DE3626300A1 - Verfahren zur aufbringung einer auftragsschweissung an gusswerkstuecken und vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Auftragsschweißung an Gußwerkstücken, bei denen zunächst an den betreffenden Stellen die Gußhaut entfernt und dann die Schweißung angebracht wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Eine Auftragsschweißung an Gußwerkstücken kann nur auf­ gebracht werden, wenn zuvor mit geeigneten Verfahren die Gußhaut entfernt worden ist. Bekannt ist es hierzu, die entsprechenden Stellen der Gußwerkstücke durch Schleifen zu bearbeiten, was sehr arbeits- und zeitintensiv ist. Besonders nachteilig dabei ist, daß es dem jeweiligen Personal freigestellt ist bzw. auf dessen Sorgfalt an­ kommt, wie gründlich und effektiv die Gußhaut an den be­ treffenden Stellen entfernt wird. Dementsprechend ist auch der Erfolg der anschließenden Auftragsschweißung von der genauen Vorbearbeitung des Gußwerkstückes abhän­ gig. Bei Einschlüssen und Vertiefungen in den Gußwerk­ stücken müssen diese Stellen besonders bearbeitet, d. h. durch Schleifen herausgeholt werden. Aufgrund des auf­ wendigen und dem jeweiligen Zustand entsprechend anzu­ passenden Verfahrensablaufes ist eine Automatisierung nicht möglich. Vielmehr werden die Schleifarbeiten in der Regel von Hand vorgenommen, insbesondere dann, wenn die einzelnen Gußwerkstücke besondere Formen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automati­ siert ablaufendes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaf­ fen, mit der Schweißungen an Gußwerkstücken vorgenommen werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß ein in der Intensität einstellbarer, abrasi­ ver Hochdruckwasserstrahl dicht an die für die Schweißnaht vorgesehenen Stellen unter Beanspruchung der Gußhaut ge­ leitet wird.

Bei einem derartigen Verfahren ist es möglich, unabhän­ gig von der jeweiligen Formgebung des Gußwerkstückes und seiner Ausbildung immer gleichmäßig die Gußhaut zu ent­ fernen, so daß diese Stellen anschließend zur Aufbrin­ gung der Schweißnaht einwandfrei vorbereitet zur Verfü­ gung stehen. Durch Einhaltung einer bestimmten Einwir­ kungszeit und Vorgabe einer entsprechenden Zusammensetzung des Hochdruckwasserstrahls ist es möglich, immer genau die Stellen vorzubereiten und von der Gußhaut zu befreien, die für die Schweißnahtaufbringung benötigt werden. Dar­ über hinaus ist bei Einhaltung der entsprechenden Para­ meter eine gleichmäßige Vorbereitung der Gußwerkstücke sowohl unabhängig von der Formgebung als auch von der Beschaffenheit möglich, d. h. auch Einschlüsse und Ver­ tiefungen an den Gußwerkstücken brauchen nicht mehr groß­ flächig freigeschliffen zu werden, sondern können durch den zentriert aufgebrachten Hochdruckwasserstrahl genauso von der Gußhaut freigemacht werden, wie ebene Bereiche der Gußwerkstücke. Unter Hochdruckwasserstrahltechnik versteht man das Aufbringen eines Wasserstrahles mit einem Druck von etwa 1000 bar und mehr. Abrasiv wird dieser Hochdruckwasserstrahl dadurch, daß ihm ein Addi­ tiv zugemischt wird, das eine hohe Abrasivität aufweist. Auf diese Weise kann mit dem abrasiven Hochdruckwasser­ strahl, der sich durch hohe Strahlgeschwindigkeit bei kleinem Strahlquerschnitt auszeichnet, ein genau zu de­ finierender schmaler Bereich von der Gußhaut und auch sonstigen Ansätzen befreit werden. Überraschend ist, daß bei Verwendung eines entsprechenden Abrasivstoffes die relativ harte Gußhaut gleichmäßig und sicher entfernt und das für die Aufbringung der Schweißnaht geeignete Material sauber zum Vorschein kommt.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bewegungsablauf bei der Schweißnahtvor­ bereitung und der Schweißnahtlegung identisch gehalten. Durch die entsprechende Anpassung des Bewegungsablaufes bei der Schweißnahtvorbereitung an die Schweißnahtlegung, was über den Hochdruckwasserstrahl möglich ist, kann das gesamte Verfahren vorteilhaft automatisch ablaufen. Vor­ teilhafterweise erlaubt dieses Verfahren den Einsatz baugleicher Automaten mit gleicher Anwendungs-Software, so daß eine wesentliche Verbilligung ereicht werden kann bei vorteilhafter Präzision. Damit verfügt das erfindungs­ gemäße Verfahren über einen hohen technischen Fortschritt, zumal allein schon die mögliche Automatisierung zu einer wesentlichen Optimierung des Verfahrens führt.

