DE1565433C3 - Sich verbrauchende Elektroden-Zuführungsdüse zum Elektro-Schlacke n oder Elektro-Gasschweißen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine sich verbrauchende EJektröden-Zuführurigsdüse zum Elektro-Schlacken- oder Elektro-Gasschweißen vertikaler Nähte.

Das Eiektrö-Schlackenschweißen mit sich verbrauchender Elektroden-Züführungsdüse wird vornehmlich dann angewendet, wenn senkrechte Stumpfnähte zwischen Metallplatten hergestellt werden sollen, deren zu verbindeiide Kanten unter Bildung eins Spalts auseinandergerückt sind. Dieser Spalt wird von wassergekühlten Backen überbrückt, welche das zwischen den Werkstückkanten abgelagerte, erstarrende Schweißmaterial halten sollen, das durch einen Elektrodendraht und die genannte sich verbrauchende Zuführungsdüse bereitgestellt wird. Am oberen Ende der herzustellender) Naht ist ein Eiektrodendraht-Zuführungsmechanismus angeordnet, welcher im allgemeinen oben auf den zu verschweißenden-Platten angebracht ist, während die sich verbrauchende Zuführungsdüse unmittelbar im Nahtbereich liegt, wobei ihr oberes Ende in der Nähe des Elektfödendraht-Zuführungsmechanismus gehaltert und ihr unteres; Ende unmittelbar oberhalb der .Schweißstelle angeordnet ist. Während des Betriebs wird der Elektrodendraht durch die sich verbrauchende Zuführungsdüse der Schweißstelle zugeführt, an weleher das abgelagerte Schweißmetall durch eine Schicht geschmolzener Schlacke überdeckt wird. Der notwendige Schweißstrom wird der sich verbrauchenden Zuführungsdüse über deren Halterung zugeleitet und gelangt von hier aus zum Elektrodendraht.

Zur Herstellung von Schweißnähten hoher Qualität müssen sowohl der Elektrodendraht als auch die sich verbrauchende Zuführungsdüse aus Materialien hergestellt sein, welche sich mit dem Material der zu verschweißenden Platten vertragen und deren Zusammensetzung jeweils in engen Grenzen beherrschbar ist. Derartige Materialien sind im allgemeinen nur in Form von Schweißdrähten, nicht jedoch in Form von Rohren erhältlich, welche eine zur Führung des Schweißstroms ausreichende Wandstärke aufweisen. Die Kosten zur Herstellung derartiger Rohre aus den betreffenden Werkstoffen sind, insbesondere wenn ihre Zusammensetzung auf das Schweißen legierter Stähle abgestimmt werden soll, zwangläufig sehr hoch, da ein verhältnismäßig geringer Bedarf an derartigen Rohren besteht.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine sich verbrauchende Elektroden-Zuführungsdüse zum Elektroschweißen mit ähnlich geringem Aufwand wie bei Schweißdraht herzustellen.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine sich verbrauchende Elektroden-Zuführungsdüse der eingangs dargelegten allgemeinen Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe von mindestens drei aneinander anliegenden Drähten gebildet ist, deren Querschnitte zusammen eine geschlossene ringartige Fläche bilden, die einen mittigen, sich längs der gesamten Zuführungsdüse erstreckenden Kanal umschließt, durch welchen ein Elektrodendraht hindurchführbar ist. Hierbei körinen die einzelnen, die Düse bildenden Drähte entweder sämtlich parallel zur Düserilängsachse verlaufen oder jeweils schraubenlinienförmig gekrümmt sein.

Die sich verbrauchende Zuführungsdüse kann beispielsweise aus vier Drähten gleichen Querschnitts gebildet sein. In Weiterbildung der Erfindung kann durch Hinzufügung von zwei weiteren, gleichen Drähten parallel zu den übrigen Einzeldrähten auf einer Seite derselben ein weiterer Kanal gebildet werden, durch welchen ein weiterer Elektrodendraht hindurchgeführt werden kann.

Ferner kann die erfindüngsgemäße Züführungsdüse aus fünf öder mehr Einzeldrähten zusammengesetzt sein, deren Qüerschnittsmittelpurikte auf einem Kreis liegen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen ein oder mehrere Drähte der Züführungsdüse eine von den übrigen Einzeldrähteri verschiedene metallurgische Zusammensetzung auf; wodurch eine bestimmte gewünschte Zusammensetzung bzw: ein bestimrntes gewünschtes Verhalten der Schweißnaht erzielbär ist.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine legierte Schweißnaht erzeugt werden soll, wobei darin einer der Einzeldrähte einen größeren Anteil des betreffenden Legierungsbestandteils als die übrigen Einzeldrähte

enthalten kann.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann einer der Einzeldrähte röhrenförmig aus einem Metallstreifen gefertigt sein und einen Kern Metallpulver umschließen, wodurch ebenfalls eine gewünschte Legierungswirkung erzielbar ist. In gleicher Weise kann jedoch auch einer der Einzeldrähte aus einem Metallstreifen hergestellt sein und einen Pulverkern aus schlackenbildendem Material oder einem Flußmittel umschließen.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es stellt dar.

