DE2605841A1 - PROCEDURE FOR REPAIRING WEAR OR DAMAGED SHAFTS - Google Patents
PROCEDURE FOR REPAIRING WEAR OR DAMAGED SHAFTSInfo
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
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-
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausbessern abgenutzter oder beschädigter Wellen, insbesondere von Schiffsschraubenantriebswellen, Lagern u. dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method of repairing worn or damaged shafts, in particular of propeller drive shafts, bearings and the like, according to the preamble of claim 1.
Es ist bekannt, abgenutzte Stellen von Antriebswellen im Metall- oder Plamraspritzverfahren auszubessern, aber die Ergebnisse solcher Reparaturen sind häufig unbefriedigend. Insbesondere verbindet sich das aufgespritzte Metall oft nicht einwandfrei mit der Welle und löst sich infolgedessen später im Betrieb wieder. Auch ist aufgespritztes Metall grundsätzlich porös, weshalb im Betrieb auf See Salzwasser eindringen kann, das die Ablösung begünstigt und die Lager beschädigt. Elektrolytische Wirkungen beschleunigen den Verschleiß noch.It is known to wear worn parts of drive shafts in metal or plasma spray processes, but the results of such repairs are often unsatisfactory. In particular the sprayed-on metal often does not bond properly to the shaft and, as a result, loosens later in operation again. Sprayed-on metal is also fundamentally porous, which is why it is salt water when operated at sea can penetrate, which favors the detachment and damages the bearings. Accelerate electrolytic effects the wear and tear.
Es ist vorgeschlagen worden, Drähte in Längsrichtung auf die beschädigte Stelle der Welle aufzuschweißen. Dieses Verfahren ist aber nicht nur zeitraubend und schwierig zu automatisieren, sondern führt auch zu einer beträchtlichen Biegeverformung der Welle, die nur teilweise durchIt has been proposed to weld wires longitudinally onto the damaged point on the shaft. This However, the process is not only time consuming and difficult to automate, it also leads to a considerable amount of time Bending deformation of the shaft, which is only partially due
60983 4/076S original inspects)·60983 4 / 076S original inspects)
?605841? 605841
nachträgliche Auflage von Drähten an diametral gegenüberliegenden Linien der Welle ausgeglichen werden kann; dadurch wird das Verfahren erheblich kompliziert.subsequent application of wires on diametrically opposite lines of the shaft can be compensated for; this complicates the process considerably.
Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ausbesserungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das bei Wellen und ähnlichen kreisrunden Bauelementen aller Größen einfach durchzuführen, leicht zu standardisieren und zu automatisieren ist.The invention specified in the characterizing part of claim 1 is based on the object of a repair method to make available that is easy to do with shafts and similar circular components of all sizes, is easy to standardize and automate.
Erfindungsgemäß wird so vorgegangen, daß die auszubessernde Stelle nach gründlicher Reinigung mit einem Draht umwickelt wird, dessen Werkstoff mit dem Metall der Welle verträglich ist. Gleichzeitig wird die Zone der ersten Berührung des Drahtes mit der Welle fortlaufend auf die Schweißtemperatur erhitzt, so daß der Draht mit den benachbarten Windungen und der Welle verschweißt wird. Schließlich wird das aufgetragene Schweißgut bis zur Erzielung einer glatten Oberfläche bearbeitet.According to the invention, the procedure is that the repaired After thorough cleaning, the place is wrapped with a wire whose material is compatible with the metal of the shaft is. At the same time, the zone of the first contact of the wire with the shaft is continuously adjusted to the welding temperature heated so that the wire is welded to the adjacent turns and the shaft. Finally will the deposited weld metal is processed until a smooth surface is achieved.
