DE102009005082A1 - Apparatus for arc wire spraying, comprises a wire-shaped consumable anode, non-consumable cathodes, an energy source for generating and maintaining an arc between the anode and the cathode, a wire feeding device, and an injection nozzle - Google Patents

Apparatus for arc wire spraying, comprises a wire-shaped consumable anode, non-consumable cathodes, an energy source for generating and maintaining an arc between the anode and the cathode, a wire feeding device, and an injection nozzle Download PDF

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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying

Abstract

The wire arc spraying apparatus comprises a wire-shaped consumable anode (1), four non-consumable cathodes (2), an energy source (3) for generating and maintaining an arc (6) between the anode and the cathode, a wire feeding device (4) for tracking the anode, and an injection nozzle (7). The four cathodes are symmetrically arranged around the anode in a circular manner. The anode is meltable in the area of the arc and is trackable for maintaining the arc. The four cathodes are adjustably arranged at an incidence angle of 45-90[deg] in a longitudinal direction of the anode. The wire arc spraying apparatus comprises a wire-shaped consumable anode (1), four non-consumable cathodes (2), an energy source (3) for generating and maintaining an arc (6) between the anode and the cathode, a wire feeding device (4) for tracking the anode, and an injection nozzle (7). The four cathodes are symmetrically arranged around the anode in a circular manner. The anode is meltable in the area of the arc and is trackable for maintaining the arc. The four cathodes are adjustably arranged at an incidence angle of 45-90[deg] in a longitudinal direction of the anode. The anode is continuously trackable by the wire feeding device, so that a distance between the anode and the cathodes remains constant or nearly constant. A voltage and/or a current strength is monitored by a control unit, which is connected with the energy source and the wire feeding device, where a wire feed rate of the wire feeding device is automatically controllable by the control unit in dependent of the current strength and/or the voltage of the energy source. The current strength and/or the voltage of the energy source are specified independent of a material of the anode. An atomizing- and/or inert gas, from which the molten particles are transported in the direction of the surface to be coated, is supplied to the arc. The injection nozzle is arranged behind the arc in the flow direction of the atomizing- and/or inert gas. The anode is concentrically led by the injection nozzle. An independent claim is included for a method for wire arc spraying using an apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lichtbogendrahtspritzen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.The The invention relates to a device for arc wire spraying according to the features of the preamble of claim 1. Further relates the invention is directed to a method for arc wire spraying according to the features of the preamble of claim 9.

Bei der Herstellung von Verbrennungsmotoren wird aus Gründen der Energieeffizienz und der Emissionsreduzierung eine möglichst geringe Reibung und eine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit angestrebt. Hierzu werden Motorbauteile, wie zum Beispiel Zylinderbohrungen, Ventilsitze und Lagersitze mit Schichten versehen, die mittels thermischen Spritzens, insbesondere Lichtbogendrahtspritzen aufgebracht werden. Üblicherweise wird beim Lichtbogendrahtspritzen zwischen zwei drahtförmigen Spritzwerkstoffen ein Lichtbogen durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Dabei schmelzen die Drahtspitzen ab und werden beispielsweise mittels eines Zerstäubergases auf die zu beschichtende Oberfläche, beispielsweise die Zylinderwand befördert, wo sie sich anlagern. Ein Schutzgas, das um den Zerstäubergasaustritt herum ausgeströmt wird, schafft eine Schutzatmosphäre im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche und engt den Partikelstrahl ein, um ein Beschichten außerhalb der zu beschichtenden Oberfläche liegender Bereiche, so genanntes Overspray, zu vermeiden.at The production of internal combustion engines is for reasons energy efficiency and emission reduction as much as possible low friction and high abrasion and wear resistance. For this purpose, engine components, such as cylinder bores, Valve seats and bearing seats provided with layers by means of thermal spraying, in particular arc wire spraying can be applied. Usually becomes during arc wire spraying between two wire-shaped spray materials generates an arc by applying a voltage. It will melt the wire tips and are for example by means of a nebulizer gas on the surface to be coated, for example the Cylinder wall transported where they attach. An inert gas, that emanated around the atomizer gas outlet creates a protective atmosphere in the area to be coated Surface and narrows the particle beam to a coating outside the surface to be coated Avoid areas such as overspray.

