DE3827816C2

DE3827816C2 -

Info

Publication number: DE3827816C2
Application number: DE19883827816
Authority: DE
Inventors: August 8752 Mainaschaff De Schnarr
Original assignee: Heinrich Schnarr Metallveredlungswerk 8752 Mainaschaff De GmbH
Current assignee: Heinrich Schnarr Metallveredlungswerk 8752 Mainaschaff De GmbH
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1991-06-13
Also published as: DE3827816A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schließen von Fehlerhohlräumen in metallischen Werk stücken.The invention relates to a method and an apparatus for closing fault cavities in metallic plants pieces.

Bekanntlich können Metall-, Legierungs- oder Dispersions überzüge mit Hilfe der Galvanotechnik auf metallische Werk stücke elektrolytisch abgeschieden werden. Bei manchen Ver fahren der Galvanotechnik, beispielsweise bei der Vernickelung ohne äußere Stromquelle oder bei der Hartverchromung, ist es für eine porenfreie Veredelung von Werkstücken allerdings Voraussetzung, daß die Oberfläche dieser Werkstücke möglichst kerb-, poren- und vertiefungsfrei ist.As is known, metal, alloy or dispersion coatings with the help of electroplating on metallic work pieces are deposited electrolytically. With some ver drive the electroplating, for example in the nickel plating without external power source or with hard chrome plating it for a non-porous finishing of workpieces Prerequisite that the surface of these workpieces as possible is free of notches, pores and recesses.

Häufig weisen zu bearbeitende Werkstücke, beispielsweise Walzen und Wellen, jedoch derartige kerb-, poren- oder vertiefungsförmige Fehlerhohlräume auf. Scheidet man auf Werkstücke mit derartigen Fehlerhohlräumen ein Metall mit Hilfe der Galvanotechnik ab, dann ist der erhaltene Über zug nicht zufriedenstellend.Often, workpieces to be machined, for example Rollers and shafts, but notches, pores or well-shaped defect cavities. You open up Workpieces with such defect cavities with a metal With the help of electroplating, then the surviving is over train unsatisfactory.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver fahren sowie eine Vorrichtung zum Schließen von Fehler hohlräumen in metallischen Werkstücken bereitzustellen, mit deren Hilfe Fehlerhohlräume in metallischen Werk stücken unter Ausbildung einer einwandfreien Oberfläche verschlossen werden können.The object of the present invention is therefore a Ver drive and a device for closing errors to provide cavities in metallic workpieces, with their help error cavities in metallic work pieces to form a flawless surface can be closed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9.This problem is solved by a method according to claim or by a device according to claim 9.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit das zu bearbeitende Werkstück im Oberflächenbereich auf Fehler hohlräume untersucht, wobei es sich um Kerben, Poren und Vertiefungen handeln kann, die nach außen offen sind. Allerdings können auch Fehlerhohlräume mit dem erfindungs gemäßen Verfahren bearbeitet werden, die dicht unter der Oberfläche liegen, allerdings nach außen hin durch eine mehr oder weniger dicke Schicht abgetrennt sind.In the method according to the invention, this becomes machining workpiece in the surface area for defects examined cavities, which are notches, pores and Can act in depths that are open to the outside world. However, error cavities can also be used with the invention processed according to procedures that are just below the Surface, but towards the outside through a more or less thick layer are separated.

Die Untersuchung kann man visuell oder auch mit Hilfe von Röntgenstrahlen vornehmen.The examination can be done visually or with the help of Make X-rays.

Die festgestellten Fehlerhohlräume werden dann mechanisch unter Materialabtrag erweitert, beispielsweise durch Schleifen. Vorzugsweise erweitert man die Fehlerhohlräume jedoch dadurch, daß man sie anbohrt, insbesondere mit einem Spiralbohrer.The fault cavities found then become mechanical expanded under material removal, for example by Grind. The fault cavities are preferably expanded however, by drilling them, especially with a twist drill.

