NO145683B - Fremgangsmaate og anordning for selektiv flammehoevling av defekter paa en metallisk overflate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører termokjemisk fjerning av metall fra overflaten av arbeidsdeler, i det følg-ende kalt flammehøvling (U.S.: scarfing). Mer spesielt om-handler oppfinnelsen en fremgangsmåte og en anordning for opp-nåelse av gradfrie høvelkutt som er smalere enn bredden til høveldysens åpning.

Det er kjent på området at en flammehøvlingsreak-sjon startes ved forvarming av en metallarbeidsdel til smelte-eller antennelsestemperaturen - normalt ved forvarming med flammer rettet mot et relativt lite område på arbeidsdelen - før det påsettes en skråttstilt strøm av rense/høvleoksygen mot den smeltede metalldam. Oksygenstrømmen har en dobbelt hensikt, for det første å bevirke en termokjemisk reaksjon med metallet og dernest å blåse bort omsatt metall og fri-legge friskt metall for flammehøvlingsreaksjonen.

Ved en momentan start eller flyvende flammehøvlings-start menes her en start ved at en flekk på metallarbeidsstyk-ket bringes i kontakt med enden til en tråd som er oppvarmet til oksygenantennelsestemperatur og at samtidig en oksygen-stråle med høy intensitet føres mot et punkt bak kontaktpunk-tet, hvorved det fremkommer en momentan høvlereaksjon og det dannes en smeltedam som hurtig fordeles til bredden for en høvlende oksygendyse.

Etter at smeltedammen har spredt sqg ut til den be-stemte bredde blir spredeoksygenstrømmen slått av og en høvle-oksygenstrøm kan rettes mot den utbredte smeltedam i spiss vinkel til arbeidsdelens overflate for å overta og fullføre høvlereaksjonen. Den ønskede type av overflatehøvlékutt vil bestemme den type oksygendyse som brukes til å overta smeltereaksjonen fra sprededysen.

En enkelt, flekkvis overflatesmelting uten grader kan oppnås ved å rette mot smeltedammen en skråttstilt, tynn bladformet strøm av oksygengass med gradvis synkende strøm-ningsintensitet ved sidekantene av dysen. En slik dyse gir et kutt som er smalere enn dyseåpningens bredde.

Hvis et vanlig flammehøvlende gjennomløp skal fore-tas, kan dette skje ved å rette en skråttstilt arkformet strøm av oksygen mot smeltedammen fra en vanlig rektangulær flamme-høvledyse, med omtrent jevn strømningsintensitet over hele dysebredden. Et gradfritt høvlekutt kan oppnås i samsvar med oppfinnelsen ved å modifisere endedelene til en vanlig flamme-høvledyse, slik som beskrevet nedenfor.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for opp-nåelse av adskilte gradfrie, flekkvise kutt på et metallisk arbeidsstykke, hvilke kutt er smalere enn bredden til flamme-høvledysen.

Dette oppnås ved en fremgangsmåte og en anordning som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av en utførelsesform som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et sideriss av en anordning for dannelse av gradfrie, flekkvise kutt ved en momentant start,

fig. 2 en oksygendyse ifølge oppfinnelsen, sett for-fra, fra linjen 2 - 2 på fig. 1,

fig. 3, 4, 5 og 6 skjematiske riss som illustrerer reaksjonen, sett ovenfra langs linjen 3 - 3 på fig. 1, med momentan start,

fig. 7 perspektivisk en anordning i henhold til oppfinnelsen, med utliggermontering for fjernkontroll.

