DE2143496A1 - Verfahren zum Spritzen von ge schmolzenen Metallen - Google Patents

Description

sDe. C-oeehaed

PATENTANWALT 2 U 34

30. 8. 1971

Anw.-Akte: 75.400

PATENTANMELDUNG

Anmelder; KOVOFINIS^ nörodni podnik, Ledec¹ n/Söz.

Titel: Verfahren zum Spritzen von geschmolzenen Metallen

Die Erfindung betrifft das Spritzen von Metallen, die in die Düse einer Metallisierungspistole in Form von Drähten mit gleicher Zusammensetzung gebracht werden und die durch einen elektrischen Gleichstrombogen geschmolzen werden, der zwischen den Drähten brennt. Dabei wird das geschmolzene Metall durch Luft oder ein anderes Gas srstäubto

Bei den bekannten Metall-Spritzverfahren werden der positive und der negative Draht mit gleicher Geschwindigkeit gefuhrt. Die Einwirkung des elektrischen Lichtbogens ist jedoch auf beide Elektroden nicht die gleiche. Der Bogen Übergibt der positiven Elektrode unter gleichen Bedingungen eine größere Wärmemenge als der negativen Elektrode, und zwar bis um 100#. Wenn also vor der Entzündung des Bogens beide Drähte in gleichem Maße ausgeschoben sind, nimmt nach

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der Entzündung der an den Pluspol der Stromquelle angeschlossene Draht schneller ab, und der Bogen brennt dann unsymmetrisch. Dadurch verschlechtern sich die Bedingungen fUr den Wärmeübergang in dem positiven Draht und die Bedingungen zur Beseitigung des schon zerschmolzenen Metalls durch den Luftstrom so stark, daß auch der negative Draht in gleichem Maße abgetragen wird wie der positive und der Bogen infolgedessen unsymmetrisch bleibt.

In diesem Sinne sind die Düsen der Elektrometallisierungspistolen im allgemeinen verhältnismäßig anpassungsfähig. Diese Eigenschaft ermöglicht auch, daß es möglich ist, ohne Schwierigkeiten mit einer Düse gleichzeitig zwei verschiedene Metalle zu spritzen, die zum Schmelzen verschiedene Wärmemengen benötigen, und zwar nicht nur mit gleichen, sondern auch mit abweichenden Geschwindigkeiten, die davon abhängen, welches Verhältnis der beiden Metalle in der aufgespritzten Schicht erforderlich ist.

Das beschriebene Spritzverfahren mit einem unsymmetrischen Bogen verursacht zwar keine Betriebsschwierigkeiten, ist jedoch nicht wirtschaftlich, weil es die elektrische Energie aus dem Bogen nicht maximal ausnützt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der positive Draht in den Bogen mit einer etwa doppelten Geschwindigkeit gebracht

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wird wie der negative Draht, so daß sich der Bogen ungefähr so ausgleicht, daß er annähernd symmetrisch ist.

Dadurch wird eine bedeutende Ersparnis elektrischen Stroms erreicht. Daneben bietet dieses Verfahren noch einige bedeutende weitere Vorteile. Die zugefUhrte elektrische Energie wird im Bogen in Wärme umgewandelt, die nur teilweise (durchschnittlich um 30 %) zum Schmelzen des Drahtes verbraucht wird. Der weitere Teil der Wärme wird zur Ionisation des Gases verbraucht, in dem der Bogen brennt und zur Ionisation der Dämpfe, also zum Ausgleich des Plasmas und zu seiner Erwärmung. Der letzte Teil der Energie des Bogens strahlt aus, und zwar sowohl in Form von Wärmestrahlung, als auch als sichtbares Licht und als ultraviolette Strahlung.

Zwischen der Temperatur des Plasmas und der Menge der ausgestrahlten Energie besteht eine direkte Abhängigkeit. Je höhe die Temperatur des Plasmas ist, desto höher ist auch die ausgestrahlte Energie.

Wenn sich also durch einen Eingriff der prozentuale Teil der Energie erhöht, die zum Schmelzen des Drahtes verbraucht wird, muß sich auch der Anteil der Energie erniedrigen, die zur Bildung und Erwärmung des Plasmas und zur Strahlung verbraucht wird. Besonders bedeutungsvoll zeigt sich das an der Erniedrigung der Strahlung in der Menge der ausgestrahlten Energie,, Theoretisch steigt die ausgestrahlte Energie mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur.

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Die Menge des im Bogen zerschmolzenen Metdlls ist etwa dem durchlaufenden Strom proportional und ist durch die Geschwindigkeit des Schmelzens des negativen Drahtes begrenzt. Zum Spritzen der Metalle werden meistens Gleichstromquellen mit einer flachen Charakteristik benutzt. Bei diesen wird die Intensität des Stromes automatisch nach der Geschwindigkeit der Zuführung des Drahtes in den Bogen eingestellt, genau gesagt nach der Geschwindigkeit der Zubringung des Drahtes, der im Bogen dem zweiten vorläuft. Von der Geschwindigkeit des zweiten Drahtes, der zurückbleibt (und der schneller schmilzt als es notwendig ist), ist die Stromintensität beinahe unabhängig.

