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DE102009004201A1 - Lichtbogendrahtspritzverfahren - Google Patents

Lichtbogendrahtspritzverfahren Download PDF

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DE102009004201A1
DE102009004201A1 DE102009004201A DE102009004201A DE102009004201A1 DE 102009004201 A1 DE102009004201 A1 DE 102009004201A1 DE 102009004201 A DE102009004201 A DE 102009004201A DE 102009004201 A DE102009004201 A DE 102009004201A DE 102009004201 A1 DE102009004201 A1 DE 102009004201A1
Authority
DE
Germany
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wires
arc
workpiece surface
melt
wire
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009004201A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Martin Dr.-Ing. Erdmann
Patrick Dr.-Ing. Izquierdo
Albert KÄPPELER
Eyuep Akin Dipl.-Ing. Özdeniz
Jürgen TRABER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/22Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/222Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131Wire arc spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken, insbesondere bei Hohlkörpern, bei dem zumindest zwei als aufschmelzende Elektroden dienende Drähte (4a, 4b) aus Metall mit wenigstens einem an den Elektroden ausgebildeten Lichtbogen (5) an ihren Enden aufgeschmolzen werden, bei dem das aufgeschmolzene Metall mit wenigstens einer Gasströmung auf eine Werkstückoberfläche geschleudert wird. Eine verbesserte Beschichtung lässt sich erzielen, wenn wenigstens zwei Drähte (4a, 4b) aus verschiedenen Metallen verwendet werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken, insbesondere bei Hohlkörpern, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Beim Lichtbogendrahtspritzen werden zwei metallische Drähte mittels geregelter Drahtvorschubgeschwindigkeit über entsprechende Schleifkontakte, durch welche eine Übertragung von elektrischem Strom auf die Drähte erfolgt, in einem Brenner, der auch als Spritzpistole bezeichnet werden kann, bewegt. Nach dem Einschalten des Drahtvorschubs laufen die beiden Spritzdrähte durch die Drahtführung aufeinander zu, bis es aufgrund der anliegenden Spannung zur Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den freien Enden der Spritzdrähte kommt. In diesem Lichtbogen findet eine intensive Erhitzung statt, wodurch der Beschichtungswerkstoff der Drähte aufschmilzt. Ein aus einer zweckmäßig in den Brenner integrierten Düse austretender Gasstrom, in der Regel ein Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoff, zerstäubt das entstandene Schmelzgut, beschleunigt die Partikel und schleudert diese auf die zu beschichtende Oberfläche. Mit Hilfe des Lichtbogendrahtspritzens werden beispielsweise die Laufflächen von Zylindern bei Kolbenmotoren beschichtet, beispielsweise um die Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand zu reduzieren. Brenner, mit denen derartige Hohlkörper von Werkstücken quasi von innen beschichtet werden können, werden auch als Innenbrenner bezeichnet.
  • Aus der DE 10 2005 012 360 A1 ist ein Lichtbogendrahtbrenner bekannt, der als Innenbrenner ausgestaltet ist und der eine Drahtzuführung zum Zuführen von zwei, jeweils als aufschmelzende Elektrode dienenden Drähten in Richtung zu einem Lichtbogen aufweist. Weitere Lichtbogendrahtbrenner dieser Art sind beispielsweise aus der EP 1 238 715 A2 , aus der WO 03/066233 A1 und aus der WO 04/028702 A1 bekannt.