Um das Verfahren insgesamt wirtschaftlich noch weiter zu optimieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß als Abrasivstoff ein feinkörniges Material hoher Wider­ standsfähigkeit verwendet wird. Ein entsprechendes Material kann zu vernünftigen Konditionen sowohl mengenmäßig wie auch preislich günstig beschafft werden. Der Quarzsand als solcher ist bei entsprechender Klassierung ein Abra­ sivstoff, der eine vorteilhaft genaue Bearbeitung der Gußwerkstücke ermöglicht.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung, die eine Hochdruckwasserstrahldüse aufweist, der eine Mischkammer mit Füllrohr und ein anschließendes Misch­ rohr nachgeordnet sind. Über die Hochdruckwasserstrahl­ düse wird hochgespanntes Wasser in die Mischkammer ge­ spritzt, wo das Wasser den Abrasivstoff aufnimmt und in das anschließende Mischrohr mit hineinzieht, wo beide Komponenten wirksam gemischt werden, so daß am Ende ein optimierter abrasiver Hochdruckwasserstrahl austritt. Dieser dünne konzentrierte Hochdruckwasserstrahl nimmt die Gußhaut gezielt weg, und zwar auch aus vorhandenen Vertiefungen, ohne daß eine großflächige Bearbeitung not­ wendig wird. Der abrasive Hochdruckwasserstrahl ist dabei so gebündelt und geführt, daß er sich bestens zur Durch­ führung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1, 2 und 3 eignet.

Eine genaue Bearbeitung der Gußwerkstücke durch Entfer­ nung möglichst nur der Gußhaut selbst wird erfindungs­ gemäß dadurch erreicht, daß der Hochdruckwasserstrahl­ düse bzw. dem Versorgungsrohr ein über ein Zeitrelais gesteuertes Ventil zugeordnet ist. Damit ist es möglich, den Hochdruckwasserstrahl jeweils genau zeitmäßig im Takt auf das Gußwerkstück aufzugeben, um nach Ablauf der vor­ gegebenen und rechnerisch vorher ermittelten Zeit den Wasserstrahl abzustellen und dann die Bearbeitung des nächsten Abschnittes des Gußwerkstückes aufzunehmen. Da­ mit ist sichergestellt, daß sich der abrasive Hochdruck­ wasserstrahl nicht mehr als notwendig an den Kern des Gußwerkstückes heranarbeitet, sondern vielmehr sofort abgestellt wird, wenn die vorgesehene Schicht durch ihn abgetragen ist. Genauso gut ist es natürlich möglich, die Tiefe des Schlitzes bzw. des bearbeiteten Bereiches so vorzugeben, daß anschließend optimal eine Schweißnaht aufgebracht werden kann, die dabei dann vorzugsweise in das Gußwerkstück integriert ist.

Eine andere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, daß dem mit dem Füllrohr verbundenen Abrasivstoffbunker eine ein­ stellbar ausgebildete Regelklappe zugeordnet ist. Über diese Regelklappe, die wiederum mit einem Zeitrelais ver­ bunden und gekoppelt ist, wird der Zufluß des Abrasiv­ stoffes gesteuert bzw. dann sofort unterbunden, wenn der Hochdruckwasserstrahl die Gußhaut entfernt bzw. den vor­ gesehenen Bearbeitungsabschnitt abgeschlossen hat. Durch Abschotten der Abrasivstoffzufuhr wird dann nur noch kla­ res Wasser auf das Gußwerkstück geleitet, was beispiels­ weise vorteilhaft ist, um noch vorhandene Schmutzreste wegzuspülen oder auch den Abrasivstoff selbst, ohne daß der Hochdruckwasserstrahl dann noch geeignet ist, eine Bearbeitung durchzuführen. Denkbar ist dabei auch, mit der Regelklappe das Ventil so zu koppeln, daß zumindest der Wasserzufluß reduziert wird, wenn der Abrasivstoff abgeschottet ist.