Im Stand der Technik ist ein so genanntes Eindrahtspritzen gebräuchlich. Aus der US 6,610,959 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines engen Strahls flüssiger Tropfen zum thermischen Spritzen bekannt, bei dem eine Zerstäubergasdüse vorgesehen ist, in der eine erste, sich verbrauchende Elektrode positioniert wird. Eine zweite, sich nicht verbrauchende Elektrode wird in der Nähe eines Gasaustritts der Zerstäuberdüse positioniert und ein Lichtbogen zwischen Enden der Elektroden gezündet.In the prior art, so-called single-wire spraying is common. From the US 6,610,959 For example, there is known a method for producing a narrow stream of liquid droplets for thermal spraying, in which a nebulizer gas nozzle is provided, in which a first consumable electrode is positioned. A second, non-consumable electrode is positioned near a gas outlet of the atomizer nozzle and an arc is ignited between ends of the electrodes.

In der DE 690 03 808 T2 werden ein Verfahren und ein Apparat zum Auftragen von Metall auf eine interne zylindrische Oberfläche unter Verwendung eines Metallspritzverfahrens mit einem Lichtbogen mit einer verbrauchbaren Elektrode und einer nicht verbrauchbaren Elektrode beschrieben. Die nicht verbrauchbare Elektrode dreht sich um eine erste Achse. Die verbrauchbare Elektrode wird in einer Richtung im Allgemeinen parallel zur ersten Achse zugeführt, dreht sich aber nicht um die eigene Achse. Es wird ein Lichtbogen zwischen den Elektroden gezündet und Zerstäubergas durch den Lichtbogen in einem Winkel zur ersten Achse geleitet, damit schmelzflüssiges Metall im Lichtbogen zerstäubt und vorwärts transportiert werden kann und auf der Oberfläche aufgetragen werden kann.In the DE 690 03 808 T2 For example, a method and apparatus for applying metal to an internal cylindrical surface using a metal spray method with an consumable electrode and non-consumable electrode arc is described. The non-consumable electrode rotates about a first axis. The consumable electrode is fed in a direction generally parallel to the first axis, but does not rotate about its own axis. An arc is initiated between the electrodes and nebulizer gas is directed through the arc at an angle to the first axis to allow molten metal to be electronically nebulized and transported forward and applied to the surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved device and to provide an improved method for arc wire spraying.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Lichtbogendrahtspritzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by a device for arc wire spraying with the features of claim 1 solved. With regard to the method, the object is achieved by the invention the features specified in claim 9 solved.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments and developments of the invention are in the dependent Claims specified.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Lichtbogendrahtspritzen, umfassend eine drahtförmige verbrauchbare Anode, vier nicht verbrauchbare Kathoden, eine Energiequelle zur Erzeugung und Aufrechterhaltung jeweils eines Lichtbogens zwischen Anode und der jeweiligen Kathode und eine Drahtvorschubeinrichtung zur Nachführung der Anode, sind die vier Kathoden symmetrisch kreisförmig um die Anode angeordnet und die Anode ist im Bereich des Lichtbogens schmelzbar und zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens nachführbar.at the inventive device for electric wire spraying, comprising a wire-shaped consumable anode, not four consumable cathodes, an energy source for generation and maintenance each of an arc between the anode and the respective cathode and a wire feed device for tracking the anode, For example, the four cathodes are symmetrically circular about the anode arranged and the anode is melted in the region of the arc and trackable to maintain the arc.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Abstand der Anode und der Kathoden und dadurch eine Länge des Lichtbogens und insbesondere eine Position des Lichtbogens in Bezug zu einer Zerstäuber- und Inertgaszuführung zum Lichtbogen und in Bezug zu einer Spritzdüse variabel einstellbar, insbesondere durch Nachführen der Anode ist ein Abstand zwischen Anode und Kathode konstant haltbar, wodurch ein eng begrenzter, exakt ausgerichteter und durch ein optimales Abschmelzen der verbrauchbaren Anode besonders homogener Partikelstrahl der Vorrichtung erzielbar ist. Daraus resultiert eine optimale Beschichtung, d. h. ein optimal dicker und optimal verteilter Materialauftrag auf einer zu beschichtenden Fläche und ein minimaler so genannter Overspray, wodurch auch eine Reduzierung eines Materialeinsatzes erzielbar ist. Als Overspray werden Spritzpartikel bezeichnet, welche außerhalb eines zu beschichtenden Bereiches auftreffen, woraus aufwändige, zeit- und kostenintensive Nacharbeiten eines derart beschichteten Werkstücks und ein erhöhter Materialeinsatz resultieren. Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäße Lösung ein Erlöschen des Lichtbogens und ein aufwändiges erneutes Zünden mit daraus resultierenden Unterbrechungen eines Beschichtungsablaufs und damit verbundene Gefahren für eine Beschichtungsqualität vermeidbar.through the solution according to the invention is a Distance of the anode and the cathodes and thereby a length of the arc and in particular a position of the arc in Reference to a nebulizer and inert gas supply to the arc and in relation to a spray nozzle variable adjustable, in particular by tracking the anode a distance between the anode and cathode is constantly stable, thereby a narrower, more precisely aligned and through an optimal Melting of the consumable anode particularly homogeneous particle beam the device is achievable. This results in an optimal coating, d. H. an optimally thick and optimally distributed material application on a surface to be coated and a minimal so called overspray, which also reduces the use of materials is achievable. As overspray spray particles are called, which impinge outside a region to be coated, resulting in complex, time-consuming and costly reworking such a coated workpiece and a raised Material use result. Furthermore, by the invention Solution an extinction of the arc and a complex re-ignition with resulting interruptions a coating process and the associated risks for a coating quality avoidable.