  • Um am jeweiligen Werkstück durch Lichtbogendrahtspritzen eine komplexe Beschichtung realisieren zu können, die aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten besteht, muss der bekannte Lichtbogendrahtbrenner nach dem Aufbringen einer ersten Teilbeschichtung hinsichtlich seiner Drähte umgerüstet werden, um anschließend eine andere zweite Teilbeschichtung aufbringen zu können. Zwischenzeitlich ist die erste Teilbeschichtung vergleichsweise weit abgekühlt. Beim Aufbringen der zweiten Teilbeschichtung entstehen dann zwangsläufig vergleichsweise große Temperaturdifferenzen, die sich nachteilig auf die Qualität der Teilschichten beziehungsweise der gesamten Beschichtung auswirken kann. Des weiteren besteht ein Bedürfnis, das Lichtbogendrahtspritzen verfahrensmäßig so auszugestalten, dass es weniger Bearbeitungszeit erfordert, da immer mehr Werkstücke serienmäßig beschichtet werden müssen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Lichtbogendrahtspritzverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch reduzierte Beschichtungszeiten auszeichnet, wobei außerdem eine verbesserte Beschichtungsqualität angestrebt ist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Lichtbogendrahtspritzen mit wenigstens zwei verschiedenen Drähten aus verschiedenen Metallen durchzuführen. Hierdurch ist es möglich, unmittelbar auf der beschichteten Werkstückoberfläche eine Legierung herzustellen. Beispielsweise lassen sich dadurch Speziallegierungen unmittelbar auf der Werkstückoberfläche erzeugen, die als Draht nicht verfügbar sind. Beispielsweise sind auch Legierungen denkbar, aus denen sich keine für das Lichtbogendrahtspritzen geeignete Drähte herstellen lassen, weil sie beispielsweise zu spröde sind. Ebenso ist denkbar, dass sich bestimmte Legierungen an der Werkstückoberfläche in Kombination mit dem Werkstoff des Werkstücks nur dann erzeugen lassen, wenn die beiden Drahtwerkstoffe auf die vorgeschlagene Weise gleichzeitig aufgespritzt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, mit einem ersten Lichtbogen zwei erste Drähte aufzuschmelzen und mit einer ersten Gasströmung auf die Werkstückoberfläche zu schleudern, wobei außerdem mit einem zweiten Lichtbogen zwei zweite Drähte aufgeschmolzen und mit einer zweiten Gasströmung auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden können. Durch die Verwendung von wenigstens zwei separaten Lichtbogen, an denen jeweils zwei Drähte aufgeschmolzen und mit Hilfe von zumindest zwei Gasströmungen auf die Werkstückoberfläche aufgespritzt werden können, ergeben sich vielfältige Variationsmöglichkeiten für die Aufbringung unterschiedlicher Werkstoffe und Werkstoffkombinationen durch die Verwendung verschiedener Drahtwerkstoffe. Beispielsweise können die beiden ersten Drähte jeweils aus einem ersten Metall bestehen. Ebenso können sie aus zwei verschiedenen Metallen zur Erzeugung einer ersten Legierung bestehen. Die beiden zweiten Drähte können aus einem zweiten Metall bestehen. Ebenso können sie aus zwei verschiedenen Metallen zur Erzeugung einer zweiten Legierung bestehen. Somit lassen sich bei zwei Lichtbogen bis zu vier verschiedene Drähte aufschmelzen und aufspritzen. Dabei ist es insbesondere möglich, die erste Schmelze der ersten Drähte und die zweite Schmelze der zweiten Drähte simultan zu erzeugen und auf die Werkstückoberfläche zu schleudern. Dabei ist es insbesondere möglich, die Schmelzen beziehungsweise die zugehörigen Drahtwerkstoffe so auszuwählen und so auf die Werkstückoberfläche aufzuschleudern, dass sie auf der Werkstückoberfläche eine vorbestimmte Beschichtungslegierung bilden.
  • Alternativ ist es ebenso möglich, die erste Schmelze der ersten Drähte und die zweite Schmelze der zweiten Drähte zeitlich versetzt zu erzeugen und auf die Werkstückoberfläche zu schleudern. Hierdurch lässt sich insbesondere eine mehrlagige Beschichtung der Werkstückoberfläche generieren. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, die beiden Schmelzen beziehungsweise die zugehörigen Drahtwerkstoffe so auszuwählen, dass die zuerst auf die Werkstückoberfläche geschleuderte Schmelze auf derselben eine vorbestimmte Grundierungsbeschichtung bildet, während die danach auf die Werkstückoberfläche geschleuderte Schmelze auf der Grundierungsbeschichtung eine vorbestimmte Funktionsbeschichtung bildet. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass eine besonders reibungsarme Funktionsbeschichtung über die Grundierungsbeschichtung an einem Grundwerkstoff der Werkstückoberfläche dauerhaft angebracht werden kann, auf der sie selbst direkt nur unzureichend haften würde.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch einen Brennerkopf eines Lichtbogendrahtbrenners,
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Brennerkopfs entsprechend einer Blickrichtung II in 1.