Wenn sich also die Zufuhrungsgeschwindigkeit des positiven Drahtes erhöht, ändert sich weder die Spannung noch der Strom im Bogen und damit auch nicht seine zugeführte Leistung, und zwar bis zu der Ger schwindigkeit, bei der das Niveau der beiden Enden des Drahtes im Bogen das gleiche ist. Dies geschieht ungefähr bei doppelter Beschwindigkeit des positiven Drahtes gegenüber dem negativen Draht. Bei einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit des positiven Drahtes würde dieser Draht vor dem negativen vorlaufen und der | Strom im Bogen würde beginnen, sich zu erhöhen.

Eine maximale Ausnutzung der Energie des Bogens zum Schmelzen des Metalles tritt also bei solchen Verhältnissen der Geschwindigkeit des Drahtes ein, bei der die Enden der beiden Drähte in der Richtung der Achse der Düse auf dem gleichen Niveau sind. Dieser Fall tritt dann ein, wenn die Geschwindigkeit des positiven Drahtes ungefähr doppelt so groß wie die Geschwindigkeit des negativen Drahtes isto

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Bei dem erfindungsgemäßen Spritzverfahren wird bei derselben zugefUhrten Leistung des Bogens eine um 50 % größere Menge des Metalls geschmolzen; die Pistole zeigt also bei der gleichen Stromquelle eine um 50 % größere Leistung bei gleichen Betriebskosten. Die Kosten zum Aufspritzen von 1 kg Metall werden also um ein Drittel herabgesetzt im Vergleich mit dem bekannten Spritzverfahren, bei dem beide Drähte mit derselben Geschwindigkeit in den Lichtbogen verschoben werden.

Noch bedeutsamer als diese Ersparnisse der Betriebskosten ist die Tatsache, daß bei diesem Spritzverfahren die Strahlung des Bogens herabgesetzt wird. Die Strahlung des Bogens ist bei dem bisherigen Spritzverfahren so groß, daß sie die Gesundheit des Arbeiters bedroht, so daß dieser sich vor dieser Strahlung gründlich schützen mußr Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die Strahlung wesentlich herabgesetzt, so daß ein einfacher Schutz genügt. Dieser Vorteil ist insbesondere bei der Handmetallisierung unschätzbar, bei der sich der Arbeiter im Strahlungsbereich s befinden muß.

Wenn aus irgendwelbhem Grunde die Geschwindigkeit des positiven Drahtes bis etwas unter das Doppelte der Geschwindigkeit des negativen Drahtes sinkt, oder wenn sie sich Über das Doppelte steigt, werden zwar die maximalen Vorteile nicht erreicht, die angeführt waren. Trotzdem ist das Spritzen vorteilhafter als bei dem bekannten Verfahren, bei dem die Drähte mit der gleichen Geschwindigkeit zugeführt werden.

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2U3A96

Beim Spritzen von zwei Drähten mit verschiedenen Qualitäten, z. B. bei gleichzeitigem Spritzen eines Kupfer- und Stahldrahtes zur Bildung einer Pseudolegierung hat die Erfindung keine praktische Bedeutung. Es wäre zwar möglich, theoretisch ein vorteilhaftetes Verhältnis der Geschwindigkeit der beiden Metalle bei der gegebenen Wahl des positiven und negativen Drahtes zu finden, das die maximale Effektivität des Bogens gäbe. Dadurch wäre eindeutig die Zusammensetzung des Pseudolegierung bestimmt. Vom Standpunkt der Anwendung von Pseudolegierungen ist es aber viel wichtiger, die Pseudolegierung mit einer solchen Zusammensetzung zu bilden, die flir den Zweck, dem sie dient, die günstigsten Eigenschaften sichert, als eine Pseudolegierung mit schlechteren Eigenschaften zu wählen, die aber billig hergestellt werden könnte. Beim Spritzen von homogenen Schichten, die nur aus einem Metall zusammengesetzt sind, besteht keine solche Begrenzung und die Erfindung kann voll ausgenützt werden. Die ähnliche Wirkung wie mit dem angeführten Verfahren kann auch dadurch erzielt werden, daß beide Drähte mit der gleichen Geschwindigkeit verschoben werden, der positive Draht jedoch einen doppelt so großen Durchschnitt wie der negative Draht aufweist. Das bedeutet | jedoch die Verwendung von zwei verschiedenen Drähten, was im praktischen Betrieb und in der Lagerhaltung sehr unwirtschaftlich ist*

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Claims (1)

1. -7- 2U3496

   PATENTANSPRUCH :

   Verfahren zum Spritzen von geschmolzenen Metallen, die durch Luft oder ein anderes Gas zerstäubt und durch elektrischen Gleichstrombogen, der zwischen den Enden von zwei Drähten gleicher Qualität und gleichem Durchschnitt brennt, geschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der an den positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlossene Draht eine um 40 bis 160 % größere Geschwindigkeit aufweist als der Draht, der an den negativen Pol angeschlossen ist.

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