Der aufgewickelte Draht hat vorzugsweise die gleiche oder ähnliche Zusammensetzung wie das Metall der Welle. Man läßt vorzugsweise die Welle rotieren und führt den Schweißdraht durch eine nahe an der Welle angebrachte Schweißpistole unter Schutzgasatmosphäre zu, wobei die Schweißpistole im Verlauf der Wicklung parallel zur Wellenachse verschoben wird. So ergibt sich ein schraubenförmiger Auftrag aus homogenem Metall, der völlig mit dem ursprünglichen Wellenmetall verschmolzen ist. Durch nachfolgende spanabhebende Bearbeitung kann die Wellenoberfläche den Originalzustand und die ursprünglichen Abmessungen oder auch einen größeren Durchmesser erhalten.The wound wire preferably has the same or similar composition as the metal of the shaft. Man preferably rotates the shaft and guides the welding wire through a welding gun mounted close to the shaft in a protective gas atmosphere, with the welding gun parallel to the shaft axis in the course of the winding is moved. The result is a helical application of homogeneous metal that is completely identical to the original Wave metal is fused. Subsequent machining processes can cause the shaft surface to Original condition and the original dimensions or a larger diameter.
$09834/0785$ 09834/0785
Das Verfahren ist besonders nützlich zinn Ausbessern abgenutzter oder korrodierter Lagerstellen.The process is particularly useful for worn tin mending or corroded bearings.
Die Drehzahl der Welle, der Drahtdurchmesser, Drahttyp, Arbeitsgeschwindigkeit, Stromstärke, Schutzgas oder Flußmittel, Gasmenge, Elektrodengeschwindigkeit, Drahtzuführgeschwindigkeit, Spannung, Induktion, Elektrodenpolarität, Werkstückpolarität, Spannungsregelung und sonstige Ausrüstung hängen vom Wellendurchmesser und dem angewandten Schweißverfahren ab. Die Drehzahl des Werkstücks und seine Zusammensetzung, sowie die Abmessungen und Zusammensetzung des Drahtes, dessen Zuführgeschwindigkeit und Spannung und Stromstärke des Lichtbogens einschließlich der Zusammensetzung des Schutzgases bzw. Flußmittels, stehen miteinander in komplexer Beziehung und hängen von den verschiedenen Parametern des Werkstücks, des Drahtes und deren Zusammensetzung ab. Diese Beziehungen machen Versuche erforderlich, um optimale Resultate zu erzielen. Die Parameter für bestimmte Verhältnisse werden nachstehend beispielsweise angegeben.The speed of the shaft, the wire diameter, wire type, Working speed, current strength, protective gas or flux, gas quantity, electrode speed, wire feed speed, Voltage, induction, electrode polarity, workpiece polarity, voltage regulation and other equipment depend on the shaft diameter and the welding process used. The speed of the workpiece and its Composition, as well as the dimensions and composition of the wire, its feed speed and tension and current intensity of the arc, including the composition of the protective gas or flux, are related to one another in complex relationship and depend on the various parameters of the workpiece, the wire and their composition. These relationships require experimentation to achieve optimal results. the Parameters for certain ratios are given below, for example.
Das Verfahren läßt sich auch auf die Aufarbeitung von • Lagerbuchsen aus Bronze oder Aluminiumbronze oder sonstigen Legierungen auf Schiffsschraubenwellen anwenden. Bisher wurden solche Buchsen, wenn sie nur wenig abgenutzt waren, abgedreht und durch eine neue auf die Welle aufgeschrumpfte Buchse ersetzt, nachdem die Welle ihrerseits bearbeitet und ausgerichtet wurde.The process can also be applied to the reconditioning of • bearing bushes made of bronze or aluminum bronze or others Use alloys on propeller shafts. Until now Such bushings, when they were only slightly worn, were turned off and shrunk onto the shaft with a new one Bushing replaced after the shaft itself has been machined and aligned.
Wenn das Verfahren auf Schiffsschraubenwellen und andere Schiffsbauteile angewandt wird, die dem Salzwasser ausgesetzt waren, wird eine chemische Entsalzung als Teil des vorbereitenden Reinigungsvorganges angesehen.When the procedure on propeller shafts and others Ship components are applied that are exposed to the salt water chemical desalination is regarded as part of the preparatory cleaning process.