  • Entsprechend 1 umfasst ein Lichtbogendrahtbrenner 1, bei dem es sich bevorzugt um einen Innenbrenner handelt, einen Brennerkopf 2. Mit Hilfe des Lichtbogendrahtbrenners 1 kann ein Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken realisiert werden. Insbesondere lassen sich mit dem als Innenbrenner ausgestalteten Brenner 1 innenliegende Werkstückoberflächen bei Hohlkörpern, wie zum Beispiel Zylinderlaufflächen, beschichten.
  • Der Lichtbogendrahtbrenner 1 weist eine erste Drahtzuführung 3 auf, mit deren Hilfe wenigstens ein erster Draht 4 aus Metall in Richtung zu einem in 1 und 2 durch ein Blitzsymbol angedeuteten ersten Lichtbogen 5 zuführbar ist. Der wenigstens eine erste Draht 4 dient dabei als aufschmelzende Elektrode. Entsprechend 2 ist die erste Drahtzuführung 3 zweckmäßig so ausgestaltet, dass damit gleichzeitig zwei erste Drähte 4a und 4b in Richtung zum ersten Lichtbogen 5 zuführbar sind. Beide erste Drähte 4a und 4b bilden dabei aufschmelzende Elektroden. Das bedeutet, dass an den freien Enden der beiden ersten Drähte 4a, 4b der erste Lichtbogen 5 ausgebildet wird. Hierzu kann innerhalb der ersten Drahtzuführung 3 eine entsprechende elektrische Spannung auf die beiden ersten Drähte 4 aufgebracht werden.
  • Entsprechend 1 weist der Lichtbogendrahtbrenner 1 außerdem eine zweite Drahtzuführung 6 auf, mit deren Hilfe zumindest ein zweiter Draht 7 aus Metall zu einem weiteren oder zweiten Lichtbogen 8 zuführbar ist. Auch der wenigstens eine zweite Draht 7 dient hierbei als aufschmelzende Elektrode. Bevorzugt ist die zweite Drahtzuführung 6 im Wesentlichen identisch aufgebaut wie die erste Drahtzuführung 3. Dementsprechend sind gemäß 2 bevorzugt zwei zweite Drähte 7a und 7b vorgesehen, die beide als aufschmelzende Elektroden dienen und an deren freien Enden der zweite Lichtbogen 8 ausgebildet wird.
  • Die beiden Drahtzuführungen 3, 6 bilden dabei ein Drahtzuführsystem.
  • Vorzugsweise ist der Brennerkopf 2 so ausgestaltet, dass daran die beiden Lichtbogen 5, 8 ausgebildet werden können. Im gezeigten Beispiel ist der Lichtbogendrahtbrenner 1 so ausgestaltet, dass damit genau zwei verschiedene beziehungsweise separate beziehungsweise örtlich voneinander getrennt angeordnete Lichtbogen 5, 8 generiert werden können, denen jeweils eine eigene Drahtzuführung 3, 6 zugeordnet ist. Dementsprechend handelt es sich hier um einen Doppelbrenner 1. Der zugehörige Brennerkopf 2 kann auch als Doppelbrennerkopf bezeichnet werden. Bei einer anderen Ausführungsform können auch drei oder mehr separate Lichtbogen 5, 8 generiert werden, denen insbesondere jeweils eine separate Drahtzuführung 3, 6 zugeordnet sein kann. Dementsprechend handelt es sich dann um einen Dreifachbrenner oder Mehrfachbrenner, der gegebenenfalls mit einem Dreifachbrennerkopf oder Mehrfachbrennerkopf ausgestattet sein kann.
