用于电弧线喷注的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于借助于电弧线喷注(lichtbogendrahtspritzen)使内燃机的气缸工作面(zylinderlaufflaeche)覆层的电弧线燃烧器(lichtbogendrahtbrenner)以及一种用于借助于电弧线燃烧器使内燃机的气缸工作面覆层的方法。
背景技术：
：为了将薄的钢层施加到相应地通过打毛(aufrauhung)准备的在轻金属发动机缸体中的气缸孔上，设立电弧线喷注。文件de102005012360b4对此示出了一种合适的电弧线燃烧器，其具有悬臂(ausleger)，悬臂具有彼此平行于燃烧器头伸延的两个供应管。通过其向电弧不仅供应线而且供应运载气体(traegergas)，其经由相应的喷嘴形成射束。待供应给电弧的这两个线通过滚动引导部(rollenfuehrung)从竖直面偏转了90°到水平面中，以便在与产生射束的运载气体相同的方向上被供应给电弧。文件ep1238711b1示出同样这种燃烧器，其中，电弧线燃烧器构造为内燃烧器。文件de102013200062a1说明了一种用于热覆层的燃烧器，其仅设有唯一的所供应的线，该线在中央的旋转轴线上被供应给燃烧器。带有铜罩和钨芯的实心电极用作配对电极。此外由文件de102007004416a1已知一种用于电弧线喷注的设备，在其中在电弧处熔融的两个线电极在一平面中被供应给电弧，如此使得电弧在中央的中轴线上燃烧，中轴线也同心于待覆层的气缸孔取向。环绕的气体喷嘴那么形成的金属喷雾(metallspray)径向地吹向气缸工作面。在气缸孔覆层时由于错误导引的金属小滴在燃烧器排出喷嘴处的沉积出现燃烧器污染。沉积由所谓的“过喷(overspray)”引起，其例如包含从工作面弹回的颗粒。此外示出，对于较大的气缸孔绝对可靠地工作的电弧线喷注方法对于较小气缸孔没那么好地工作。技术实现要素：由此出发，本发明的目的是说明一种改进的电弧线燃烧器以及一种用于电弧线喷注的改进的方法。该目的利用根据权利要求1的电弧线燃烧器以及利用根据权利要求11的用于电弧线喷注的方法来实现。根据本发明的电弧线燃烧器具有悬臂，在其中布置有两个线供应通道(drahtzufuehrungskanal)。其构造成使得在线供应通道中行进的线两者在共同的平面中延伸直至至其相应的自由端，在自由端处电弧燃烧。另外设置有与喷嘴相连接的一个或多个气体导引通道。喷嘴指向成使得从喷嘴出来的射束相对于该平面成直角地定向，在该平面中来引导线。悬臂与定位装置相连接，其中，定位装置的旋转轴线和因此立刻悬臂的旋转轴线处于电弧“之前”，使得射束横穿旋转轴线地并且反过来旋转轴线也横穿射束地来布置。通过这些措施来设计总体平的悬臂，在其中在电弧中产生的金属小滴从电弧直至撞击在待覆层的面上的路程大于待覆层的气缸孔的半径。优选地，由金属小滴经过的路程(其也被称为射束长度)此外大于悬臂的半径。悬臂的半径由旋转轴线与悬臂的背对射束的背侧的间距确定。这样的燃烧器相对于带有中心电弧的燃烧器具有金属小滴的更长的加速路段的优点，使得其以更高的速度撞击在待覆层的气缸孔上。这可导致提高的覆层质量。此外以该方式在悬臂及其喷嘴处更少地沉积过喷。总体上更少地产生弹回的颗粒，弹回的颗粒可进一步冷却，使得其附着倾向(anhaftungsneigung)减小，并且在其碰到燃烧器之前其可由冲洗空气流导出。上面所说明的几何限制也使能够改善通过气缸孔向上和/或下的抽吸，这尤其对于带有较小直径的孔起作用。