Die Spritzvorrichtung ist vorzugsweise modular aufgebaut, um die Wartung und die separate Austauschbarkeit von Komponenten zu erleichtern und so eine Eignung für die Serienproduktion zu erreichen.The Spraying device is preferably modular in order to maintain and to facilitate the separate interchangeability of components and to achieve such suitability for series production.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.in the Below is an embodiment of the invention based explained in more detail by drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Anoden- und Kathodenanordnung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und 1 a schematic representation of an anode and cathode assembly in a device according to the invention, and

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 a schematic representation of a device according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Anoden- und Kathodenanordnung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Anordnung umfasst beispielsweise vier Kathoden 2, die symmetrisch kreisförmig um die Anode 1 angeordnet sind. Die Kathode 2 ist vorzugsweise ein handelsübliches Normteil und beispielsweise aus Wolfram hergestellt. 1 shows a schematic representation of the anode and cathode assembly in a device according to the invention. The arrangement comprises, for example, four cathodes 2 symmetrically circular around the anode 1 are arranged. The cathode 2 is preferably a standard commercial part and made for example of tungsten.

Ein Anstellwinkel α zwischen der Kathode 2 und der Anode 1 kann, wie gezeigt, in einem Bereich zwischen 45° und 90° variieren und einstellbar sein.An angle of attack α between the cathode 2 and the anode 1 As shown, it can vary in a range between 45 ° and 90 ° and be adjustable.

Eine Anode 1 ist axial auf die vier nicht verbrauchbaren Kathoden 2 mittels einer Drahtvorschubeinrichtung 4 zuführbar. Zwischen der Drahtvorschubeinrichtung 4 und der Spritzdüse 7 ist ein Drahtrichter 9 angeordnet, um die drahtförmige verbrauchbare Anode 1, welche beispielsweise von einer nicht näher dargestellten Spule abspulbar ist, gerade gerichtet in die Spritzdüse 7 einzuführen, um eine axiale Ausrichtung und eine exakte Zuführung der Anode 1 zu den Kathoden 2 sicherzustellen. Durch diese axiale Ausrichtung der Anode 1 und der Kathoden 2 zueinander ist eine Umlenkung der Anode 1 in der Vorrichtung nicht erforderlich, wodurch eine sehr kompakte Bauform der Spritzdüse 7 und eine Verwendung einer Vielzahl handelsüblicher drahtförmiger verbrauchbarer Anoden 1 unterschiedlichster Durchmesser ermöglicht ist.An anode 1 is axial to the four non-consumable cathodes 2 by means of a wire feed device 4 fed. Between the wire feeder 4 and the spray nozzle 7 is a funnel 9 arranged around the wire-shaped consumable anode 1 which can be unwound, for example, from a coil, not shown, straight directed into the spray nozzle 7 introduce an axial alignment and an exact supply of the anode 1 to the cathodes 2 sure. Due to this axial alignment of the anode 1 and the cathode 2 to each other is a deflection of the anode 1 not required in the device, creating a very compact design of the spray nozzle 7 and a use of a variety of commercially available wire-type consumable anodes 1 different diameter is possible.