In die erweiterten Fehlerhohlräume legt man dann ein Material teilchen ein und bringt es durch einen Stromstoß zum Schmel zen, so daß es den Fehlerhohlraum ausfüllt.A material is then placed in the expanded defect cavities particles and causes it to melt by a surge zen so that it fills the defect cavity.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform legt man Materialteilchen in die erweiterten Fehlerhohlräume ein, welche die gleiche stoffliche Zusammensetzung wie das zu bearbeitende Werkstück besitzen und deren Volumen größer ist als das Volumen der erweiterten Fehlerhohlräume. Auf diese Weise wird einerseits sichergestellt, daß der Fehler hohlraum nach dem Schmelz- bzw. Schweißvorgang vollständig von dem Materialteilchen ausgefüllt ist. Andererseits ver bindet sich das eingesetzte Materialteilchen aufgrund der gleichen stofflichen Zusammensetzung leichter und fehler freier mit dem Material des Werkstücks.According to a further preferred embodiment, one places Particles of material into the expanded defect cavities, which have the same material composition as that own workpiece and their volume is larger is the volume of the expanded defect cavities. On on the one hand, this ensures that the error cavity completely after the melting or welding process is filled with the material particle. On the other hand ver binds the material particles used due to the same material composition more easily and mistakes more freely with the material of the workpiece.

Weiterhin bevorzugt setzt man die Materialteilchen in Form von Kugeln ein, wobei die Fehlerhohlräume konusförmig oder trichterförmig, beispielsweise durch das obengenannte Anbohren mit einem Spiralbohrer, erweitert worden sind. Die eingesetzte Kugel steht dann vor dem Schmelzvorgang mit dem zu bearbeitenden Werkstück lediglich über einen ringförmigen Bereich des Konus bzw. des Trichters in Kon takt. Aufgrund der geringen Kontaktfläche entstehen bei Durchleitung eines Stromstoßes durch die Kugel und natür lich auch durch das Werkstück in dieser Kontaktzone hohe Temperaturen, so daß sowohl die Masse der eingesetzten Kugel als auch der umgebende Randbereich des Werkstücks aufgeschmolzen werden. Dies führt zu einer homogenen Verbindung des Kugelmaterials mit dem Material des Werk stoffes.The material particles are furthermore preferably placed in shape of spheres, the defect cavities being conical or funnel-shaped, for example by the above Tapping with a twist drill has been expanded. The ball used is then before the melting process with the workpiece to be machined using only one annular area of the cone or funnel in the con due to the small contact area Passing an electric shock through the ball and naturally Lich also high due to the workpiece in this contact zone Temperatures so that both the mass of the used Ball as well as the surrounding edge area of the workpiece be melted. This leads to a homogeneous Connection of the ball material with the material of the work fabric.

Zum Zuführen von Strom, wobei man zweckmäßigerweise Wechselstrom zur Anwendung bringt, setzt man vorzugsweise eine mit einer leitenden Spitze ausgestattete Pinole ein, die mit dem phasenführenden Pol einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Wechselstromstoßes verbunden ist. Das zu bearbeitende Werkstück wird dann mit der Masse elek trisch verbunden. Der zum eingelegten Materialteilchen zeigende Bereich dieser Spitze besitzt vorzugsweise eine zur Form des Materialteilchens flächenkongruente Ausneh mung, so daß der Kontaktbereich zwischen dem Material teilchen und der Spitze vergrößert ist. Handelt es sich bei dem Materialteilchen beispielsweise um eine Kugel, dann ist der flächenkongruente Bereich entsprechend konkav-sphärisch. Durch den erzielten vergrößerten Kontaktbereich schmilzt die eingesetzte Kugel primär wegen der größeren Stromdichten dort auf, wo sie mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Kontakt steht.To supply electricity, one being expedient AC is used, is preferably used a quill equipped with a conductive tip, the with the phase-leading pole of a device for Generating an AC surge is connected. The The workpiece to be machined is then elec trisch connected. The one for the inserted material particle pointing area of this tip preferably has a to the shape of the material particle, congruent area mung, so that the contact area between the material particle and the tip is enlarged. Act it the material particle is, for example, a Sphere, then the area congruent area is corresponding concave-spherical. Because of the enlarged Contact area melts primarily because of the ball used of the greater current densities where they are connected to machining workpiece is in contact.