På fig. 1 går starttråden 1, som kan være oppviklet på en spole (ikke vist), gjennom en trådstrekker 4, en trådma-ter 5 og en trådføring 9 og kommer i kontakt med arbeidsdelens overflate W i punktet A, som er det punkt hvor flammehøvlingen skal begynne, umiddelbart foran den defekte overflate. Tråd-materen 5 er fast forbundet med en drivmotor 6, som igjen er festet til en brakett 7. Tråden 1 kan drives av et drivhjul 8 fremover eller bakover. Ved innkobling av motoren 6 vil ca. 5 cm av tråden kjøres fremover og i kontakt med arbeidsdelen i punktet A. Oksygenspredebrenneren 2 kan være en vanlig 1 - 5 cm runddyse. Den vil danne smeltedammer med bredder fra ca. 5 - 35 cm resp. Brenneren 2 er skrått avbøyd ved utløpsenden og i vinkel til arbeidsdelens overflate, slik at midtlinjen og derfor oksygenstrålens midtlinje vil treffe overflaten i punktet B, som ligger ca. 5 cm bak punkt A i arbeidsdelens bevegelsesretning. Høvleenheten 3 omfatter vanlige øvre og nedre forvarmingsblokker 12 og 13 resp., som kan være forsynt med en rekke av enten forblandings eller etterblandings flam-meporter 14 og 15 resp., med egnede gjennomstrømningsåpnin-ger. Hvis etterblandingsflammer benyttes, hvilket foretrek-kes av sikkerhetsgrunner, vil åpningene 14 og 15 levere brenn-gasser som vil brenne ved blanding med en langsom oksygenstrøm som kommer fra oksygendysespalten 16 i nedre del 17 av øvre forvarmingsblokk 12 og øvre del 18 av nedre forvarmingsblokk 13. Spaltedysen for oksygen 16 ender inne i utløpsåpningen 19.

For å kunne danne en enkelt gradfri og relativt flekkformet flammehøvling er ifølge oppfinnelsen åpningen 19 utformet som på fig. 2. Oksygen og brennstoff tilføres høvle-enheten 3 gjennom rørene 20 og 21 på kjent måte.

Anordningen som er vist på fig. 1 virker slik: Først blir forvarmingsflammene fra høvleenheten 3 antent ved

å påsette brennstoffgassen fra rekkene av forvarmingsporter 14 og 15 og en langsom oksygenstrøm gjennom åpningen 19.

Disse forvarmingsflammer, som er angitt ved linjene 22, treffer overflaten og avbøyes oppover, slik at de faller på og oppvarmer enden av tråden 1 til lyserød farve, som angir at trådenden befinner seg ved oksygenantennelsestemperaturen, dvs. antennelsestemperaturen i oksygenatmosfære. Når det defekte overflateområde som skal smeltes ut av den bevegelige arbeidsdel W når et punkt som ligger umiddelbart foran punktet A, settes trådføringsmotoren 6 igang, hvilket fører den varme ende av tråden 1 nedover og i fast kontakt med arbeidsdelens overflate i punktet A. Samtidig påsettes en høytrykks-oksygenstråle gjennom blåserøret 2 i retning mot punktet B, slik at oksygenstrålen treffer den oppvarmede tråd i kontakt med overflaten av metallet og momentanstarter høvleoperasjonen under dannelse av en smeltedam på det defekte område. Tråden 1 trekkes tilbake for å hindre videre smelting. Oksygenstrålen fra røret 2 får smeltedammen til å vokse til full bredde meget raskt, hvoretter oksygenstrømmen gjennom røret stenges, og høvleoksygénstrømmen gjennom åpningen 19 som er rettet mot punktet C på arbeidsdelens overflate økes til høvlestrømnings-hastighet og således overtar sprededysens funksjon- Denne høvleoksygenstrøm opprettholdes så lenge flammehøvling ønskes.

Trinnene etter antenning av forvarmingsflammene som tilføres fra høvleenheten 3, kan kjøres automatisk ved hjelp av tidsrelé og magnetventiler, slik at en operatør eller et signal vil starte og automatisk utføre de trinn som er angitt ovenfor. Et annet signal kreves for å avslutte be-handlingen ved avstengning eller reduksjon av oksygenstrømmen til en mengde som bare opprettholder forvarmingsflammene. I denne tilstand vil apparaturen være klar for umiddelbar flekk-høvling igjen.

En alternativ metode til drift av anordningen er å sette.høvleoksygénstrømmen på samtidig med spredeoksygenstrøm-men. Sistnevnte, som har meget større kraft, vil regulere forløpet av den termokjemiske reaksjon, dvs. danne smeltedammen og utbre denne. Når sprededysen stenges, vil høvleoksy-genet overta reaksjonen på en meget gradvis og jevn måte, men samtidig hurtig.