Die Anode 1 kann kontinuierlich so nachgeführt werden, dass ein Abstand A zwischen der Anode 1 und der Kathode 2 konstant bleibt.The anode 1 can be continuously adjusted so that a distance A between the anode 1 and the cathode 2 remains constant.

Die stiftförmigen Kathoden 2 sind mit einem spitzen Ende außerhalb der Spritzdüse 7 im Bereich des aus der Spritzdüse 7 austretenden Zerstäuber- und/oder Inertgases G angeordnet. Zwischen dem spitzen Ende einer jeden Kathode 2 und dem Ende der Anode 1 kann ein Lichtbogen 6 durch Anlegen einer Spannung erzeugt werden. Die Anode 1 wird durch den Lichtbogen 6 im Bereich ihres Endes geschmolzen. Der Spritzdüse 7 ist das Zerstäuber- und/oder Inertgases G ständig so zuführbar, dass beim Schmelzen der Anode 1 entstehende geschmolzene Partikel P durch das aus der Spritzdüse 7 austretende Zerstäuber- und/oder Inertgases G in Richtung einer nicht näher dargestellten Oberfläche eines zu beschichtenden Körpers transportiert und auf der Oberfläche abgeschieden werden. Die Anode 1 wird zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens und zur kontinuierlichen Zufuhr von Beschichtungsmaterial mittels der Drahtvorschubeinrichtung 4 nachgeführt.The pin-shaped cathodes 2 are with a pointed end outside the spray nozzle 7 in the area of the spray nozzle 7 exiting atomizer and / or inert gas G arranged. Between the pointed end of each cathode 2 and the end of the anode 1 can be an arc 6 be generated by applying a voltage. The anode 1 gets through the arc 6 melted in the area of their end. The spray nozzle 7 is the atomizer and / or inert gas G constantly fed so that when melting the anode 1 resulting molten particles P through the from the spray nozzle 7 exiting atomizer and / or inert gases G are transported in the direction of a non-illustrated surface of a body to be coated and deposited on the surface. The anode 1 is used to maintain the arc and for the continuous supply of coating material by means of the wire feed device 4 tracked.

Durch die vier gleichmäßig symmetrisch über einen Kreisumfang verteilten Lichtbögen 6 schmilzt die Anode 1 sehr gleichmäßig ab und durch ein optimales Abschmelzen der Anode 1 entsteht ein besonders homogener Partikelstrahl 11.Through the four symmetrically distributed over a circle circumference arcs 6 melts the anode 1 very evenly and by an optimal melting of the anode 1 creates a particularly homogeneous particle beam 11 ,

Als Zerstäuber- und/oder Inertgas G können beispielsweise Stickstoff oder Druckluft oder Kohlendioxid oder Argon oder ein Gemisch aus mindestens zweien der vorgenannten Gase verwendet werden.When Atomizer and / or inert gas G can, for example Nitrogen or compressed air or carbon dioxide or argon or a Mixture of at least two of the aforementioned gases are used.

Die Anode 1 und die Kathoden 2 sind zu einer Energiezufuhr über elektrische Leitungen 10 mit einer Energiequelle 3 verbunden. Die Energiequelle 11 ist beispielsweise als Konstantstromquelle oder als Konstantspannungsquelle ausgebildet.The anode 1 and the cathodes 2 are to an energy supply via electrical lines 10 with an energy source 3 connected. The energy source 11 is designed for example as a constant current source or as a constant voltage source.

An dieser Energiequelle 3 ist zur Überwachung einer Spannung und/oder einer Stromstärke eine Steuereinheit 5 angeordnet, welche mit der Drahtvorschubeinrichtung 4 zu einer Regelung einer Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubeinrichtung 4 verbunden ist.At this source of energy 3 is a control unit for monitoring a voltage and / or a current 5 arranged, which with the wire feed device 4 to a control of a wire feed speed of the wire feed device 4 connected is.

