DE3632652A1

DE3632652A1 - Apparatus for applying a wear-resistant deposit to highly stressed, metallic components

Info

Publication number: DE3632652A1
Application number: DE19863632652
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Hunoldt
Original assignee: RAUTENKRANZ INT HERMANN
Current assignee: RAUTENKRANZ INT HERMANN
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1986-09-23
Publication date: 1988-04-07
Anticipated expiration: 2006-09-24
Also published as: DE3533344A1; DE3632652C2; DE3533344C2

Abstract

An apparatus (10) for welding a hardfacing to a component (15) is equipped with a tilting device (31) with which the component can be tilted relative to the essentially vertical welding torch (28). Component parts running at an angle to the welding plane can thus be put into a horizontal position and running of the weld pool is avoided. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Auftragsschweißung auf ein metallisches Bauteil, mit einem längs zur Bauteilachse pendelnd verfahrbaren, mit einer ge pulsten Schweißstromquelle verbundenen Schweißbrenner, mit dem ein Schweißbad eines Trägerwerkstoffs aufgeschmolzen wird, wobei das zu bearbeitende Bauteil in einer Haltevor richtung gehalten ist.The invention relates to a device for applying a Build-up welding on a metallic component, with a moveable along the component axis, with a ge pulsing welding power source connected welding torch, with which melted a weld pool of a carrier material is, the component to be machined in a holding direction is kept.

Eine derartige Vorrichtung, wie sie in der deutschen Patent anmeldung P 35 33 344.8 beschrieben ist, dient beispiels weise der Herstellung von langen Tiefbohrrohren, bei denen an besonders beanspruchten Stellen eine Panzerung aufge schweißt wird. Diese Panzerungen bestehen üblicherweise aus einer Stahllegierung mit eingelagerten Hartteilchen, mei stens Wolframkarbidteilchen, die durch Auftragsschweißen aufgetragen werden. Diese Auftragsschweißung geschieht in mehreren, nebeneinanderliegenden Schweißraupen, wobei die verschleißmindernden Hartteilchen mit einem Dosiergerät mit Hilfe der Gravitation eingebracht werden. Das zu bearbei tende Bauteil wird dazu gedreht und in Längsrichtung ver schoben, so daß Schweißraupe neben Schweißraupe gelegt wer den kann.Such a device, as in the German patent registration P 35 33 344.8 is used, for example way of producing long deep drilling pipes in which armor was put on in particularly stressed areas is welded. This armor usually consists of a steel alloy with embedded hard particles, mei Most tungsten carbide particles by cladding be applied. This build-up welding is done in several, adjacent welding beads, the wear-reducing hard particles with a dosing device Gravity. To edit that The component is rotated and ver in the longitudinal direction pushed so that welding bead is placed next to welding bead that can.