  • Bei einer Ausführungsform mit genau zwei Lichtbogen 5, 8 können die beiden Lichtbogen 5, 8 am Brennerkopf 2 zweckmäßig an zwei voneinander abgewandten, diametral entgegengesetzten Seiten generiert werden. Hierdurch erhält der Brennerkopf 2 einen symmetrischen Aufbau. Bei mehr als zwei Lichtbogen 5, 8 ergibt sich bevorzugt ebenfalls eine in Umfangsrichtung symmetrische Verteilung der Lichtbogen 5, 8.
  • Entsprechend 1 umfasst der Lichtbogendrahtbrenner 1 außerdem eine erste Düsenanordnung 9, mit deren Hilfe ein durch einen Pfeil angedeuteter erster Gasstrom 10 zum ersten Lichtbogen 5 zugeführt werden kann. Mit dem ersten Gasstrom 10, der bevorzugt mit einem Inertgas, insbesondere mit Stickstoff, erzeugt wird, kann das im ersten Lichtbogen 5 aufgeschmolzene Drahtmaterial zerstäubt, beschleunigt und gegen die zu beschichtende Werkstückoberfläche geschleudert werden. Die erste Düsenanordnung 9 ist hierzu bevorzugt im Brennerkopf 2 ausgebildet. Des Weiteren umfasst der Lichtbogendrahtbrenner 1 eine zweite Düsenanordnung 11, mit deren Hilfe ein zweiter Gasstrom 12, der ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist, zum zweiten Lichtbogen 8 zuführbar ist. Mit dem zweiten Gasstrom 12, der zweckmäßig aus dem gleichen Inertgas gebildet ist, kann das im zweiten Lichtbogen 8 aufgeschmolzene Drahtmaterial zerstäubt und gegen die zu beschichtende Werkstückoberfläche gespritzt werden. Auch die zweite Düsenanordnung 11 ist bevorzugt in den Brennerkopf 2 integriert. Besonders vorteilhaft ist nun die hier gezeigte Ausführungsform, bei der ein gemeinsamer Gaskanal 13 vorgesehen ist, mit dem die beiden Düsenanordnungen 9, 11 mit dem Gas versorgt werden. Auch dieser gemeinsame Gaskanal 13 ist bevorzugt in den Brennerkopf 2 integriert. Im Beispiel ist der gemeinsame Gaskanal 13 zentral im Brennerkopf 2 angeordnet und erstreckt sich beispielsweise koaxial oder zumindest parallel zu einer Rotationsachse 14 des Brennerkopfes 2, um welche der Brennerkopf 2 zur Durchführung einer Beschichtung einer Zylinderoberfläche rotieren kann, sofern es sich um den Brennerkopf 2 eines Innenbrenners 1 handelt. Die beiden Düsen 9, 11 sind hierbei bezüglich der Rotationsachse 14 radial orientiert.
  • Die beiden Düsenanordnungen 9, 11 bilden dabei zusammen mit dem gemeinsamen Gaskanal 13 ein Gaszuführsystem.
  • Es ist klar, dass bei einem Dreifachbrenner oder Mehrfachbrenner eine entsprechende andere Anzahl an Düsenanordnungen 9, 11 vorhanden ist, wobei auch dann grundsätzlich ein gemeinsamer Gaskanal 13 möglich ist. Die jeweilige Düsenanordnung 9, 11 umfasst hier eine Lavaldüse 15, also eine Düse 15 mit in Strömungsrichtung zunehmendem Querschnitt. Am engsten Strömungsquerschnitt der Lavaldüse 15 kann seitlich zum Primärgasstrom über eine ringförmige Hilfsdüse 16 ein Sekundärgasstrom seitlich zugeführt werden, beispielsweise um die Lavaldüse 15 vor einer Überhitzung zu schützen.