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine aus vier Schweißnähten hergestellte sich verbrauchende Elektroden-Zuführungsdüse nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Ende der sich verbrauchenden Zuführungsdüse nach F i g. 1 in Seitenansicht,

Fig.3 eine abgewandelte Ausführungsform einer sich verbrauchenden Zuführungsdüse nach der Erfindung, welche aus sechs einzelnen Schweißdrähten hergestellt ist und zur Führung von zwei Elektrodendrähten dient,

F i g. 4 eine nochmals abgewandelte Ausführungsform einer sich verbrauchenden Zuführungsdüse nach der Erfindung, welche aus drei einzelnen Schweißdrähten hergestellt ist, und

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Schweißmaschine, in welcher eine sich verbrauchende Zuführungsdüse nach der Erfindung Anwendung findet.

Es sei nun zunächst auf die Fi g. 1 und 2 Bezug genommen, welche eine sich verbrauchende Elektroden-Zuführungsdüse 4 aus vier einzelnen, geraden Schweißdrähten 1 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt darstellen. Die Schweißdrähte liegen auf ihre gesamte Länge aneinander an und ihre Längsachsen verlaufen parallel zur Düsenlängsachse. Die Querschnittsflächen der einander berührenden Drähte bilden eine geschlossene ringartige Fläche. Die Drähte sind durch mit Abständen längs der Zuführungsdüse vorgenommenen Heftschweißungen 2 aneinander befestigt. Durch den sich als Zwischenraum zwischen den einzelnen Schweißdrähten erstreckenden Kanal 3 ist ein Elektrodendraht kleineren Querschnitts zuführbar.

Eine gemäß den F i g. 1 und 2 aus vier Schweißdrahtstücken von jeweils 90 cm Länge hergestellte Elektroden-Zuführungsdüse wurde mit gutem Erfolg zur Elektro-Schlackenschweißung bei Schweißströmen von 750A zur Verschweißung von Stahlplatten von einer Dicke von etwa 19 mm angewendet. Die Schweißdrähte hatten jeweils einen Durchmesser von etwa 8 mm und durch die daraus gebildete Zuführungsdüse wurde ein Elektrodendraht von etwa 2,4 mm Durchmesser hindurchgeführt.

Eine weitere, ebenfalls aus vier Schweißdrähten hergestellte Zuführungsdüse, bei welcher der Schweißdrahtdurchmesser jedoch 6,3 mm betrug und durch welche ein Elektrodendraht von etwa 2 mm Durchmesser hindurchgeführt wurde, wurde zum Schweißen mit Schweißströmen von 500 A verwendet.

Um ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Zuführungsdüse zu gewährleisten, soll der Kanal, durch welchen der Elektrodendraht zugeführt wird, nicht, viel größere Abmessungen aufweisen als der hindurchzuführende Elektrodendraht. Die soeben erwähnte Vierdrahtbauart der Zuführungsdüse ist daher zur Zuführung von Elektroden mit einem Durchmesser von etwa 2,4 mm bzw. 2 mm geeignet. Da diese Drähte mit geringem Durchmesser sich leichter durch eine biegsame Führung hindurchleiten lassen als die üblicherweise verwendeten Elektrodendrähte mit einem Durchmesser von 3,2 mm oder 6,4 mm, kann man vorteilhafterweise den Drahtzuführungsmechanismus an einer von der Zuführungsdüse entfernten Stelle anordnen und den Elektrodendraht durch eine flexible Führung zuführen. In Fig.5 der Zeichnungen ist eine derartige Anordnung dargestellt, die nachfolgend erläutert wird.

Zwei miteinander zu verschweißende Metallplatten 10 und 11 sind in einer Vertikalebene so ausgerichtet, daß zwischen ihren zu verbindenden Kanten ein Spalt freibleibt. Eine Haltevorrichtung 12 ist mittels Spannbacken 13 an der Platte 11 festgespannt und weist außerdem eine Spannvorrichtung 14 auf, an welcher das obere Ende einer sich verbrauchenden Zuführungsdüse 15 befestigt ist. Diese Zuführungsdüse ist parallel zu und zwischen den aneinander gegenüberstehenden Kanten der zu verschweißenden Platten angeordnet, ohne diese zu berühren. Am unteren Ende der herzustellenden Schweißnaht ist ein Anschlag 16 vorgesehen. An den zu verschweißenden Plattenrändern liegen wassergekühlte Backen 17 an. Eine Klemme 18 der Haltevorrichtung 12 leitet den Schweißstrom von einer Schweißstromquelle 19 zur Zuführungsdüse 15. Von einer Drahtrolle 20 wird der Elektrodendraht 22 mittels einer Zuführungsvorrichtung 21 abgezogen und in die Zuführungsdüse 15 eingeführt. Wegen des verhältnismäßig geringen Durchmessers des Elektrodendrahts kann dieser durch eine flexible Führung 23 zur Zuführungsdüse zugeführt werden, so daß die Zuführungsvorrichtung 21 und die Drahtrolle 20 von der Haltevorrichtung 12 entfernt angeordnet sein können.