Die Panzerungen werden üblicherweise an den verdickten Verbindungsstellen der Tiefbohrrohre aufgetragen. Diese sog. Rohrverbinder weisen schräg verlaufende Elevator schultern auf, mit denen ihr größerer Durchmesser zurück auf den kleineren Durchmesser des Tiefbohrrohres geführt wird. Beim Aufbringen der Auftragsschweißung auf die Eleva torschultern kann es zu Entmischungen der Hartteilchen und zu einem Verlaufen des Schweißbads kommen.The armor is usually thickened Joints of the deep drilling pipes applied. These So-called pipe connectors have inclined elevators shoulders with which their larger diameter back led to the smaller diameter of the deep drilling pipe becomes. When applying build-up welding on the Eleva It can lead to segregation of the hard particles and the weld pool runs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der nicht waagerecht verlaufende Partien eines mit einer Auftragsschweißung zu versehenden Bauteils gleich mäßig und störungsfrei bearbeitet werden können.The object of the invention is to provide a device with the non-horizontal sections one with a build-up weld to be provided on the component can be processed moderately and trouble-free.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die das zu bear beitende Bauteil aufnehmende Haltevorrichtung mit einer Kippeinrichtung verbunden ist. Durch diese Maßnahmen wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der das zu bearbei tende Bauteil, beispielsweise ein Tiefbohrrohr, in eine waagerechte Position gebracht werden kann. Dadurch kann das Schweißbad nicht mehr der Schwerkraft folgen und bleibt in der vorgesehenen Stärke und an der vorgesehenen Stelle auf dem zu bearbeitenden Bauteil stehen. Der Schweißbrenner steht dabei im wesentlichen senkrecht, wodurch die Ein tragung der Hartteilchen gezielter in das Schweißbad erfol gen kann.This task is solved in that the bear processing component receiving holding device with a Tilting device is connected. Through these measures a device is created with which to work ing component, for example a deep drilling pipe, in a can be brought into a horizontal position. This can Sweat pool no longer follow gravity and stays in the intended strength and at the intended location the component to be machined. The welding torch is essentially vertical, whereby the one the hard particles are more effectively carried into the weld pool can.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unter ansprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegen den Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher be schrieben.Further advantageous measures are in the remaining sub claims described. The invention is in the enclosed the drawing is shown and will be in more detail below wrote.

Die einzige Figur zeigt die schematische Darstellung einer Schweißanlage in waagerechter Lage und in gekippter Stel lung zur Herstellung einer Auftragsschweißung, beispiels weise an der Elevatorschulter eines Tiefbohrrohres.The only figure shows the schematic representation of a Welding system in a horizontal position and in a tilted position development for the production of a surfacing weld, for example wise on the elevator shoulder of a deep drilling pipe.

Die in der Figur dargestellte Schweißanlage 10 besteht im wesentlichen aus einem Grundrahmen 11 mit Laufschienen 12, auf denen ein Maschinenwagen 13 verfahrbar ist, sowie aus Rollenböcken 14 als Haltemittel zur Aufnahme des zu bear beitenden Bauteils, beispielsweise eines Tiefbohrrohres 15. Das Tiefbohrrohr 15 ist an einem Ende in einer Spannkluppe 16 gehalten und mittels einer stufenlos regelbaren Drehvor richtung 17 auf den Rollenböcken 14 um seine Längsachse drehbar. Die Spannkluppe 16 weist austauschbare Spannbacken auf, wodurch Rohre mit unterschiedlichen Außendurchmessern leicht und sicher gehalten werden, ohne daß die ganze Spann kluppe 16 ausgewechselt werden muß.The welding system 10 shown in the figure consists essentially of a base frame 11 with rails 12 on which a machine carriage 13 can be moved, and of roller blocks 14 as holding means for receiving the component to be machined, for example a deep drilling pipe 15 . The deep drilling pipe 15 is held at one end in a clamping clip 16 and by means of an infinitely variable Drehvor direction 17 on the roller blocks 14 rotatable about its longitudinal axis. The clamp 16 has interchangeable jaws, whereby tubes with different outer diameters are easily and securely held without the whole clamp 16 having to be replaced.

Die Schweißvorrichtung 23 besteht im wesentlichen aus einem Maschinen-Schutzgasschweißbrenner 28. Der Schweißbrenner 28 dient zum Aufschmelzen eines Schweißbades auf dem Tiefbohr rohr 15. Dabei wird dem Schweißbad als Zusatzwerkstoff ein auf einer Schweißdrahtrolle 24 bevorrateter Schweißdraht durch eine Zuführung 25 zugeführt.The welding device 23 essentially consists of a machine protective gas welding torch 28 . The welding torch 28 is used to melt a weld pool on the deep drilling pipe 15 . In this case, a welding wire stored on a welding wire roll 24 is fed to the weld pool as a filler material through a feed 25 .

