichtung eine kleine Heizleistung zuführt.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die wärraeerzeugende Einrichtung ein Schweißbrenner ist, die Heizleistung Schweißstrom ist und die großen und kleinen Schweißströme durch Verändern .eines Widerstandes erzeugbar sind, der über eine Schweißstrom-Versorgungssteuerung geschaltet ist,- die dem. Schweißbrenner zugeordnet ist. .· . ■
13. Einrichtung nach Anspruch 11,'

dadurch gekennzeichnet, daß die wärraeerzeugende Einrichtung ein Laser ist, die Heizleistung Laserenergie ist und die kleinen und großen Heizleistungen durch Veränderung der einer Laserversorgung zugeführten Steuerspannung erzeugbar sind.

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