609834/0765609834/0765
Mittels der schraubenförmigen Bewegung wird eine fortlaufende Schweißnaht aus einem mit dem Werkstoff der Welle identischen oder verträglichen Metall rund um die abgenutzte oder beschädigte Zone der Welle gelegt. Die kontinuierlich zugeführten Drahtwindungen werden gleichzeitig mit der Welle und miteinander verschweißt und ergeben so eine Auflage aus mit der Welle verträglichem Schweißmetall unter Vervrendung eines elektrischen Schweißverfahrens unter Schutzgas oder Flußmittel. Die angewandten Spannungen und Ströme gewährleisten die korrekte und gleichmäßige Durchdringung in Anpassung an den jeweiligen Werkstoff der Welle und des Schweißmaterials. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die Auflage ausreicht, um die betreffenden Stellen auf die gewünschten Abmessungen abzudrehen. Das Auftragen der Schweißnaht wird durch Veränderung der Vorschub- und Spindelgeschwindigkeit der Drehbank oder sonstigen verwendeten Maschine gesteuert; als solche kann z. B. auch eine Eohrdrehmaschine dienen.By means of the helical movement, a continuous weld seam is made from one with the material of the Shaft identical or compatible metal is placed around the worn or damaged area of the shaft. the continuously fed wire windings are welded simultaneously with the shaft and with each other and result such a support made of weld metal compatible with the shaft using an electric welding process under protective gas or flux. The applied voltages and currents ensure the correct and Uniform penetration in adaptation to the respective material of the shaft and the welding material. The procedure continues until the support is sufficient to bring the affected areas to the desired dimensions to turn off. The application of the weld seam is achieved by changing the feed and spindle speed of the Controlled lathe or other machine used; as such, z. B. also serve a Eohrdrehmaschine.
Die Befreiung von Spannungen bzw. sonstige Wärmebehandlung kann erforderlichenfalls nach Beendigung des Verfahrens durchgeführt werden, aber ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß meistens ein Selbstausgleich stattfindet; wenn der Schweißprozeß bis zu einer geeigneten Bearbeitungsstufe verfolgt wird, um die Wärmeabführung zu ermöglichen, ist es unwahrscheinlich, daß Oberflächenrisse auftreten.The release of tension or other heat treatment can, if necessary, after the end of the procedure can be performed, but one advantage of this method is that it is mostly self-balancing; if the welding process is followed up to a suitable processing stage in order to reduce heat dissipation surface cracks are unlikely to occur.
Es ist nicht immer nötig, die Oberfläche vorbereitend abzudrehen oder durch Sandstrahlen od. dgl. vorzubereiten, da das Verfahren bei jeder beliebigen sauberen Oberfläche angewandt werden kann.It is not always necessary to turn off the surface in preparation or to prepare it by sandblasting or the like, since the method can be used on any clean surface.
60983^/076560983 ^ / 0765
Für den Draht und die Welle können verschiedene Metalle verwendet werden, z. B. kann Edelstahl auf Flußstahl und Aluminiumbronze auf Edelstahl, Flußstahl und andere Bronzen aufgetragen werden. Wenn eine härtere Abriebfläche gewünscht wird, kann auch Nickelaluminiumbronze aufgetragen werden.Different metals can be used for the wire and the shaft be used, e.g. B. Stainless steel on mild steel and aluminum bronze on stainless steel, mild steel and other bronzes be applied. If a harder abrasive surface is desired, nickel aluminum bronze can also be applied will.
Die Oberflächenhärte kann durch Verwendung eines passenden Metalls oder durch anschließende Wärmebehandlung erzielt werden.The surface hardness can be achieved by using a suitable metal or by subsequent heat treatment will.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich schneller durchführen als bekannte Ausbesserungsverfahren wie Metallspritzen und neigt weniger dazu, die Welle zu verziehen oder die Zusammensetzung des Grundmetalls in tieferen Schichten zu beeinflussen.The method according to the invention can be carried out more quickly than known repair methods such as metal spraying and is less prone to warping the shaft or the composition of the base metal in deeper Affect layers.