Die Schweißvorrichtung 23 ist an einer Höhensäule 22 pen delnd gelagert; der Schweißbrenner 28 kann dadurch Pendelbe wegungen zum Legen einer Schweißraupe ausführen. Die Pendel breite des Schweißbrenners 28 in Längsrichtung des Tiefbohr rohres 15, die der Breite einer Schweißraupe entspricht, ist stufenlos einstellbar; auch die Pendelgeschwindigkeit ist stufenlos einstellbar.The welding device 23 is mounted on a column 22 of height; the welding torch 28 can thereby perform pendulum movements to place a welding bead. The pendulum width of the welding torch 28 in the longitudinal direction of the deep drilling tube 15 , which corresponds to the width of a welding bead, is infinitely adjustable; the pendulum speed is also continuously adjustable.

Oberhalb des Schweißbrenners 28 ist ein Dosiergerät 26 zur Bevorratung des Wolframkarbidpulvers oder eines anderen geeigneten Hartteilchenpulvers angeordnet. Die Hartteilchen werden dem Schweißbrenner 28 über ein Pulverrohr 27 zuge führt.A dosing device 26 for storing the tungsten carbide powder or another suitable hard particle powder is arranged above the welding torch 28 . The hard particles are fed to the welding torch 28 via a powder tube 27 .

Das Pulverrohr 27 ist mit einer Dosierdüse versehen, die nicht mittig angeordnet ist und unregelmäßig verlaufende Schrägflächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln auf weist. Dadurch wird der Fallstrom, in dem die Hartteilchen durch Schwerkraft von dem Dosiergerät 26 in das Schweißbad gefördert werden, willkürlich und unterschiedlich abge bremst, und die Hartteilchen gelangen mit unterschiedlicher Fallgeschwindigkeiten in das Schweißbad. Aufgrund ihrer un terschiedlichen Fallgeschwindigkeiten und ihrer, durch die breite Kornfraktion bedingten unterschiedlichen Massen tau chen sie unterschiedlich tief in das Schweißbad ein und werden so statistisch über den radialen und axialen Quer schnitt verteilt. Ein Anhäufung von Hartteilchen an irgend einer Stelle in der Panzerung wird dadurch vermieden.The powder tube 27 is provided with a metering nozzle which is not arranged in the center and has irregularly extending inclined surfaces with different angles of inclination. As a result, the falling flow, in which the hard particles are conveyed by gravity from the metering device 26 into the weld pool, is braked arbitrarily and differently, and the hard particles enter the weld pool at different falling speeds. Due to their different falling speeds and their different masses due to the wide grain fraction, they dive into the weld pool at different depths and are thus distributed statistically over the radial and axial cross sections. This prevents the accumulation of hard particles at any point in the armor.

Wie die Figur weiter zeigt, ist dem Maschinenwagen 13 ein Steuerpult 18 zur Steuerung einer definierten Pendelbewe gung des Schweißbrenners 28 und eine Feineinstellung 29 zur Regelung der Pendelgeschwindigkeit zugeordnet.As the figure further shows, the machine car 13 is assigned a control panel 18 for controlling a defined pendulum movement of the welding torch 28 and a fine adjustment 29 for regulating the pendulum speed.

Die Schweißvorrichtung 23 ist über Versorgungsleitungen 21 mit einer Impuls-Schutzgasschweißmaschine 20 und einem Kühlgerät 19 verbunden. In dem Kühlaggregat 19 kann die den Schweißbrenner 28 kühlende Kühlflüssigkeit auf die jeweils erforderliche Temperatur eingestellt werden. Durch diese Maßnahmen kann der Schweißbrenner 28 in jedem gewünschten Abstand an das Schweißbad heran geführt werden, ohne daß er einem unverhältnismäßig großen Verschleiß durch Überhitzung unterliegt.The welding device 23 is connected to a pulse inert gas welding machine 20 and a cooling device 19 via supply lines 21 . In the cooling unit 19 , the cooling liquid cooling the welding torch 28 can be adjusted to the temperature required in each case. By means of these measures, the welding torch 28 can be brought up to the weld pool at any desired distance without being subject to a disproportionately large amount of wear due to overheating.

