DE202014011237U1

DE202014011237U1 - Vorrichtung zum Auftragsschweißen

Info

Publication number: DE202014011237U1
Application number: DE202014011237.1U
Authority: DE
Original assignee: Hermann Von Rautenkranz Int Tiefbohr & Co KG Itag GmbH; Hermann Von Rautenkranz Internationale Tiefbohr & Co KG - Itag GmbH
Current assignee: Hermann Von Rautenkranz Int Tiefbohr & Co KG Itag GmbH; Hermann Von Rautenkranz Internationale Tiefbohr & Co KG - Itag GmbH
Priority date: 2014-07-26
Filing date: 2014-07-26
Publication date: 2018-09-18
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: DE102014011111A1

Abstract

Vorrichtung zum Auftragschweißen, insbesondere zum MAG-Schweißen, Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Werkstücken (26) mit mindestens einen Schweißgleichrichter (18) und einem Drahtvorschubkoffer (11) der über einen Drahtfördermotor einen Schweißdraht (12) durch eine Kontaktelektrode (15a) eines Schweißbrenners (15) in Abhängigkeit von der Abschmelzleistung gegen die Werkstückoberfläche fährt, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Drahtvorschubkoffer (22), der einen zweiten Schweißdraht (23) über eine Drahtzuführung (24) in den Aufschmelzbereich (25a) zwischen dem Schweißbrenner (15) und der unter Schutzgasatmosphäre aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche heranführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen, insbesondere MAG-Schweißen, für das Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Bauteilen.
Zum Korrosionsschutz werden Cr/Ni-Stähle oder Nickelbasis-Werkstoffe auf un- oder niedrig legierte Baustähle aufgeschweißt. So werden beispielsweise durch Auftragschweißen Lagersitze und Laufbuchsen auf Wellen für Schiffspropeller aus Legierungen hergestellt, die besonders gute Schmier- und Notlaufeigenschaften aufweisen sollen. Derartige sog. Cladding-Schichten können im Bedarfsfall auch mit relativ geringem Aufwand repariert werden.
Als Verschleißschutz werden auch besonders harte Schichten bis zu 63 HRC auf Bauteile aufgeschweißt, die dann je nach Anforderung spanend oder nur noch durch schleifen bearbeitet werden können. Manche Arten von Hart-Aufpanzerungen werden auch nicht mehr weiter bearbeitet, wie z.B. auf Brecherwellen oder Zahnflanken.
Für das Cladding kommen hauptsächlich drei Schweißverfahren zur Anwendung. Neben dem hocheffizienten ESW-Verfahren (Electroslag Welding, sprich Elektro-Schlacke Schweißen) werden neben dem WIG-Verfahren (Wolfram-Inertgas Schweißen) das MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas Schweißen) mit einem Schweißfokus unter Schutzgasatmosphäre eingesetzt.
Die bekannten Schweißverfahren haben sich zwar bewährt, aber insbesondere bei dem Auftragsschweißen hat sich gezeigt, dass im Vergleich zu dem WIG-Heißdrahtschweißen der Lichtbogen beim MAG-Schweißen wesentlich konzentrierter ist. Beim MAG-Schweißen sind aus diesem Grund verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um eine Entmischung („Seigerung“) zwischen dem zu bearbeitenden Oberflächenmaterial und dem verwendeten Schweißdraht in den geforderten Grenzen zu halten. Hierzu gehören unter anderem das Einstellen der Brennerstellung, der Schweißposition und der Schweißgeschwindigkeit.
Insbesondere bei größeren Auftragsschweißarbeiten ist dies nachteilig, da das Einstellen der Schweißparameter zeit- und damit kostenintensiv ist. Zu diesen reinen Arbeitskosten kommen die eigentlichen Werkzeugkosten und die erhebliche Kosten für Stillstandzeiten hinzu, während den die Schweißmaschine nicht produzieren kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für ein AuftragsSchweißverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Stillstandszeiten gesenkt, die Auftragsgeschwindigkeit, die Abschmelzleistung und damit die Fertigungskapazität erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, insbesondere durch mindestens einen zusätzlicher Drahtvorschubkoffer, der einen zweiten Schweißdraht über eine Drahtzuführung in den Aufschmelzbereich zwischen der Elektrode und der aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche unter Schutzgasatmosphäre in den Schweißfokus heranführt.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer synchronisiert.
In einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Schweißdraht als Kaltdraht in den Schweißfokus des Schweißlichtbogens eingebracht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist es vorgesehen, dass dem zweiten Schweißdraht eine Drahtvorwärmung zugeordnet ist, der sodann als Heißdraht in den Schweißfokus des Schweißlichtbogens eingebracht wird. Die Verwendung von Heißdraht trägt dazu bei, das Schweißbild zu verbessern.
Durch das Einbringen eines zweiten Schweißdrahtes in den Schweißlichtbogen einer Schweißpistole kann mehr Material abgeschmolzen werden. Hierdurch wird die Auftragsgeschwindigkeit wesentlich erhöht. Gleichzeitig kühlt der zweite Schweißdraht die beim Schweißen entstehende Schmelze kontrolliert ab, so dass die Eindringtiefe der Aufmischung (Aufschmelzung zwischen Schweißdraht und Werkstoff des Werkstückes) in Werkstück reduziert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wärmt die Drahtvorwärmung den zweiten Draht mit einem Strom von 35A bis 140A vor. Die Stärke der Vorwärmung richtet sich beispielsweise nach der verwendeten Drahtstärke und dem verwendeten Material. Sie ist auch abhängig von dem Schweißbild und den vorbestimmten Grenzen der Aufmischung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung so eingestellt, dass die Abschmelzleistung des ersten und des zweiten Drahts zwischen 4 und 10 Kg/h, bevorzugt 9 Kg/h, beträgt. Denkbar sind auch höhere Abschmelzleistungen, die dann von der Kapazität bzw. Leistung der verwendeten Schweißvorrichtung abhängen.
