DE3305112A1

DE3305112A1 - Schweissverfahren und formwerkzeug zur anbringung von werkzeugfortsaetzen

Info

Publication number: DE3305112A1
Application number: DE19833305112
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4980 Buende Schumacher; Karl Peter 8752 Schimborn Streb
Original assignee: Castolin GmbH Austria
Current assignee: Castolin GmbH Austria
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1984-08-16

Description

Schweißverfahren und Formwerkzeug zur
Anbringung von Werk,zeug,fortsätzen P#P#PPPPIIPPIIIPI#PIPPP#PLP=PPPPPIPII Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren zur Anbringung von Werk, zeug,forteätzen gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches und ein Formwerkzeug zu seiner Durchführung.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber insbesondere auf Austriebszapfen von Bohrern, Fräser od. dgl. Werkzeugen Bezug genommen, die im Rahmen von Reparaturschweißungen wieder brauchbar gemacht werden sollen, ohne daß damit der Anwendungsbereich des Verfahrens und des Formwerkzeuges zu seiner Durchführung weder auf solche Zapfen, noch auf reine Reparaturschweissungen beschränkt sein sollen.
Im Laufe der Benutzung solcher Werkzeuge ist es unvermeidlich, daß derartige Zapfen bzw. Austreiberlappen verschleißen, insbesondere aber abbrechen.
Um solche relativ teuren und insoweit eine Reparatur rechtfertigende Werkzeuge wieder brauchbar zu machen, ist es bereits bekannt, derartige Zapfen freihändig am betreffenden Werkzeug durch Auftragsschweißung wieder aufzubauen, was jedoch mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden ist.
Der freihändige Auftrag des von der Elektrode mittels Lichtbogen abgeschmolzenen Werkstoffes führt nämlich nur in etwa zu der gewünschten Zapfenform, so daß es anschließend aufwendiger, spanabhebender oder schleifender Bearbeitung bedarf, um die gewUnachte Zapfenform zu erreichen, so daß es letztlich auch eine kalkulatorische Frage ist, ob sich eine solche Reparaturachweißung auch tatsächlich lohnt.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, für den genannten Zweck ein Verfahren und eine Vorrichtung bzw. ein dafür geeignetes Werkzeug zu schaffen, die ohne nennenswerte Nachbearbeitung eine weitestgehend formgenaue Herstellung von FortsEtzen an Werkstücken, insbesondere der genannten Art, zulassen, ohne daß dabei lange Wartezeiten für die Abnahme des Formwerkzeuges erforderlich sind.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einem Verfahren gemaß der Merkmale im Kennzeichen des Haupt an spruches gelöst. Das für die Durchführung des Verfahrens geeignete Formwerkzeug ergibt sich gemäß Anspruch 3.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte AusfUhrungaformen sind in den Unteransprüchen 4 bis 9 erfaßt.
Hinsichtlich des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Schlichte bzw. ein Trennmittel auf die Wandungen der Negativformausnehmung aufzubringen.
Diese verblUffend einfache Lösung sowohl hinsichtlich des Verfahrens als auch hinsichtlich des Formwerkzeuges fUhrt zur Ausbildung ausreichend formgeneuer Fortsatte, selbst dann, wenn der ursprüngliche Zapfen am Werkzeug nur teilweise abgebrochen sein sollte. Selbst hohikehlenartige Übergänge im Bereich des Zapfenfußes sind ohne weiteres wieder reproduzierbar, wenn die Ausnehmung am Formwerkzeug im Bereich ihres Anschlußrandes entsprechend vorgeformt ist.
Wesentlich ist dabei, daß fUr das Formwerkzeug ein Material verwendet wird, das unter den gegebenen / Auftragamsterial eingeht. In der Regel wird dies Kupfer, bzw. eine geeignete Kupferlegierung sein.
Ferner ist es wesentlich, daß die Negativformausnehmung konisch erweitert ist, da sich sonst aufgrund /* Bedingungen keine Bindung mit dem der Material schrumpfung in Verbindung mit dem Wärmeabfluß insbesondere am Zapfenfuß starke Formabweichungen im Sinne von Einschnürungen ergeben.
Da sich einerseits ein schlagartiges Abschrecken des Werkstückes mit dem neu angebrachten Zapfen und dem Formwerkzeug verbietet, andererseits für das Abkühlen zwecks Formwerkzeugabnahme beträchtliche Zeiten in Kauf genommen werden müßten, wobei sich während dieser relativ langen Zeit auch harte Schlakkenverbackungen ergeben können, die das Losen des Formwerkzeuges erschweren und auch zu Beschädigungen des Formwerkzeuges führen können, ist es ferner wesentlich, daß das Formwerkzeug teilbar ist, so daß eine Abnahme des Formwerkzeuges bereits dann möglich wird, wenn durch mindestens Teilerstarrung des angebrachten Zapfens dessen Formstabilität gewährleistet ist.