Den Stromstoß wählt man derart, daß das Materialteilchen beim Schmelz- bzw. Schweißvorgang den Fehlerhohlraum voll ständig ausfüllt. Zweckmäßigerweise bringt man einen Wechselstrom mit einer Stärke von 4,7 V /4200 A bis 3,5 V/1800 A während eines Zeitraums von 0,001 bis 99 s zur Anwendung.The current surge is chosen such that the material particle the defect cavity is full during the melting or welding process constantly filling out. Conveniently you bring one Alternating current with a strength of 4.7 V / 4200 A to 3.5 V / 1800 A during a period of 0.001 to 99 s.

Nachdem man auf die oben beschriebene Weise die Fehler hohlräume eines Werkstücks nacheinander ausgefüllt bzw. verschlossen hat, entfernt man den bei der Schweißung bzw. bei dem Schmelzvorgang entstandenen, die Oberfläche des Werkstücks überragenden Materialaufwurf mechanisch.After looking at the errors as described above cavities of a workpiece are filled in or has closed, remove it during welding or emerged during the melting process, the surface of the Mechanically superior workpiece throw-up.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Schließen von Fehlerhohlräumen in metallischen Werkstücken, die mit einem primärmseitigen Anschluß und einem sekundär seitigen Anschluß ausgestattet ist. Primärseitig wird diese Vorrichtung vorzugsweise an 380 V/50 Hz angeschlossen.The invention also relates to a device for Closing defect cavities in metallic workpieces, the one with a primary connection and a secondary side connection is equipped. This is the primary side Device preferably connected to 380 V / 50 Hz.

Diese Vorrichtung besitzt an sich bekannte Mittel zur sekundärseitigen Bereitstellung von 3,5 V/1800 A bis 4,7 V/4200 A während eines Zeitraums von zweckmäßigerweise 0,001 bis 99 s. Sie enthält für diesen Zweck einen ent sprechend einstellbaren Timer, der den zeitlich begrenzten, zur kurzzeitigen Verformung der Materialteilchen führenden Kurzschluß freigibt.This device has known means for secondary supply from 3.5 V / 1800 A to 4.7 V / 4200 A for a period of expedient 0.001 to 99 s. It contains an ent for this purpose Talking adjustable timer that the time-limited, leading to the brief deformation of the material particles Short circuit releases.

Sekundärseitig ist diese Vorrichtung einerseits mit einem Kabel ausgestattet, mittels dessen das zu bearbeitende Werkstück mit der Masse dieser Vorrichtung elektrisch verbunden wird.On the secondary side, this device is on the one hand with a Cable equipped, by means of which to be processed Workpiece with the mass of this device electrically is connected.

Phasenseitig ist diese Vorrichtung mit einem Verbindungs kabel und einer daran angeschlossenen Pinole, insbesondere Cu-Pinole, ausgestattet, um den Strom zum aufzuschmelzenden Materialteilchen zu leiten.This device has a connection on the phase side cable and a quill connected to it, in particular Cu quill, equipped to flow the current to the melt To conduct material particles.

Diese Pinole kann pistolenartig ausgestaltet sein und eine Spitze aufweisen, welche mit dem aufzuschmelzenden Material teilchen in Kontakt gebracht wird.This quill can be designed like a pistol and one Have tip, which with the material to be melted particles is brought into contact.

Diese Vorrichtung ist vorzugsweise auf Rädern gelagert und somit beweglich, um auch größere Werkstücke, beispielsweise längere Wellen und Walzen, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeiten zu können.This device is preferably mounted on wheels and thus movable to larger workpieces, for example longer shafts and rollers, with the help of the invention To be able to process.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, Fehlerhohlräume in metallischen Werkstücken, beispielsweise Walzen und Wellen, ohne Randzonenbildung auszufüllen bzw. zu verschließen, wobei sich eine homogene Verbindung zwischen dem einge brachten Materialteilchen und dem Material des Werkstücks ergibt. Die Oberfläche des Werkstücks wird somit ohne Restfehlstellenbildung einwandfrei verschlossen und kann mit Hilfe der Galvanotechnik porenfrei veredelt werden.According to the invention, it is thus possible to create fault cavities in metallic workpieces, such as rollers and shafts, without filling or closing where there is a homogeneous connection between the brought material particles and the material of the workpiece results. The surface of the workpiece is therefore without Residual defects can be closed properly and can can be refined without pores using electroplating technology.