  • Ein Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken, bei denen es sich insbesondere um Hohlkörper handeln kann, kann nun zum Beispiel mit dem Lichtbogendrahtbrenner 1 vorzugsweise wie folgt durchgeführt werden:
    Grundsätzlich lassen sich an den beiden Lichtbogen 5, 8 Drähte 4, 7 aus gleichen Drahtwerkstoffen aufschmelzen. Je nach Anzahl der Lichtbogen 5, 8 kann dadurch die pro Zeiteinheit aufspritzbare Werkstoffmenge gegenüber einem herkömmlichen Einfachbrenner verdoppelt, verdreifacht oder vervielfacht werden, sofern die einzelnen Lichtbogen 5, 8 simultan generiert werden.
  • Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der im Lichtbogendrahtbrenner 1 zumindest zwei Drähte 4, 7 aus verschiedenen Drahtwerkstoffen verwendet werden. Bevorzugt wird dann mit Hilfe des ersten Lichtbogens 5 ein erster Werkstoff aufgeschmolzen und auf das Werkstück aufgespritzt, während mit dem zweiten Lichtbogen 8 ein zweiter Werkstoff aufgeschmolzen und auf das Werkstück aufgebracht wird. Dabei ist es grundsätzlich möglich, das Aufbringen des ersten und zweiten Werkstoffs gleichzeitig durchzuführen, das heißt die beiden Lichtbogen 5, 8 gleichzeitig zu generieren. Auf diese Weise kann bei einer entsprechenden Abstimmung der übrigen Parameter, wie zum Beispiel die Rotationsgeschwindigkeit des Brennerkopfs 2 und die Vorschubgeschwindigkeit der Drähte 4, 7 am Werkstück eine Beschichtung erzeugt werden, die aus einer Beschichtungslegierung besteht, die aus den beiden Werkstoffen der beiden Drähte 4, 7 gebildet wird. Durch die unmittelbar am Ort der Beschichtung erzeugte Legierung ist es insbesondere möglich, unterschiedlich konzentrierte Legierungen durch die Verwendung der gleichen Drähte 4, 7 zu generieren, indem lediglich der Drahtvorschub des einen oder des anderen Drahtes 4, 7 verändert wird. Insbesondere kann dadurch am Werkstück eine Beschichtung erzeugt werden, die eine entlang der Dicke der Beschichtung variierende Legierungszusammensetzung aufweist.
  • Alternativ kann das Aufbringen des ersten Werkstoffs und des zweiten Werkstoffs zeitlich versetzt realisiert werden. Beispielsweise kann dadurch am Werkstück zunächst eine aus dem einen Werkstoff gebildete Grundierungsschicht aufgetragen werden. Unmittelbar im Anschluss daran lässt sich aus dem anderen Werkstoff eine Funktionsschicht auf die Grundierungsschicht auftragen. Beispielsweise dient die Grundierungsschicht dazu, die Haftung für die Funktionsschicht am Werkstück zu verbessern beziehungsweise zu ermöglichen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die Funktionsschicht auf die noch heiße Grundierungsschicht aufgespritzt werden kann, wodurch die unterschiedlichen Schichten bei vergleichsweise niedrigen Temperaturdifferenzen aufgebracht werden können, was die Qualität der einzelnen Teilbeschichtungen und insbesondere die Qualität der Gesamtbeschichtung verbessert.
  • Zweckmäßig werden am jeweiligen Lichtbogen 5, 8 jeweils zwei Drähte 4a, 4b und 7a, 7b aufgeschmolzen, die aus gleichen Werkstoffen bestehen. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführungsform, bei der zumindest bei einem der Lichtbogen 5, 8 zwei unterschiedliche Drähte 4a, 4b beziehungsweise 7a, 7b aufgeschmolzen werden. Hierdurch kann eine Legierungsbildung am Werkstück realisiert werden. Es ist klar, dass sich die genannten Variationsmöglichkeiten auch beliebig miteinander kombinieren lassen. Entsprechendes gilt auch für einen Lichtbogendrahtbrenner 1 mit drei oder mehr Lichtbogen 5, 8, wodurch sich die Möglichkeiten zur Realisierung von Mehrfachbeschichtungen beziehungsweise von mehrlagigen Beschichtungen mit simultanem Aufbringen der Drahtschmelze und/oder mit zeitlich versetztem Aufbringen unterschiedlicher Teilbeschichtungen beliebig kombinieren lassen.