Der ganze Vorgang ist praktisch kein schichtweiser Auftragsschweißvorgang mehr, sondern er ist schon eher als ein Einschmelzvorgang in der Ausnehmung des Formwerkzeuges anzusprechen, allerdings mit der Maßgabe, daß das SchmelzflUssigwerden des Aufbaumaterials mittels Elektrode und Lichtbogen oder Ofeneinschmelzung von selbstfließendem Metallpulver unmittelbar in der Ausnehmung des Formwerkzeugea vor sich geht.
Andererseits ist das Ganze natürlich nicht ohne weiteres mit einem normalen Gießvorgang vergleichbar, zumal sich ein reiner Gießvorgang von selbst verbietet, weil sich solche angegossenen Zapfen nicht ausreichend fest mit dem WerkstUck verbinden würden.
Das Verfahren und das zu seiner Durchführung bestimmte Formwerkzeug werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Auaführungsbeispielen näher erläutern.
Es zeigt Fig. 1 einen Spiralbohrer in Seitenansicht mit Austriebazapfen am oberen Ende; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bohrer gemäß Fig. 1.
Fig. 3 bis 8 teilweise in Draufsicht, Schnitt und perspektivischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen des Formwerzeuges und Fig.%# eine bevorzugte Ausführungsform des Formwerkzeuges.
Nur um zu verdeutlichen, um welche Art von Fortsätzen es sich im vorliegenden Fall handelt, ist in den Fig.
1,2 ein Spiralbohrer lo mit einem Austriebazapfen lo' als Beispiel verdeutlicht. Wenn dieser Zapfen lo' bspw.
abgebrochen ist oder wegen Verschleiß abgetrennt wurde, so wird einfach das entsprechend bemessene Formwerkzeug 1 gemäß Fig. 3,4 oben aufgesetzt, wobei die betreffende Elektrode aus geeignetem Material mit ihrem freien Ende in die Ausnehmung 3 eingeführt und der Lichtbogen gezündet wird. Dabei wird unter Hin- und Herbewegung die Elektrode - kann auch in Drahtform vorliegen -abgeschmolzen und die Formausnehmung 3 mehr oder weniger hoch gefüllt. Die Teilbarkeit des Formwerkzeuges 1 und die Konizität der Negativformausnehmung 3 sind der Einfachheit halber in den Fig. 3-8 nicht dargestellt~.
Da Werkzeuge und deren Zapfen in ihren Abmessungen genormt sind, ist es ohne weiteres möglich, das Formwerkzeug 1 bzgl. seiner Anlagefläche 4 in Form einer Ubergreifhülse 7 gemaß Fig. 5,9auszubilden, wodurch das Formwerkzeug einfach auf das zu reparierende Werkzeug aufgesteckt werden kann, womit eine exakte zentrische Anbringung des Zapfens lo' gewährleistet ist.
Da beim ganzen Auftragsschweißvorgang beträchtlich hohe Temperaturen auftreten, kann das Formwerkzeug gemaß Fig. 6 mit äußeren Kühlrippen 5 versehen werden, es ist aber auch möglich, das Formwerkzeug gemäß Fig. 7 als Hohlkörper auszubilden und mit KflhlmittelanachlUasen 6 für Luft, Wasser od. dgl. auszustatten.
Das Formwerkzeug gemaß Fig. 8 entspricht im Prinzip dem bereits beschriebenen. Es ist jedoch für die Anbringung eines Fortsatzes bzw. eines Keiles auf einer Welle bestimmt. Aus diesem Grunde ist die Anlagefläche 4' entsprechend gewölbt ausgebildet, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausnehmungsachse 9 senkrecht zur iUlbungsachse 9' verläuft.
Die praktische Ausführungaform ist senkrecht und waagerecht geschnitten in den Fig. 9.1o dargestellt. Die beiden Hälften bzw. Teile 1 des Formwerkzeuges haben insgesamt, wie erkennbar, eine konische bzw. kegelatumpfformige Außenfläche 3", so daß eine entsprechend konische Hülse 11 zwecks Zusammenhalt der beiden Teile 1 aufgeschoben werden kann. Die Negstivformausnehmung 3 weist ebenfalls nach allen Seiten konische, d.h. zur Anlagefläche 4 hin divergierende Wandungen 3' auf. Nach Aufsetzen und Freilegen des Formwerkzeuges an zu reparierenden Werketücken wird die Elektrode durch die entsprechend groß gehaltene Öffnung eingeführt, Die zu den prinzipiellen Ausführungsbeisplelen gemäß Fig. 3 - 8 erläuterten und evtl. vorzusehenden KUhlmaßnahmen können selbstverständlich auch am AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 9,lo in geeigneter Weise vorgesehen werden.
Je nach Gestaltung des Querschnittes der Ausnehmung 3 können natürlich auch andere Fortsatzformen als die dargestellten hergestellt werden.
Selbstverständlich lassen sich das Verfahren und das Formwerkzeug such bei der Herstellung neuer Werkzeuge anwenden, sofern dies mit derartigen Zapfen bzw. Fortsätzen oder Keilen versehen werden massen,