Zudem kann das Werkstück an jeder Stelle des Produktions ablaufes mit Hilfe der beweglichen, erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werden, so daß kein Produktions verzug entsteht.In addition, the workpiece can be used at any point in production sequence with the help of the movable, inventive Device can be edited so that no production default arises.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugte Ausführungsformen darstellenden Figuren näher erläutert.The invention is based on the preferred one Figures illustrating embodiments are explained in more detail.

Von den Figuren zeigen:From the figures show:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Werkstück mit einem Fehlerhohlraum kurz vor dessen Erweiterung mit Hilfe eines Spiral bohrers; Figure 1 shows a section through a workpiece with a defect cavity just before its expansion with the help of a spiral drill.

Fig. 2 das Werkstück der Fig. 1 mit erweitertem Fehlerhohlraum und einer eingesetzten Kugel; FIG. 2 shows the workpiece from FIG. 1 with an enlarged defect cavity and an inserted ball;

Fig. 3 das Werkstück der Fig. 1 und 2 nach Aufschmelzung der eingesetzten Kugel; und FIG. 3 shows the workpiece of Figures 1 and 2 after melting of the ball used. and

Fig. 4 eine perspektivische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schließen von Fehlerhohlräumen in metallischen Werkstücken. Fig. 4 is an overall perspective view of the device according to the invention for closing defect cavities in metallic workpieces.

In der Fig. 1 ist ein Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Werkstücks 1 mit einem Fehlerhohlraum 2, nämlich mit einem Loch, gezeigt. Dieser Fehlerhohlraum 2 wird mit Hilfe des Spiralbohrers 8 mit konusförmiger Spitze erweitert bzw. aufgebohrt.In Fig. 1 is a section through the surface area of a workpiece 1 with an error cavity 2, which is shown with a hole. This fault cavity 2 is expanded or drilled out with the aid of the twist drill 8 with a conical tip.

Die Fig. 2 zeigt das Werkstück 1 der Fig. 1 nach Aufbohrung des Fehlerhohlraums 2. In diesen Fehlerhohlraum 2 ist eine Kugel 3 eingesetzt, die aus dem gleichen Material wie das Werkstück 1 besteht. Da der Fehlerhohlraum 2 konus- bzw. trichterförmig erweitert ist, steht die Kugel 3 lediglich in einem ringförmigen Bereich 12 mit dem Werkstück 1 in Kontakt. FIG. 2 shows the workpiece 1 of FIG. 1 after the defect cavity 2 has been drilled. In this defect cavity 2 , a ball 3 is inserted, which consists of the same material as the workpiece 1 . Since the defect cavity 2 is widened in the shape of a cone or funnel, the ball 3 is in contact with the workpiece 1 only in an annular region 12 .

Gegen die Kugel 3 liegt eine Spitze 7, beispielsweise aus Kupfer, an, die von einer nicht gezeigten Pinole gehalten wird. Die Spitze 7 besitzt einen kegelstumpfförmigen End abschnitt, der dort, wo er mit der Kugel 3 in Kontakt steht, eine zur Kugel 3 flächenkongruente Ausnehmung 9 besitzt.Against the ball 3 is a tip 7 , for example made of copper, which is held by a sleeve, not shown. The tip 7 has a frustoconical end section, which, where it is in contact with the ball 3 , has a recess 9 which is congruent with the surface of the ball 3 .

Beim Durchleiten eines Wechselstromstoßes durch die Kugel 3 schmelzen diese sowie der Randbereich des Werkstücks 1 auf. Nach dem Schmelz- bzw. Schweißvorgang ergibt sich das in der Fig. 3 gezeigte Bild, der Materialaufwurf 10 wird anschlie ßend mechanisch entfernt, abgetragen oder abgearbeitet, so daß die Oberfläche des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver fahrens behandelten Werkstücks porenfrei verschlossen ist.When an alternating current impulse is passed through the ball 3, the latter and the edge region of the workpiece 1 melt. After the melting or welding process results in the image shown in FIG. 3, the material deposit 10 is then mechanically removed, removed or processed so that the surface of the workpiece treated with the aid of the method according to the invention is closed without pores.