Zu Beginn des Schweißvorgangs wird der Elektrodendraht 22 so weit vorgeschoben, daß er den Anschlag 16 berührt. Unter einer Flußmittelschicht wird zunächst ein verdeckter Lichtbogen gezündet, worauf der Vorgang in das bekannte Elektro-Schlackenschweißverfahren übergeht. Die sich verbrauchende Zuführungsdüse 15 schmilzt allmählich in dem Maße ab, wie der Spiegel des Bades aus geschmolzener Schlacke und Schweißmetall innerhalb des Nahtbereichs ansteigt.

Sollen zwei Elektrodendrähte getrennt durch eine Zuführungsdüse zugeführt werden, so kann gemäß F i g. 3 ein zusätzlicher Kanal für die Zuführung eines weiteren Elektrodendrahts gebildet sein, indem zwei weitere Schweißdrähte 6 an einer Seite einer aus vier Einzeldrähten gebildeten Zuführungsdüse hinzugefügt sind. Die sechs einzelnen Schweißdrähte 6 begrenzen zwei zueinander parallele Kanäle 7, durch welche jeweils ein Elektrodendraht hindurchführbar ist. Selbstverständlich sind noch weitere Drahtkombinationen möglich, beispielsweise mit acht Einzeldrähten und drei Drahtzuführungskanälen.

In F i g. 4 ist eine aus drei Drähten gebildete Zuführungsdüse dargestellt, deren Einzeldrähte 30 mit ihren Querschnittsmitten auf einem geschlossenen Kreis 31 liegen und durch eine Klammer 32 zusammengehalten sind. Bei 33 ist die zur Durchführung des Elektrodendrahts dienende öffnung angedeutet.

Sind ausreichende Längen einer sich verbrauchenden Zuführungsdüse nicht erhältlich, so können zwei oder mehrere kurze Stücke zusammengeschweißt werden. Die axiale Ausrichtung der beiden zu verbindenden Stücke kann dadurch erleichtert werden, daß die Enden der Einzeldrähte, aus denen die betreffende Zuführungsdüse gebildet ist, nicht in der gleichen Quer-

schnittsebene liegen, sondern gestaffelt sind. Wie in F i g. 2 angedeutet ist, kann das Ende eines der Einzeldrähte zu diesem Zweck bei der gestrichelten Linie 8 liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Sich verbrauchende Elektroden-Zuführurigsdüse zum Elektro-Schlacken- oder Elektro-Gasschweißen vertikaler Nähte, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe von mindestens drei aneinander anliegenden Drähten (1 bzw. 6 bzw. 30) gebildet ist, deren Querschnitte zusammen eine geschlossene ringartige Fläche bilden, die einen mittigen, sich längs der gesamten Zuführungsdüse erstreckenden Kanal (3 bzw. 7 bzw. 31) umschließt, durch welchen ein Elektrodendraht hindurchführbar ist.

2. Zuführungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düse bildenden Drähte sämtlich parallel zur Düsenlängsachse verlaufen.

3. Zuführungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düse bildenden Drähte jeweils schraubenlinienförmig gekrümmt sind.

4. Zuführungsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse von vier Drähten (1) gleichen Querschnitts gebildet wird (F i g. 1 und 2).

5. Zuführungsdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer Seite derselben parallel zu den übrigen vier Drähten zwei weitere gleiche Dähte (6) angeordnet sind, welche einen weiteren Kanal (7) zur Führung eines weiteren Elektrodendrahts bilden (F i g. 3).

6. Zuführungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus mindestens fünf miteinander verbundenen Drähten besteht, deren Querschnittsmittelpunkte auf einem Kreis angeordnet sind.

7. Zuführungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Düsendrähte eine von den übrigen Drähten verschiedene metallurgische Zusammensetzung aufweist.

8. Zuführungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Düsendrähte die Form einer Metallröhre hat, welche einen Metallpulver-Kern umschließt.

9. Zuführungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drähte die Form einer Metallröhre hat, welche einen Kern aus schlackeribildenden Stoff oder einem anderen Flußmittel umschließt.