Claims

Patentansprüche: X Schweißverfahren zur Anbringung von Werk-teug,fortsätzen, inshesondere Austriebsrapfen von Bohrern, Fräsern od. dgl. durch Auftragsschweißung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf das betreffende Werk zeug ein Formwerkzeug aus sich nicht mit dem Auftragaschweißmaterial verbindenden Material mit einer der gewünschten rortsatzform entsprechende Negativformauenehmung aufgesetzt und in der Fortsatznegativformausnehmung des Formwerkzeuges der Fortsatz bis auf gewünschte Höhe aufgeschmolzen und nach mindestens Teilerstarrung das Formwerkzeug abgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Negativformausnehmung vor der Einbringung des Auftragsschweißmaterials mit einem Trennmittel, wie Trennmittel auf Graphitbasis versehen wird.
3. Formwerkzeug zur Durchfflhrung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das teilbare Formwerkzeug (1) aus einem mit dem Auftragsschweißmaterial unter den gegebenen/., wie Kupfer Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung od. dgl.

gebildet und im Werkzeugkdrper (2) eine der gewünachten Fortsatzform im Querschnitt entsprechende, oben und unten offene Ausnehmung (3) mit konischen zur Anlagefläche (4) des Werkzeuges (1) hin divergierenden Wandungen (3') vorgesehen ist.
4. Formwerkzeug nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zweiteilige Formwerkzeug (1) insgesamt mit einer konischen zur Anlagefläche (4) hin divergierenden Außenfläche (3") versehen und auf dieser AußenfLäche eine entsprechend konische Außenhülse (11) angeordnet ist.
5. Formwerkzeug nach Anspruch 3 und/oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Werkzeugkdrper (2) mit Sußeren Hohlrippen (5) versehen ist.
/* Bedingungen nicht oder nur schwer anlegierbarem Material 6. Formwerkzeug nach einem der AnsprUchs 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Werkzeugkdrper (2) als Hohlkörper (2') mit Kühimittelanschlüssen (6) versehen ist.
7. Formwerkzeug nach einem der AnsprUchs 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anlagefläche (4) in Form einer Ubergreifhfllse (7) ausgebildet und zu deren Längsmittelachse (8) die Mitte (8') der Ausnehmung (3) koaxial angeordnet ist.
8. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anlagefläche (4) als gewölbte bzw. entsprechend angepaßte Werkstücksauflagefläche (4') ausgebildet und die Ausnehmungsachse (9) senkrecht zur Wölbungsechse (9') angeordnet ist.
9. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anlagefläche der beiden Formwerkzeugteile (1') mit Anlageverschränkungen (12) versehen sind.