Mit der vorliegenden Vorrichtung wird ein guter Mittelweg zwischen der Auftragsgeschwindigkeit und der Aufschmelzleistung auf der einen Seite und der Wirtschaftlichkeit der Anlage auf der anderen Seite erzielt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Doppeldrahtantrieb für den ersten Draht und den zweiten Draht an einen Vorschubmotor befestigt, die die zwei Drähte sodann parallel fördern. Hierdurch könnte die Vorrichtung kompakter ausgelegt werden. In einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Draht seitlich von dem Schweißbrenner in den Fokus des Schweißlichtbogens eingeführt und dort aufgeschmolzen.
Weiteerhin ist mindestens ein zusätzlicher Drahtvorschubkoffer vorgesehen ist, der einen zweiten Schweißdraht über eine Drahtzuführung in den Aufschmelzbereich zwischen der Elektrode und der aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche unter Schutzgasatmosphäre in den Schweißfokus heranführt.
Die Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer ist mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer synchronisiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schweißdraht anschließend als Heißdraht über eine Drahtführung in den Fokus des Schweißlichtbogens eingebracht, wo er zusammen mit dem ersten Schweißdraht und dem Material des Werkstückes aufgeschmolzen wird.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Arbeitsposition, mit einer zusätzlichen Schweißdrahtzuführung in eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen MAG-Schweißanlage.
Der Schweißanlage 10 sind mehrere Komponenten und Nebenaggregate zugeordnet. Hierzu gehört ein Drahtfördermotor (nicht dargestellt), der in einem ersten Drahtvorschubkoffer 11 angeordnet ist. Der Drahtvorschubkoffer 11 leitet einen ersten Schweißdraht 12 von einer ersten Vorratstrommel 13 mittels des Drahtfördermotors über eine erste Drahtzuführung 14 durch eine Kontaktelektrode 15a zu einem Schweißbrenner 15. Die Fördergeschwindigkeit V_D des ersten Schweißdrahtes 12 lässt sich mit einem dem Drahtvorschubkoffer 11 zugeordneten Korrektor 20 stufenlos einstellen.
Der Schweißbrenner 15 ist über Stromzuführungen 16 und 17 mit einem Schweißgleichrichter 18 elektrisch verbunden. Der Schweißgleichrichter 18 wiederum ist mit dem Drahtvorschubkoffer 11 elektrisch gekoppelt. Hierdurch ist die Einstellung der Stromstärke möglich, um den ersten Schweißdraht 12 in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit V_D aufzuschmelzen. Dieses Verhältnis kann in Abhängigkeit von dem Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstückes mit einem Regler 21 variabel eingestellt werden.
Über einen zweiten Drahtvorschubkoffer 22 wird ein zweiter Schweißdraht 23 von einer zweiten Vorratstrommel 19 abgewickelt und über eine zweite Drahtzuführung 24 geführt. Der zweite Drahtzuführung 24 sind Antriebsmittel 24a und/oder Stützmittel 24b nachgeordnet, mit denen der zweite Schweißdraht 23 in den Fokus des Lichtbogens 25 geführt wird. Im Lichtbogen 25 werden der erste Schweißdraht 12 und der zweite Schweißnaht 23 vollständig aufgeschmolzen.
Da beim MAG-Schweißen der Lichtbogen 25 sehr konzentriert ist, sind aus diesem Grund auch verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um die Aufmischung in geforderten Grenzen zu halten. Hierzu gehören unter anderen die Brennerstellung, die Schweißposition und die Schweißgeschwindigkeit.
Da beim MAG-Schweißen der Lichtbogen 25 sehr konzentriert ist, sind verschiedene Vorkehrungen zu treffen, um die Aufmischung (Seigerung des Schmelzbades) in geforderten Grenzen zu halten. Dies kann unter anderem durch die Brennerstellung, die Schweißposition und die Schweißgeschwindigkeit bewirkt werden.
Die Aufmischung kann auch durch Abkühlung des durch den Lichtbogen 25 erzeugten Aufschmelzbereiches 25a gesteuert werden. Beispielsweise kann der zweite Schweißdraht 23 als Kaltdraht bei gleicher Stromstärke in den Lichtbogen 25 geführt werden. Die Aufmischung und die Einbrenntiefe des Schweißgutes im Aufschmelzbereich 25a des Werkstücks 26 kann dadurch variiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist dem zweiten Schweißdraht 23 eine Drahtvorwärmung 27 zugeordnet. Durch die Drahtvorwärmung 27 wird das Aufschmelzvolumen signifikant erhöht. Dadurch wird eine wesentlich glattere Oberfläche des Werkstücks 26 erzielt und die Differenz zwischen Höhen und Tiefen der nebeneinander aufgetragenen Schweißungen wird auf ein Minimum reduziert.
Die Drahtvorwärmung 27 kann beispielsweise als Schweißtrafo ausgebildet sein. Die Schweißdrähte 12 und 23 werden mittels der ihnen jeweils zugeordneten Drahtzuführungen 14, 24, 24a und 24b geführt.
Bezugszeichenliste