Die Lichtbögen 6 zwischen Anode 1 und den Kathoden 2 werden mittels eines Hochfrequenzimpulses unter Zuführung eines reinen Inertgases, beispielsweise Argon, gezündet. Nach der Zündung des Lichtbogens 6 werden die Spannung und/oder die Stromstärke der Energiequelle 3 von der Steuereinheit 5 überwacht. Ebenfalls nach der Zündung wird die Gaszufuhr auf das Zerstäuber- und/oder Inertgas G umgestellt. Steigt eine Länge des Lichtbogens 6 an, d. h. ein Abstand zwischen Anode 1 und den Kathoden 2 wird größer, so ist eine erhöhte Energiezufuhr erforderlich, um den Lichtbogen 6 aufrechtzuerhalten. Daraus resultiert eine erhöhte Leistungsaufnahme an der Energiequelle 3, wodurch die Spannung und/oder die Stromstärke der Energiequelle 3 ansteigen. Steigen die Spannung und/oder die Stromstärke der Energiequelle 3 über einen vorgegebenen Grenzwert an, wird von der Steuereinheit 3 automatisch die Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubeinrichtung 4 gesteigert. Der Abstand zwischen Anode 1 und den Kathoden 2 wird geringer und eine optimale Länge des Lichtbogens 6 stellt sich wieder ein. Analog dazu ist ein zu kleiner Abstand zwischen Anode 1 und den Kathoden 2, d. h. eine zu geringe Länge des Lichtbogens 6, mit einer geringeren Leistungsaufnahme an der Energiequelle 3 verbunden, d. h. die Spannung und/oder die Stromstärke der Energiequelle 3 sinken. In diesem Fall wird von der Steuereinheit 5 automatisch die Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubeinrichtung 4 reduziert, wodurch sich wieder eine optimale Länge des Lichtbogens 6 einstellt. Die Grenzwerte für die Spannung und/oder die Stromstärke werden zweckmäßigerweise vor Beginn der Beschichtung in Abhängigkeit vom jeweils eingesetzten Material der Anode 1 vorgegeben.The arcs 6 between anode 1 and the cathodes 2 are ignited by means of a high-frequency pulse while supplying a pure inert gas, for example argon. After the ignition of the arc 6 become the voltage and / or the current strength of the energy source 3 from the control unit 5 supervised. Also after ignition, the gas supply is switched to the atomizer and / or inert gas G. Increases a length of the arc 6 on, ie a distance between the anode 1 and the cathodes 2 gets bigger, so an increased energy supply is needed to the arc 6 maintain. This results in an increased power consumption at the power source 3 , whereby the voltage and / or the current strength of the energy source 3 increase. Increase the voltage and / or the current of the power source 3 above a predetermined limit, is supplied by the control unit 3 automatically the wire feed speed of the wire feeder 4 increased. The distance between anode 1 and the cathodes 2 gets smaller and an optimal length of the arc 6 turns again. Similarly, too small a distance between anode 1 and the cathodes 2 , ie too small a length of the arc 6 , with a lower power consumption at the power source 3 ver tied, ie the voltage and / or the current of the power source 3 decline. In this case, the control unit 5 automatically the wire feed speed of the wire feeder 4 reduces, thereby again an optimal length of the arc 6 established. The limits for the voltage and / or the current are expediently before the start of the coating depending on the particular material used in the anode 1 specified.

Eine dauerhaft optimale Länge des Lichtbogens 6 der Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So ist durch die konstant optimale Länge des Lichtbogens 6 auch eine Position des Lichtbogens 6 in Bezug zur Spritzdüse 7 und damit auch in Bezug auf die Zuführung des Zerstäuber- und/oder Inertgases G konstant haltbar, wodurch ein eng begrenzter, exakt ausgerichteter und durch ein optimales Abschmelzen der Anode 1 besonders homogener Partikelstrahl 11 erzielbar ist. Daraus resultiert eine optimale Beschichtung, d. h. ein optimal dicker und optimal verteilter Materialauftrag auf einer zu beschichtenden Fläche und eine Reduzierung des Overspray, wodurch eine Reduzierung eines Materialeinsatzes sowie eine Reduzierung aufwändiger, zeit- und kostenintensiver Nacharbeiten an einem derart beschichteten Werkstück zur Entfernung des Overspray erzielbar sind.A permanently optimal length of the arc 6 The device has a number of advantages. This is due to the constant optimum length of the arc 6 also a position of the arc 6 in relation to the spray nozzle 7 and thus also with respect to the supply of the atomizer and / or inert gas G constantly stable, creating a narrower, precisely aligned and by an optimal melting of the anode 1 particularly homogeneous particle beam 11 is achievable. This results in an optimal coating, ie an optimally thick and optimally distributed material application on a surface to be coated and a reduction of overspray, thereby reducing the use of materials and a costly, time-consuming and costly rework on such a coated workpiece to remove the overspray achievable are.