Fig. 2 viser høvledyseåpningen 19 som befinner seg i anlegget på fig. 1 og som er istand til å gi en enkelt, gradfri overflatebehandling. Det er i den forbindelse viktig å innse at en kritisk parameter for en slik dyse er at det kutt som dannes er smalere enn selve dysebredden. Dette er nødvendig for å oppnå en enkeltvis og gradfri høvling ved flekkvis behandling. Dette hindrer imidlertid at dysene kan brukes side om side, fordi de parallelle kutt ville etterlate en ubehandlet eller usmeltet overflate mellom kuttene. Således er slike dyser bare egnet for dannelse av enkelte, gradfrie kutt. Fig. 2 som er sett fra linjen 2 - 2 på fig. 1, viser .øvre og nedre forvarmingsblokker 12 og 13, inneholdende rekkene av øvre og nedre brennstoffutløpsåpninger 14 og 15 resp. Oksygenets utløpsåpning 19 er utformet slik at kantom-rådene av oksygenstrømmen blir gradvis mindre kraftløs og har gradvis avtagende blåsekraft mot arbeidsoverflaten.

Det bemerkes at selv om avstanden på fig. 1 mellom punkt A og B er ca. 5 cm, vil denne avstand kunne variere fra ca. 1-15 cm, og holdes fortrinnsvis på 5 - 10 cm. Den beste avstand mellom punktene A og B avhenger av vinkelen som oksygenstrålen danner med arbeidsflaten. Jo større vinkel jo mindre bør avstanden være mellom punktene. Vinkelen a kan variere mellom 30 og 80°, og den beste vinkel er mellom 50 og 60°. Hvis strålevinkelen er 3 0°, bør avstanden være mak-simum ca. 15 cm, mens avstanden bør være 1 cm når vinkelen er 80°. Imidlertid må punktene A og B ikke ligge oppå hver-andre, dvs. at projeksjonen 30 ikke bør skjære projeksjonen av tråden 1 som treffer arbeidsdelens overflate, da dette vil hindre den ønskede momentanstart. Punkt C bør være litt bak punkt B, dvs. mer spesielt ca. 0 - 15 cm bak punkt B.

Fig. 3-6 viser forløpet av en spontan start.

Det er viktig at den rekkefølge av trinn som er vist på fig. 3-6 gjengir reaksjonen som finner sted i løpet av ca.

1\ sekund.

Fig. 3 viser tidspunktet når trådens varme ende 1 er ført i kontakt med punkt A, umiddelbart foran det defekte

sted på den fremmatede arbeidsflate. Pilen angir fremførings-retningen for arbeidsdelen W, hastighet ca. 15 m/minutt. Samtidig vil oksygen fra sprederøret 2 antenne den varme ende av tråden i kontakt med arbeidsdelens overflate. Dette vil igjen smelte området 2 3 omkring punkt A. Momentanstarten har således begynt. Fig. 4 viser samme område ca \ sekund senere enn fig. 3. Etterhvert som arbeidsdelen av stål fortsetter å bevege seg i pilens retning, begynner smeiten 24 å utbre seg ved påvirkning fra oksygensprededysen 2 i vifteform. Fig. 5 viser det defekte område omtrent 1 sekund senere enn fig. 3. Området 25 er smeltedammen som har bredt seg ut på den fremmatede arbeidsdel W under kontinuerlig til-førsel av oksygen fra sprederøret 2. Starttråden 1 er nå trukket tilbake. Idet smeltedammen nå er utbredt til maksimal bredde på ca. 25 cm, stenges oksygenet fra røret 2 av, og høvleoksygénstrømmen gjennom enheten 3 økes for å overta smeltereaksjonen. Denne høvleoksygenstrøm har nå fjernet smeiten og fortsetter flammehøvlekuttet i området 26. Området 26 inneholder både smeltet metall og slagg på toppen av ikke-behandlet stål og kan klart skilles fra hele smelteom-rådet 25.

Den måte som reaksjonen fortsetter på kan ses av fig. 6, som gjengir situasjonen ca. 1^ sekund senere enn fig.