In Weiterbildung des Verfahrens kann auch eine ebene Fläche durch Auflegen und Aufschweißen des Drahtes in einer Spirale mit einer neuen Oberfläche versehen werden; ebenso kann der Draht auf die Innenfläche eines Zylinders aufgebracht werden, wenn genügend Platz vorhanden ist, um die Schweißpistole aufzunehmen.In a further development of the method, a flat surface can also be created by laying and welding the wire in a spiral can be given a new surface; Likewise, the wire can be applied to the inner surface of a cylinder when there is enough space to accommodate the welding gun.
In der Praxis wird die Reparatur einer abgenutzten Welle od. dgl. so ausgeführt, daß die Welle in eine Drehbank oder eine ähnliche Drehmaschine eingespannt wird, die mit genau geregelter Drehzahl umlaufen kann. Die Drehzahl kann je nach dem Durchmesser der Welle und der Menge des aufzutragenden Metalls so gering wie 0,2 U/m sein. Die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes längs der auszubessernden Zone der Welle ist verstellbar und läßt sich mittels eines unabhängigen Motors veränderlicher Drehzahl, der von einem Potentiomer gesteuert wird, im Verhältnis zur Drehzahl der Welle genau regeln.In practice, the repair of a worn shaft or the like is carried out so that the shaft is in a lathe or a similar lathe is clamped, which can rotate at a precisely controlled speed. The speed can be as low as 0.2 rpm, depending on the diameter of the shaft and the amount of metal to be applied. the The feed rate of the welding head along the area of the shaft to be repaired is adjustable and can be by means of an independent variable speed motor controlled by a potentiometer precisely regulate the speed of the shaft.
6Q983WQ7S56Q983WQ7S5
28058412805841
Vorhandene Maschinen können leicht so umgebaut werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf ihnen ausgeführt werden kann, wobei besondere Aufmerksamkeit dem Schutz der Gleitbahnen der Maschine gegen Schweißspritzer und der Schweißstromzufuhr zur Welle zu schenken ist. Wegen der hohen Gleichströme ist im allgemeinen die Stromzufuhr durch die Maschinenlager unbefriedigend, da die hohe Stromdichte und die damit einhergehende Funkenbildung die Lagerflächen der Drehmaschine zerstört und zu Schwankungen des Schweißstromes führt. Dieses Problem läßt sich überwinden, indem die Maschine mit Schleifbürsten ausgerüstet wird, die mit der Antriebsspindel der Maschine oder einer darauf befestigten Kontaktbuchse Kontakt machen. Stattdessen läßt sich auch ein Bürstenband verwenden, das über das Werkstück gelegt wird.Existing machines can easily be converted so that the method according to the invention is carried out on them taking special care to protect the machine's slideways against weld spatter and the welding current supply to the shaft is to be given. Because of the high direct currents, the power supply is generally used Unsatisfactory due to the machine bearings, because of the high current density and the associated spark formation destroys the bearing surfaces of the lathe and leads to fluctuations in the welding current. This problem can be overcome by equipping the machine with grinding brushes that are connected to the drive spindle of the Make contact with the machine or a contact socket attached to it. A brush belt can be used instead that is placed over the workpiece.
Beispielsweise wurde eine Welle aus Edelstahl mit vier Umdrehungen je Minute gedreht und ein Draht aus Edelstahl mit einem Durchmesser von 0,8 mm wurde durch einen Niederspannungslichtbogen unter Argon zugeführt und auf die Welle aufgeschweißt. Die betreffende Zone der Welle wurde dann überdreht und auf die Endabmessungen geschliffen. Diese Arbeit kann in Übereinstimmung mit vorher festgelegten Werten ausgeführt werden, um so die Wärmeexnwirkung möglichst klein zu halten und schädliche Einflüsse auf das Grundmetall oder das aufgeschweißte Metall zu reduzieren. For example, a stainless steel shaft was rotated at four revolutions per minute and a stainless steel wire with a diameter of 0.8 mm was fed through a low voltage arc under argon and on the Welded shaft. The relevant zone of the shaft was then turned and ground to the final dimensions. This work can be carried out in accordance with predetermined values so as to reduce the effect of heat to keep them as small as possible and to reduce harmful influences on the base metal or the welded-on metal.
Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt. An apparatus for carrying out the invention The method is shown in the single figure of the drawing.
609834/0785609834/0785
Die auszubessernde Welle 1 ist mit dem Spindelkastenantrieb 2 einer Drehbank verbunden und in Beruhigungslagern 3 und 4 geführt. Der Schlitten 5 der Drehbank trägt das Lichtbogenschweißgerät 6, das zur Zufuhr des Schutzgases und des Schweißdrahtes 7 eingerichtet ist. Das Schweißgerät läßt sich mittels einer Stellvorrichtung 8 in der Höhe verstellen. Der Schlitten 5 trägt außerdem ein Schneidwerkzeug 9.The shaft 1 to be repaired is connected to the headstock drive 2 of a lathe and guided in calming bearings 3 and 4. The slide 5 of the lathe carries the arc welding device 6, which is set up to supply the protective gas and the welding wire 7. The welding device can be adjusted in height by means of an adjusting device 8. The carriage 5 also carries a cutting tool 9.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern im Zusammenhalt mit der Tabelle die verschiedenen Parameter für eine Anzahl Kombinationen und Abmessungen von Wellen und Schweißdrähten.The following examples, together with the table, explain the various parameters for a Number of combinations and dimensions of shafts and welding wires.
In den Beispielen wurden Schweißgeräte der Firma Norman Butter und Company Limited mit den Bezeichnungen NBC und NBC 500 verwendet, die mit Schweißströmen von 350 Ampere bzw. 500 Ampere arbeiten; der Parameter "Drahtzufuhr" bedeutet die Skalenablesung auf diesen Geräten. In allen Beispielen hatte die Schweißelektrode positive und das Werkstück negative Polarität. Die Werte für andere Durchmesser können aus den angegebenen Daten interpoliert werden. Beiderseits der Schweißpistole liegt eine Drahtbürste an dem Werkstück an, um Metallspritzer zu entfernen, da diese poröse Stellen hervorrufen könnten, insbesondere wenn weitere Schichten nachfolgend aufgebracht werden. In allen Fällen soll eine konstante Spannung aufrechterhalten werden.In the examples, welding devices from Norman Butter and Company Limited with the designations NBC and NBC 500, which operate with welding currents of 350 amps and 500 amps, respectively; the parameter "wire feed" means the dial reading on these devices. In all examples the welding electrode was positive and the workpiece negative polarity. The values for other diameters can be interpolated from the given data will. A wire brush rests against the workpiece on both sides of the welding gun to remove metal spatter, since these could cause porous areas, especially if further layers are subsequently applied. In all cases a constant tension should be maintained.
609834/0765609834/0765
BS 2901 Teil 3Aluminum bronze
BS 2901 part 3
DGS8452Aluminum bronze
DGS8452
BS29O1 Teil 2Stainless steel 29 / 9R
BS29O1 part 2
9S.