Bei der in der Figur strichpunktiert dargestellten Arbeits stellung ist das Tiefbohrrohr 15 mit Hilfe einer Kippvor richtung 31 angehoben. Die Kippeinrichtung 31 weist eine Arbeitsplatte 33 auf, die in einem Kipplager 36 eines Lager bocks 34 mit Hilfe hydraulischer oder mechanischer Hebemit tel 32 auf und ab schwenkbar ist. In the working position shown in broken lines in the figure, the deep drilling pipe 15 is raised by means of a Kippvor device 31 . The tilting device 31 has a worktop 33 which can be pivoted up and down in a tilting bearing 36 of a bearing block 34 by means of hydraulic or mechanical Hebemit tel 32 .

Der Lagerbock 34 ist über eine Grundplatte 35 mit dem Grund rahmen 11 verbunden. Die Rollenböcke 14, die das zu bear beitende Tiefbohrrohr 15 tragen, sind auf einem längsver laufenden Träger 30 angeordnet. Der Träger 30 ist mit der Arbeitsplatte 33 verbunden und kann mit dieser entlang einem Kippwinkel 37 angehoben und abgesenkt werden. Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform beträgt der Kippwinkel ca. 18°.The bearing block 34 is connected to the base frame 11 via a base plate 35 . The roller blocks 14 , which carry the deep-bore pipe 15 to be machined, are arranged on a longitudinally running carrier 30 . The carrier 30 is connected to the worktop 33 and can be raised and lowered therewith along a tilt angle 37 . In the preferred embodiment shown, the tilt angle is approximately 18 °.

Mit Hilfe der Kippeinrichtung 31 kann ein zu bearbeitendes Tiefbohrrohr 15 relativ zu dem Schweißbrenner gekippt wer den. Dadurch liegt der zu bearbeitende Bereich, beispiels weise die Elevatorschulter, im wesentlichen waagerecht unterhalb des im wesentlichen senkrecht stehenden Schweiß brenners 28. Das von dem Schweißbrenner 28 erzeugte Schweißbad kann dadurch nicht verlaufen, und es wird eine gleichmäßige Auftragsschweißung erzielt. With the aid of the tilting device 31 , a deep drilling pipe 15 to be machined can be tilted relative to the welding torch. As a result, the area to be machined, for example the elevator shoulder, is essentially horizontally below the essentially vertical welding torch 28 . As a result, the weld pool generated by the welding torch 28 cannot run, and a uniform build-up weld is achieved.

Reference number 10 welding system
11 base frame
12 track
13 machine wagons
14 roller block
15 deep drilling pipe
16 clamp
17 rotating device
18 control panel
19 cooling unit
20 pulse inert gas welding machine
21 supply line
22 height column
23 welding device
24 welding wire reel
25 feed
26 dosing device
27 powder tube
28 welding torches
29 Fine adjustment
30 carriers
31 tilting device
32 lifting equipment
33 worktop
34 bearing block
35 base plate
36 tilting bearings
37 tilt angle

Claims

1.Device for applying a weld overlay to a metallic component, with a welding torch which can be moved longitudinally to the component axis and which is connected to a pulsed welding current source, with which a welding bath of a carrier material is melted, the component to be machined being held in a holding device, thereby characterized in that the holding device ( 14 , 30 ) receiving the component ( 15 ) to be machined is connected to a tilting device ( 31 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the tilting device ( 31 ) is provided with lifting means ( 32 ) which raise and lower the component to be machined ( 15 ) in its longitudinal direction and the angle between the welding torch ( 28 ) and the component ( 15 ) to be machined can thereby be changed.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the welding torch ( 28 ) is substantially perpendicular right.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the welding torch ( 28 ) is assigned a fine control ( 18 ) for performing a pendulum movement with a time delay at the end points of each welding bead.