Die in der Fig. 4 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 4 ist mit Kabeln 6 zum primärseitigen Anschluß an 380 V/50 Hz ausgestattet.The device 4 according to the invention shown in FIG. 4 is equipped with cables 6 for the primary-side connection to 380 V / 50 Hz.

Die Vorrichtung 4 enthält an sich bekannte Mittel, um sekun därseitig Wechselstrom von 3,5 V/1800 A bis 4,7 V/4200 A während eines Zeitraums von mindestens 0,001 bis 99 s bereitzustellen. Diese Vorrichtung ist auf Rädern 11 gela gert und daher mobil.The device 4 contains means known per se to provide alternating current from 3.5 V / 1800 A to 4.7 V / 4200 A on the secondary side for a period of at least 0.001 to 99 s. This device is gela on wheels 11 and therefore mobile.

Zum massenseitigen Anschluß des Werkstücks 1 dient ein mit einer Schelle oder ähnlichem ausgestattetes Kabel 14.A cable 14 equipped with a clamp or the like is used to connect the workpiece 1 to the ground.

Die Pinole 5 steht über ein Kabel 13 ebenfalls mit der Vorrichtung 4 in elektrischer Verbindung. Die Pinole 5 ist mit einer Spitze 7 ausgestattet, welche mit der auf zuschmelzenden und in einen erweiterten Fehlerhohlraum eingelegten Kugel 3 in Kontakt gebracht werden kann.The sleeve 5 is also in electrical connection with the device 4 via a cable 13 . The quill 5 is equipped with a tip 7 , which can be brought into contact with the ball 3 to be melted and inserted into an enlarged defect cavity.

Claims

1.Procedure for closing defect cavities in metallic workpieces, whereby the workpiece to be machined ( 1 ) is examined in the surface area for defect cavities ( 2 ), the defect cavities ( 2 ) are mechanically expanded while removing material, a material particle ( 2 ) into the expanded defect cavities ( 2 ) 3 ) and the material particles ( 3 ) are melted by a current surge.

2. The method according to claim 1, characterized in that the latter are expanded to expand the defect cavities ( 2 ), in particular with a twist drill ( 8 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that material particles ( 3 ) are inserted, which have the same material composition as the workpiece to be machined ( 1 ) and whose volume is greater than the volume of the enlarged defect cavities ( 2 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the material particles in the form of balls ( 3 ) in fault cavities ( 2 ) are inserted or used, which have been expanded conically.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for melting the material particles ( 3 ) the latter with the tip ( 7 ) of a quill ( 5 ) with the phase-leading pole of a device ( 6 ) for generating a AC surge connected, brings into contact, while the workpiece to be machined ( 1 ) with the ground connection of this device ( 6 ) is electrically connected, and then an AC surge through the material particles ( 3 ) can flow.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that you have an alternating current with a strength of 4.7 V / 4200 A. up to 3.5 V / 1800 A for a period from 0.001 to For 99 s.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that rollers or shafts are used as the workpieces to be machined ( 1 ).

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the welding of the material particles ( 3 ) brought about by the alternating current surge, the material throw-up ( 10 ) formed thereby is mechanically removed or processed.

9. Device for closing fault cavities in metallic workpieces for performing the method according to one of claims 1 to 8 with a primary-side connection, characterized by means known per se for providing a secondary-side connection of 3.5 V / 1800 A to 4.7 V / 4200 A, and a quill ( 5 ), in particular Cu quill, with a tip ( 7 ) for electrically connecting the material particles to be melted to the device for closing fault cavities ( 6 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the tip ( 7 ) of the quill ( 5 ) has a congruent recess ( 9 ) for the material particles used ( 3 ).

11. The device according to claim 9 or 10, characterized by a primary connection of 380 V / 50 Hz.

12. The device according to one of claims 9 to 11, characterized, that it is mounted on wheels.