9
Bronze BS14OOIl
Bronze BS14OO
PhosohorbronzeIl
Phosphor bronze
NBC35Oη
NBC35O
10 Bronze BS1400 196910 bronze BS1400 1969
11 Bronze Admiralty Spec. DGS 203 oder LG411 Bronze Admiralty Spec. DGS 203 or LG4
12 Flußstahl EN3C12 mild steel EN3C
13 " EN3B13 "EN3B
14 · " EN3C14 "EN3C
15 EN5K C 0,25-0,35 Si 0,05-0,3515 EN5K C 0.25-0.35 Si 0.05-0.35
Mn 0,6-1,0 S 0,05 P 0,05Mn 0.6-1.0 S 0.05 P 0.05
16 Flußstahl EN3L16 mild steel EN3L
18 EN5K18 EN5K
(Ni 1,38 Mn 0,22 Si 0,46 P 0,021 Sn 5,22 Rest Cu)(Ni 1.38 Mn 0.22 Si 0.46 P 0.021 Sn 5.22 remainder Cu)
Pho sphorbronze
Phosphorbronze NPho sphorbronze
Phosphor bronze N
PZ 60OO BS 2901
Teil 1, Al 6PZ 60OO BS 2901
Part 1, Al 6
PZ 6000 C 0,25-0,3 Si 0,3-0,5PZ 6000 C 0.25-0.3 Si 0.3-0.5
Mn 1,3-1,6Mn 1.3-1.6
S 0,04 P 0,04S 0.04 P 0.04
PZ 6000 BS 2901
Teil 1 Al 6PZ 6000 BS 2901
Part 1 Al 6
PZ 6000PZ 6000
NBC500NBC500
IlIl
NBC35ONBC35O
NBC500NBC500
IlIl
10075 to
100
10075 to
100
1,201.00 to
1.20
1,2l, Obis
1.2
f)e)
f)
2Protective gas
2
(rein)argon
(pure)
(rein)argon
(pure)
(Anm.1)Cougar
(Note 1)
Elektrodenvorschub
mm/umdr.Gas pressure, kg / cm
Electrode feed
mm / rev.
3,753.15
3.75
2,80
3,802.45 to
2.80
3.80
2,80
4,202.45 to
2.80
4.20
bis
3,15
2,352.45
until
3.15
2.35
3,15
3,202.45 to
3.15
3.20
2,403.15
2.40
bis
3,15
3f8O3.45
until
3.15
3 f 8O
3,15
4,753.45 to
3.15
4.75
*s»* ^
* s »
65 »57 to
65 »
^4O
^ 4
cncn
cn
130120 to
130
130120 to
130
bis
150130
until
150
280260 to
280
290280 to
290
300280 to *
300
Anm. 1) Cougar 92,5% A; 5% CO2; 2,5% 0,Note 1) Cougar 92.5% A; 5% CO 2 ; 2.5% 0,
Anm. 2) Drahtzufuhr als Skalenwert des benutzten Schweißgerätes ^?Note 2) Wire feed as a scale value of the welding machine used ^?
Tabelle (Fortsetzung) Beispiel Nr.Table (continued) Example no.
1111
1313th
1616
1717th
co co»co co »
a) b) a) b)
c)c)
d) e) d) e)
f)f)
or) 01 h)or) 01 h) i)i)
4,553.15
4.55
und
1,21.0
and
1.2
und
1,21.0
and
1.2
bis
1,21.0
until
1.2
bis ,
65 ,57 ·
until ,
65,
65 to
6th
65 to
6th
bis
290270
until
290
bis
3,15
2,5
bis
5,02.45
until
3.15
2.5
until
5.0
bis
3,15
4,752.45
until
3.15
4.75
bis
3,15
4,752.45
until
3.15
4.75
bis
2,80
2,352.45
until
2.80
2.35
bis
2,80
4,202.45
until
2.80
4.20
bis
2,80
3,802.45
until
2.80
3.80
4,553.15
4.55
bis
2,80
4r2O2.45
until
2.80
4 r 2O
bis
2,80
4,202.45
until
2.80
4.20
CO
0
cn
00 'tsi
CO
0
cn
00 '
(MAX)10
(MAX)
(MAX)10
(MAX)
bis
6557
until
65
bis
7057
until
70
bis
7057
until
70
bis
150130
until
150
bis
150130
until
150
bis
290280
until
290
bis
300280
until
300
bis
300280
until
300
bis
300280
until
300
- 11 Tabelle 2- 11 Table 2
stufePerformance *
step
feintension
fine
vitätInductive
vity
jjrobtension
jjrob
609834/0785609834/0785
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