  • Mit dem gezeigten Mehrfachbrenner 1 ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Herstellung einer Beschichtung auf einer Werkstückoberfläche. Beispielsweise bestehen die beiden ersten Drähte 4a, 4b jeweils aus einem ersten Metall, wodurch sich auf der Werkstückoberfläche eine Beschichtung aus diesem Metall erzeugen lässt. Eine Legierungsbildung mit dem Werkstoff des Werkstücks kann dabei zumindest oberflächlich gewünscht sein. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, die beiden ersten Drähte 4a, 4b aus zwei verschiedenen Metallen auszubilden, um mit ihnen auf der Werkstückoberfläche eine (erste) Legierung zu erzeugen. Es ist klar, dass zur Realisierung einer derartigen Legierung, die durch das Aufschmelzen von zwei verschiedenen Drähten an einem Lichtbogen kein Mehrfachbrenner der hier gezeigten Art erforderlich ist. Insbesondere kann hierzu ein herkömmlicher Einfachbrenner verwendet werden, wie er beispielsweise aus der eingangs zitierten DE 10 2005 012 360 A1 bekannt ist.
  • Des Weiteren können auch die beiden zweiten Drähte 7a, 7b jeweils aus einem zweiten Metall bestehen oder ebenfalls aus zwei verschiedenen Metallen, mit denen ebenfalls eine (zweite) Legierung unmittelbar auf der Werkstückoberfläche generiert werden kann.
  • Wie bereits erläutert, lassen sich die beiden Lichtbogen 5, 8 gleichzeitig generieren, wodurch es möglich ist, die erste Schmelze der ersten Drähte 4a, 4b und die zweite Schmelze der zweiten Drähte 7a, 7b simultan zu erzeugen und gleichzeitig auf die Werkstückoberfläche zu schleudern. Insbesondere bei einem rotierenden Brennerkopf 2 eines Innenbrenners 1 lassen sich die Schmelzen gezielt so aufeinander abstimmen und auf die Werkstückoberfläche schleudern, dass sie auf der Werkstückoberfläche eine vorbestimmte Beschichtungslegierung bilden. Beispielsweise ist die erste Schmelze noch nicht erstarrt, bis die zweite Schmelze aufgespritzt wird, wodurch die beiden Schmelzen legieren können.
  • Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die erste Schmelze der ersten Drähte 4a, 4b und die zweite Schmelze der zweiten Drähte 7a, 7b zeitlich versetzt erzeugt und auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, die zuvor angesprochene Legierungsbeschichtung zu generieren, um auf dieser anschließend eine gewünschte Funktionsbeschichtung aufbringen zu können. Da beide Beschichtungen beziehungsweise beide Schmelzen mit dem gleichen Brenner 1 generiert werden können, kann der zeitliche Abstand dieser Teilbeschichtungsvorgänge so klein gewählt werden, dass sich eine besonders geringe Temperaturdifferenz zwischen den Teilschichten einstellt, was vorteilhaft für die Qualität der erzielbaren Beschichtung ist.
  • Bei einem Brenner 1 mit zwei Lichtbogen 5, 8, denen jeweils zwei Drähte 4a, 4b und 7a, 7b zugeführt werden, lassen sich bis zu vier verschiedene Drähte aufschmelzen und aufspritzen. Bei einem Dreifachbrenner oder Mehrfachbrenner lassen sich entsprechend mehr unterschiedliche Drähte verwenden.