10: Schweißanlage
11: erster Drahtvorschubkoffer
12: erster Schweißdraht
13: erste Vorratstrommel
14: Drahtzuführung
15: Schweißbrenner
15a: Kontaktelektrode
16: Stromzufuhr
17: Stromzufuhr
18: Schweißgleichrichter
19: zweite Vorratstrommel
20: Korrektor
21: Regler
22: zweiter Drahtvorschubkoffer
23: zweiter Schweißdraht
24: Drahtzuführung
24a: Antriebsmittel
24b: Stützmittel
25: Lichtbogen
25a: Aufschmelzbereich
26: Werkstück
27: Drahtvorwärmung

Claims

Vorrichtung zum Auftragschweißen, insbesondere zum MAG-Schweißen, Plattieren oder Panzern mit artgleichen oder höherwertigen Schweißgut zum Schutz von Oberflächen von Werkstücken (26) mit mindestens einen Schweißgleichrichter (18) und einem Drahtvorschubkoffer (11) der über einen Drahtfördermotor einen Schweißdraht (12) durch eine Kontaktelektrode (15a) eines Schweißbrenners (15) in Abhängigkeit von der Abschmelzleistung gegen die Werkstückoberfläche fährt, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Drahtvorschubkoffer (22), der einen zweiten Schweißdraht (23) über eine Drahtzuführung (24) in den Aufschmelzbereich (25a) zwischen dem Schweißbrenner (15) und der unter Schutzgasatmosphäre aufgeschmolzenen, zu beschichtenden Werkstückoberfläche heranführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schweißdrahtzuführung aus dem ersten Drahtvorschubkoffer (11) mit der zweiten Schweißdrahtzuführung aus dem zweiten Drahtvorschubkoffer (22) synchronisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schweißdraht (23) als Kaltdraht in den Fokus des Schweißlichtbogens (25) einbringbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Schweißdraht (23) eine Drahtvorwärmung (27) zugeordnet ist und der zweite Schweißdraht (23) als Heißdraht in den Fokus des Schweißlichtbogens (25) einbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtvorwärmung (27) den zweiten Schweißdraht (23) mit einem elektrischen Strom von 35A bis 140A vorwärmt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppeldrahtantrieb für den ersten Schweißdraht (12) und den zweiten Schweißdraht (23) mit einem Vorschubmotor gekoppelt ist und die zwei Schweißdrähte (12, 23) parallel förderbar sind.