在电弧与待覆层的表面之间的增大的间距减少了到待覆层的表面中的热量输入。这可有益于所产生的覆层的质量。尤其电弧线燃烧器的新形式现在还使能够覆层带有特别小的直径的气缸孔，这迎合了用于机动车的驱动马达变小的趋势。导致上述优点的另外措施尤其在权利要求2至10中找到。在带有或不带有弯曲的平面中的这两个线的引导迎合了燃烧器的平的结构形式。此外，由此与带有线的90°偏转的燃烧器相比在本发明中出现明显更少的电弧干扰。在无显著偏转、尤其无90°偏转的情况下避免在线与线引导部之间的粘滑效应，其否则会导致不均匀的线输送和因此线输送速度的波动。除了更均匀的线供应之外，此外作为另外的优点需要更小的进给力(vorschubkraft)和因此更小的驱动功率。还更少地产生线磨损和在可能的引导件(如尤其陶瓷引导部等)处更小的磨损。如果一个或两个线供应通道将线引导成使得其在固定的平面内经历一定的弯曲，其优选地显著小于90°。特别优选地，传给线的变形仅仅是弹性特性，使得线在经过其弯曲之后又在直的路径上被供应给电弧。由于缺少塑性变形，在线的靠近电弧的加热区的区域中也观察不到卸载过程(entspannungsvorgang)，其否则会导致线端部的颤动或者以其他方式不安静的运行。避免这样的颤动运动导致避免不均匀的滴形成并且因此导致改善的覆层图像。附图说明本发明的有利的实施形式的另外的细节是权利要求、尤其从属权利要求、附图以及所属说明书的内容。在附图中示出本发明的实施例。其中：图1以示意性的侧视图示出了带有根据本发明的电弧线燃烧器的覆层设施，图2以示意性的竖直剖切的示图示出了根据图1的电弧线燃烧器，图3以示意性的前视图示出了根据图1和2的电弧线燃烧器以及图4以示意性的视图示出了沿着图3中的线iv-iv剖切的根据图2和3的电弧线燃烧器。具体实施方式在图1中示出带有电弧线燃烧器11的覆层装置10，其用于发动机缸体14的气缸孔12、13的覆层。电弧线燃烧器11保持在定位装置15处，其相对于发动机缸体14定位成使得旋转轴线(电弧线燃烧器14围绕其旋转)同心于气缸孔12或13的相应的中轴线取向。定位装置15承载在图1中仅象征性示出的滚子支架(rollentraeger)17，其准备好对于电弧线燃烧器11的供给必需的线并且与电弧线燃烧器11一起围绕旋转轴线16旋转。电弧线燃烧器11产生由运载气体和熔融的金属小滴构成的锥形-或扇形的射束18，金属小滴以射束18撞击到工作面19上并且在那里沉积为层。如已由图1可见的那样，电弧线燃烧器11平成使得射束18的源从工作面19的射束撞击部位观察处于旋转轴线16“之后”，也就是说射束18横穿旋转轴线16。在图2和3中特别示出的悬臂11具有至少2个线供应通道20、21，其在图3中示意性示出并且经由其向电弧22通过未进一步示出的驱动装置供应给在其端部处熔融的线23、24。驱动装置可相应包括一个或多个驱动滚子，其与相应的线23、24处于摩擦接合中并且受控制地输送这些线。此外，每个线23、24关联有带有例如设计成滑动触头、滚子、接触靴(kontakatschuh)等的触头25、26的一个或多个电流供应部。电流供应触头25、26优选地、然而非强制性地布置在相应的线23、24附近或其部位处，在其处线经过较小的弯曲。优选地，相应的线23、24在每个弯曲部的两侧是直的，其中，该弯曲优选地弱到使得线23、24的变形保持在弹性范围中。与此无关地，将两个线23、24在一平面中供应给电弧22，该平面如图2所示优选地与旋转轴线16有恒定间距a地来布置。然而也可能使由这两个线23、24所描绘的平面相对旋转轴线16成锐角倾斜。