  • 1
    Lichtbogendrahtbrenner
    2
    Brennerkopf
    3
    erste Drahtzuführung
    4
    erster Draht
    4a
    der eine erste Draht
    4b
    der andere erste Draht
    5
    erster Lichtbogen
    6
    zweite Drahtzuführung
    7
    zweiter Draht
    7a
    der eine zweite Draht
    7b
    der andere zweite Draht
    8
    zweiter Lichtbogen
    9
    Erstdüsenanordnung
    10
    Erstgasstrom
    11
    zweite Düsenanordnung
    12
    Zweitgasstrom
    13
    gemeinsamer Gaskanal
    14
    Rotationsachse von 2
    15
    Lavaldüse
    16
    Hilfsdüse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005012360 A1 [0003, 0029]
    • - EP 1238715 A2 [0003]
    • - WO 03/066233 A1 [0003]
    • - WO 04/028702 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken, insbesondere bei Hohlkörpern, – bei dem zumindest zwei als aufschmelzende Elektroden dienende Drähte (4a, 4b, 7a, 7b) aus Metall mit wenigstens einem an den Elektroden ausgebildeten Lichtbogen (5, 8) an ihren Enden aufgeschmolzen werden, – bei dem das aufgeschmolzene Metall mit wenigstens einer Gasströmung auf eine Werkstückoberfläche geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Drähte (4a, 4b, 7a, 7b) aus verschiedenen Metallen verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass mit einem ersten Lichtbogen (5) zwei erste Drähte (4a, 4b) aufgeschmolzen und mit einer ersten Gasströmung (10) auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden, – dass mit einem zweiten Lichtbogen (8) zwei zweite Drähte (7a, 7b) aufgeschmolzen und mit einer zweiten Gasströmung (12) auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, – dass die beiden ersten Drähte (4a, 4b) jeweils aus einem ersten Metall bestehen oder aus zwei verschiedenen Metallen zur Erzeugung einer (ersten) Legierung bestehen, – dass die beiden zweiten Drähte (7a, 7b) jeweils aus einem zweiten Metall bestehen oder aus zwei verschiedenen Metallen zur Erzeugung einer (zweiten) Legierung bestehen.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmelze der ersten Drähte (4a, 4b) und die zweite Schmelze der zweiten Drähte (7a, 7b) simultan erzeugt und auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmelze und die zweite Schmelze so ausgewählt werden und so auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden, dass sie auf der Werkstückoberfläche eine vorbestimmte Beschichtungslegierung bilden.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmelze der ersten Drähte (4a, 4b) und die zweite Schmelze der zweiten Drähte (7a, 7b) zeitlich versetzt erzeugt und auf die Werkstückoberfläche geschleudert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmelze und die zweite Schmelze so ausgewählt werden, dass die zuerst auf die Werkstückoberfläche geschleuderte Schmelze auf der Werkstückoberfläche eine vorbestimmte Grundierungsbeschichtung bildet und die danach auf die Werkstückoberfläche geschleuderte Schmelze auf der Grundierungsbeschichtung eine vorbestimmte Funktionsbeschichtung bildet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Lichtbogendrahtspritzverfahrens ein Lichtbogendrahtbrenner (1) verwendet wird, dessen Brennerkopf (2) ein Drahtzuführsystem (3, 6) zum Zuführen von den zwei Drähten (4a, 4b) zu dem einen am Brennerkopf (2) erzeugbaren Lichtbogen (5) oder von den vier Drähten (4a, 4b, 7a, 7b) zu den zwei am Brennerkopf (2) gleichzeitig oder abwechselnd erzeugbaren Lichtbogen (5, 8) sowie ein Gasführungssystem (9, 11) zum Zuführen einer Gasströmung (10, 12) zu dem einen Lichtbogen (5) oder zu den zwei Lichtbogen (5, 8) aufweist.
DE102009004201A 2008-01-16 2009-01-09 Lichtbogendrahtspritzverfahren Withdrawn DE102009004201A1 (de)

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