Des Weiteren ist durch eine optimale Länge des Lichtbogens 6 ein Erlöschen des Lichtbogens 6 und ein aufwändiges erneutes Zünden mit daraus resultierenden Unterbrechungen eines Beschichtungsablaufs und damit verbundene Gefahren für eine Beschichtungsqualität vermeidbar. Insbesondere bei drahtförmigen Anoden 1, deren Material viele verschiedene Legierungsbestandteile aufweist und welche beispielsweise als Fülldrähte ausgeführt sind, ist häufig ein unregelmäßiges Abschmelzen zu beobachten. In der Vorrichtung können auch derartige Anoden 1 problemlos und mit einer optimalen Länge des Lichtbogens 6 eingesetzt werden.Furthermore, due to an optimal length of the arc 6 an extinction of the arc 6 and a costly reignition with resulting interruptions of a coating process and associated risks for coating quality avoidable. Especially with wire-shaped anodes 1 whose material has many different alloy constituents and which are designed, for example, as cored wires, is often observed an irregular melting. In the device, such anodes can also be used 1 easily and with an optimal length of the arc 6 be used.

Die gesamte Vorrichtung ist modular aufgebaut, um die Wartung und die separate Austauschbarkeit von Komponenten zu erleichtern und so eine Eignung für die Serienproduktion zu erreichen.The Entire device is modular to service and maintenance facilitate separate interchangeability of components and so on to achieve a suitability for series production.

Des Weiteren ist diese Vorrichtung aufgrund ihrer kompakten Bauweise Platz sparend einsetzbar und durch den sehr gut ausgerichteten und eng begrenzten Partikelstrahl 11 wird ein Overspray deutlich reduziert.Furthermore, this device is due to their compact design space-saving use and by the very well-aligned and narrow confined particle beam 11 Overspray is significantly reduced.

In einem Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen wird mittels der vier Lichtbögen 6 die Anode 1 abgeschmolzen und die abgeschmolzenen Partikel 8 werden mittels des aus der Spritzdüse 7 austretenden Zerstäuber- und/oder Inertgases G in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche transportiert.In a method for arc wire spraying is by means of the four arcs 6 the anode 1 melted off and the melted particles 8th be by means of the spray nozzle 7 exiting atomizer and / or inert gas G transported in the direction of the surface to be coated.

Das Verfahren ermöglicht einen sehr engen Partikelstrahlwinkel β mit beispielsweise weniger als 5° verglichen mit Zweidrahtspritzen, bei dem ein Partikelstrahlwinkel γ von etwa 30° erreicht wird. Die Partikel können so besonders definiert und sparsam auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht werden.The Method allows a very narrow particle beam angle β with for example less than 5 ° compared to two-wire syringes, in which a particle beam angle γ of about 30 ° is reached becomes. The particles can be so specially defined and economical be applied to the surface to be coated.

11
Anodeanode
22
Kathodecathode
33
Energiequelleenergy
44
DrahtvorschubeinrichtungWire feeder
55
Steuereinheitcontrol unit
66
LichtbogenElectric arc
77
Spritzdüsenozzle
88th
geschmolzene Partikelmelted particle
99
Drahtrichterwire straightener
1010
elektrische Leitungenelectrical cables
1111
Partikelstrahlparticle beam
αα
Anstellwinkelangle of attack
ββ
PartikelstrahlwinkelParticle beam angle
AA
Abstanddistance
GG
Zerstäuber- und/oder Inertgasatomizer and / or inert gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 6610959 [0003] - US 6610959 [0003]
  • - DE 69003808 T2 [0004] - DE 69003808 T2 [0004]

Claims (11)