线23、24终止在电弧22处，其优选地在中心布置在喷嘴27中或在喷嘴27之前。喷嘴27确定排出方向28，其在图2中通过点划线来表示并且其同时是例如锥形的射束18(图1)的中轴线。排出方向28优选地相对于旋转轴线16成直角。喷嘴27联接到至少一个气体导引通道29处，其沿着伸延通过悬臂11并且向喷嘴27供应过程气体例如氮气或其他气体。尤其喷嘴27可构造成使得其产生核心射束(kernstrahl)和包裹的射束，以便形成携带热的金属小滴的内部射束和用于隔离大气的包裹的射束。如尤其还由图4可见，悬臂11具有壳体，其半径rbr确定为后面的、背对出来的射束18的部位30与旋转轴线16的间距。电弧22与旋转轴线16的间距a与半径rbr的优选地至少三分之一、进一步优选地至少一半一样大。此外，悬臂11的水平剖面的由图4可见的外轮廓保持在带有半径rbr的半圆内。因此在覆层气缸孔19时在悬臂11之前是用于抽吸过喷或其他干扰颗粒的抽吸流用的宽敞空间。如图2可识别出的那样，气缸孔12的孔半径rbo至少与壳体半径rbr一样大。通过将这两个线23、24布置在参照射束18的排出方向在旋转轴线16之前的平面中(也就是说线23、24关于旋转轴线16处于上游)，得到与工作面19的最大间距ab，其显著大于孔半径rbo。就此而言所说明的覆层设施10如下工作：为了覆层气缸孔12的工作面19，使悬臂11如在图1中所示轴向地驶入气缸孔12中。优选地，悬臂在此平行于旋转轴线16伸延，其同时是气缸孔12的中轴线。借助于定位装置15引起在气缸缸体14与电弧线燃烧器11之间的相对旋转，在其范围中气缸缸体14或电弧线燃烧器11围绕旋转轴线16转动。同时，利用相应的发电机以电功率来供应这两个线23、24，使得在这两个线23、24的端部之间电弧22点燃并且燃烧。以合适的运载气体例如氮气或其他气体或气体混合物来加载气体导引通道29和必要时另外的未示出的气体导引通道，从而通过电弧22将由线熔融的金属小滴从在射束18中的气体射束作为喷雾运载到工作面19上。调节装置在此调节线进给、供应给线23、24的电流和/或经由气体导引通道29供应的气体流。通过在周向上和附加地在轴向上的相对运动，使气缸孔12的工作面19在周围以及在整个轴向延伸上设有由硬化的金属小滴构成的覆层(belag)。金属小滴在电弧处首先不具有值得一提的初始速度。其被通过喷嘴27产生的气体射束从线端部带走并且向工作面19的方向加速。由于在电弧22与旋转轴线16之间的间距a，金属小滴在经过旋转轴线16时已具有显著的速度并且在剩余路径上被进一步加速。因此其以高速撞击到工作面19上，这有利于层构建并且减小未附着的金属颗粒(其可另外沉积)的百分比。根据本发明的电弧线燃烧器具有布置在共同平面中的两个线供应通道20、21，其将线23、24引导至电弧22。关于电弧22以及关于悬臂11位置固定的喷嘴27产生射束，其携带熔融的金属小滴并且与电弧线燃烧器的旋转轴线16相交。在电弧22与旋转轴线16之间的间距a在此与燃烧器的半径rbr的和/或待覆层的孔的半径rbo的优选地至少三分之一、进一步优选地至少一半一样大。附图标记清单：10覆层设施11电弧线燃烧器12,13气缸孔14发动机缸体15定位装置16旋转轴线17滚子支架18射束19工作面20,21线供应通道22电弧23,24线25,26电流供应触头a在线23、24的平面与旋转轴线之间的间距27喷嘴28喷嘴27的排出方向29气体导引通道30在悬臂11的背侧处的部位rbr壳体半径rbo气缸孔12的半径ab电弧22与工作面19的间距当前第1页12