Die vorliegende Erfindung verfügt, wie weiter vorne be­ reits erläutert ist, über einen bedeutenden technischen Fortschritt. Dieser ist einmal darin zu sehen, daß eine gleichmäßige und genaue Bearbeitung von Gußwerkstücken möglich ist, um diese für anschließende Schweißarbeiten vorzubereiten. Dabei wird die Gußhaut und eventuell auch noch weitere Verunreinigungen sicher durch den abrasiven Wasserstrahl entfernt, wobei dieser auch fehlerhafte Ein­ schlüsse und Vertiefungen an den Gußwerkstücken effekt­ voll beseitigt bzw. für eine Schweißung ausreichend her­ richtet. Dadurch wird eine bessere Haftung zwischen Werk­ stück und Schweißgut erzielt sowie der Schweißgutverbrauch vorteilhaft reduziert. Auch unter ergonomischer Betrach­ tung bietet das Verfahren und die Vorrichtung erhebliche Vorteile, weil die beim herkömmlichen Schleifverfahren anfallenden feinsten Metallpartikel entfallen, wodurch die Gefährdung der Bedienungsmannschaft erheblich reduziert ist. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen dar­ über hinaus eine vorteilhafte Partikelbindung, weil ver­ fahrensbedingt ein feuchter Niederschlag sich auf das zu bearbeitende Gußwerkstück absetzt. Lungengängige Par­ tikel können somit weder vom Abrasivstoff noch vom Guß­ werkstück in die Umgebung gelangen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Schleifvorrichtung, und

Fig. 2 einen Schnitt durch den Abrasivstoffbunker, der der Schleifvorrichtung zugeordnet werden kann.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Schleifvorrichtung 1 dient zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Gußwerkstücken 2, insbesondere zur Entfernung der Gußhaut an Gußwerkstücken als Vorbereitung für eine Auftragsschweißung mittels abrasiver Hochdruckwasserstrahlen.

Der Hochdruckwasserstrahl tritt dabei aus der im Hochdruck­ wasserstrahldüsengehäuse untergebrachten Düse 5 aus und wird durch die Mischkammer hindurch zum nachgeordneten Mischrohr 11 geführt, wobei die Bohrung 14 im Mischrohr 11 axial zur Austrittsbohrung der Düse 5 angeordnet ist, so daß der Hoch­ druckwasserstrahl durch den in der Mischkammer 6 gesammelten Abrasivstoff 7 hindurch in die Bohrung 14 des Mischrohres 11 gelenkt wird und dabei nimmt der Hochdruckwasserstrahl 15 soviel Abrasivstoff 7 mit, wie durch Volumenstrom und Geschwindigkeit des Hochdruckwasserstrahls 15 vorgegeben ist.

Der Abrasivstoff 7 wird aus einem Abrasivstoffbunker 9 (Fig. 2) zugeführt, wobei am unteren Ende des Abrasivstoffbunkers 9 eine Regelklappe 10 angeordnet ist, die die Zufuhr zum Füllrohr 8 der Mischkammer 6 regelt.

Die Regelklappe 10 ist vorzugsweise mit dem im Versorgungsrohr 12 untergebrachten Ventil 13 so gekoppelt, daß bei Reduzierung oder gar Abstellen des Hochdruckwasserstrahls 15 auch die Zufuhr an Abrasivstoff 7 gestoppt wird.

•  1 Schleifvorrichtung
   2 Gußwerkstück
   4 Hochdruckwasserstrahldüse
   5 Düse
   6 Mischkammer
   7 Abrasivstoff
   8 Füllrohr
   9 Abrasivstoffbunker
  10 Regelklappe
  11 Mischrohr
  12 Versorgungsrohr
  13 Ventil
  14 Bohrung
  15 Hochdruckwasserstrahl

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufbringung einer Auftragsschweißung an Gußwerkstücken, bei denen zunächst an den betref­ fenden Stellen die Gußhaut entfernt und dann die Schwei­ ßung angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Intensität einstellbarer abrasiver Hoch­ druckwasserstrahl dicht an die für die Schweißnaht vorgesehenen Stellen unter Beanspruchung der Gußhaut geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Bewegungsablauf bei der Schweißnahtvorbereitung und der Schweißnahtlegung identisch gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abrasivstoff ein feinkörniges Material hoher Widerstandsfähigkeit verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 3 und damit zur Vorbehandlung von Gußwerkstücken für Schweißar­ beiten, dadurch gekennzeichnet, daß einer Hochdruck­ wasserstrahldüse (4) eine Mischkammer (6) mit Füll­ rohr (8) und ein anschließendes Mischrohr (11) nach­ geordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckwasserstrahldüse (4) bzw. dem Ver­ sorgungsrohr (12) ein über ein Zeitrelais gesteuer­ tes Ventil (13) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem Füllrohr (8) verbundenen Abrasivstoff­ bunker (9) eine einstellbar ausgebildete Regelklappe (10) zugeordnet ist.