Vorrichtung zum Lichtbogendrahtspritzen, umfassend eine drahtförmige verbrauchbare Anode (1), vier nicht verbrauchbare Kathoden (4), eine Energiequelle (3) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung jeweils eines Lichtbogens (6) zwischen Anode (1) und der jeweiligen Kathode (2) und eine Drahtvorschubeinrichtung (4) zur Nachführung der Anode (1), dadurch gekennzeichnet, dass die vier Kathoden (2) symmetrisch kreisförmig um die Anode (1) angeordnet sind und die Anode (1) im Bereich des Lichtbogens (6) schmelzbar und zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens (6) nachführbar ist.An apparatus for arc wire spraying, comprising a consumable anode wire ( 1 ), four non-consumable cathodes ( 4 ), an energy source ( 3 ) for generating and maintaining one arc at a time ( 6 ) between anode ( 1 ) and the respective cathode ( 2 ) and a wire feed device ( 4 ) for tracking the anode ( 1 ), characterized in that the four cathodes ( 2 ) symmetrically circular around the anode ( 1 ) are arranged and the anode ( 1 ) in the area of the arc ( 6 ) fusible and to maintain the arc ( 6 ) is traceable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Kathoden (2) in einem Anstellwinkel (α) von 45° bis 90° in Längsrichtung der Anode (1) verstellbar angeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the four cathodes ( 2 ) in an angle of attack (α) of 45 ° to 90 ° in the longitudinal direction of the anode ( 1 ) are arranged adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (1) kontinuierlich mittels der Drahtvorschubeinrichtung (4) so nachführbar ist, dass ein Abstand (A) zwischen der Anode (1) und den Kathoden (2) konstant oder nahezu konstant bleibt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the anode ( 1 ) continuously by means of the wire feed device ( 4 ) is traceable so that a distance (A) between the anode ( 1 ) and the cathodes ( 2 ) remains constant or nearly constant. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinheit (5), welche mit der Energiequelle (3) und der Drahtvorschubeinrichtung (4) verbunden ist, eine Spannung und/oder eine Stromstärke der Energiequelle (3) überwachbar ist und eine Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubeinrichtung (4) in Abhängigkeit von der Stromstärke und/oder der Spannung der Energiequelle (3) von der Steuereinheit (5) automatisch regelbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a control unit ( 5 ), which with the energy source ( 3 ) and the wire feed device ( 4 ), a voltage and / or a current strength of the energy source ( 3 ) is monitorable and a wire feed speed of the wire feed device ( 4 ) as a function of the current intensity and / or the voltage of the energy source ( 3 ) from the control unit ( 5 ) is automatically adjustable. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärke und/oder die Spannung der Energiequelle (3) in Abhängigkeit von einem Material der Anode (1) vorgebbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the current intensity and / or the voltage of the energy source ( 3 ) depending on a material of the anode ( 1 ) can be specified. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lichtbogen (6) ein Zerstäuber- und/oder Inertgas (G) zuführbar ist, von dem die geschmolzenen Partikel (8) in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche transportierbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the arc ( 6 ) a nebulizer and / or inert gas (G) can be supplied from which the molten particles ( 8th ) are transportable in the direction of the surface to be coated. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Spritzdüse (7) umfasst, welche in Strömungsrichtung des Zerstäuber- und/oder Inertgases (G) hinter dem Lichtbogen (6) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a spray nozzle ( 7 ), which in the flow direction of the atomizer and / or inert gas (G) behind the arc ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (1) mittig durch die Spritzdüse (7) geführt wird.Device according to claim 7, characterized in that the anode ( 1 ) centrally through the spray nozzle ( 7 ) to be led. Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der vier Lichtbögen (6) die Anode (1) abgeschmolzen wird und die abgeschmolzenen Partikel (8) mittels des aus der Spritzdüse (7) austretenden Zerstäuber- und/oder Inertgases (G) in einem Partikelstrahl (11) in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche transportiert werden.Method for the arc wire spraying by means of a device according to one of claims 1 to 8, characterized in that by means of the four arcs ( 6 ) the anode ( 1 ) and the molten particles ( 8th ) by means of the spray nozzle ( 7 ) exiting atomizer and / or inert gas (G) in a particle beam ( 11 ) are transported in the direction of the surface to be coated. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe eines Partikelstrahlwinkels (β) mittels einer Strömung des Zerstäuber- und/oder Inertgases (G) verändert wird.Method according to claim 9, characterized in that that a size of a particle beam angle (β) by means of a flow of atomizer and / or Inert gases (G) is changed. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäuber- und/oder Inertgas (G) Stickstoff oder Druckluft oder Kohlendioxid oder Argon oder ein Gemisch aus mindestens zweien der vorgenannten Gase verwendet wird.Method according to claim 10, characterized in that that as nebulizer and / or inert gas (G) nitrogen or compressed air or carbon dioxide or argon or a mixture of at least two of the the aforementioned gases is used.
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