3. Området 27 er renset, området 28 er smeltet, men høvlin-gen har ennå ikke funnet sted, og området 3 9 består av en blanding av slagg og metallsmelte oppå smeltet stål. Etterhvert som metalloverflaten beveger seg under høvleanordningen, gjennomgår den tre klart adskilte trinn. Det første trinn består av et område av metallsmelte og slagg, ovenpå ubehandlet stål, det andre trinn danner metallsmelte alene og det tredje trinn er renset, metalloverflate. På tidspunktet vist på fig. 6, er starttråden fortsatt tilbaketrukket, sprede-oksygenstrømmen avstengt og høvlekuttet utføres i full bredde med enheten 3. Det er viktig at bredden til kuttet med høvel-dysen er det samme som den bredde som spredeoksygenrøret 2

har utbredt damsmelten til. Dette er viktig for å hindre dann-elsen av kanter eller grader.

Fig. 7 viser i et perspektivriss en anordning som på fig. 1, med utliggerbjelke og tannstang som muliggjør før-ing av høvleanordningen både sideveis på tvers av bredden av arbeidsdelen W og i lengderetning. En horisontal ramme 31 er festet til en skinnemontert betjeningskasse 32. Kassen 32 inneholder kontrollorganer for drift av apparatet, deriblant starttrådens matemekanisme 5, organer for regulering av oksy-genutløpet fra sprederøret 2 og for regulering av oksygen og brennstoff, som tilføres anlegget 3 gjennom rørene 20 og 21 resp. Kassen 32 kan føres langs arbeidsdelen W på skinner 33-. En tannstang 34 er festet til en av skinnene og er i inn-grep med en motordrevet pinjong (ikke vist) som er montert under kassen 32, slik at hele den utliggermonterte høvleenhet og operatørkassen kan føres langs skinnene 33. Høvleanordnin-gen består av høvleenheten 3, blåserøret 2 og trådføringsme-kanismen 5, som alle er festet til bæredelen 37 som går opp og ned på platen 38, som igjen er festet til huset 40. Motoren 39 brukes til heving og senking av høvleenheten ved hjelp av tannstang og hjul (ikke vist), idet tannstangen er festet til platen 38. Høvleanordningen og huset 4 0 kan også føres me-kanisk på tvers av arbeidsdelen W ved hjelp av et motordrevet tannhjul 35, som går inn i tannstangen 36 som igjen er festet til rammen 31. Anordningen vist på fig. 7, kan brukes for selektiv flekkhøvling av tilfeldige defekter på overflaten av arbeidsdelen ved å føres over rett med det defekte område og derpå i lengderetning over området. Området 41 viser et flekk-kutt oppnådd med den viste anordning.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for selektiv flammehøvling av defekter på overflaten til et metallisk arbeidsstykke, hvor en strøm av oksygen, hvis intensitet er begrenset ved dens kanter, rettes fra en flammehøvledyse på skrå mot en reaksjonssone av smeltet metall for å tilveiebringe en termokjemisk reaksjon på denne, og hvor en relativ bevegelse tilveiebringes mellom oksygenstrømmen og metallflaten for å fortsette reaksjonen langs lengden av metallflaten for å tilveiebringe det ønskede flammehøvlekutt, karakterisert ved at strømmen av oksygen mot kanten av strømmen reduseres gradvis, slik at det nås en intensitet på null ved kanten av dyseåpningen, fra hvilken strømmen føres ut, hvorved det tilveiebringes et gradfritt flammehøvlingskutt som er smalere enn bredden til dyseåpningen .
2. 2. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for flammehøvling av flaten til et metallisk arbeidsstykke som beveges i forhold til anordningen, omfattende en flammehøvledyseanordning for retting av en flammehøvleoksygen-strøm i en spiss vinkel mot flaten, hvilken dyseanordning omfatter en oksygengasskanal som ender i en slisseformet dyseut-strømningsåpning (19) , karakterisert ved at åpningen (19) har en sentral del og en endedel ved minst en av sine kanter (25), som er skråstilt slik at høyden til ut-løpsåpningens endedel gradvis reduseres til null for å reduse-re intensiteten av oksygenstrøm mot kanten av åpningen til null for tilveiebringelse av et gradfritt flammehøvlekutt som er smalere enn bredden til dysen.
3. 3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den sentrale del har parallelle øvre og nedre kant-flater .