DE1765291A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen unter Wasser - Google Patents

Description

DR. HEINRICH HERMELINK
8 Mönchen 60, Apoliowcg 9, TeL 572743

lakumaru Industry Co. Ltd.,'Tokyo, Japan

1765291 April 1208

Verfahi·en und Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen unter Wasser

\Ienn Teile von Schiffen unterhalb der Wasserlinie nach dem Stapellauf' oder nach einer Beschädigung und die unter Wasser befindlichen Teile eines Piers geschweißt werden sollen, so muß dies häufig nach dem sogenannten Unterwasserschweißverfahren geschehen. Das Lichtbogenschweißen unter Wasser wird jedoch bisher nicht sehr häufig angewandt, weil bei der Ausführung zahlreiche Schwierigkeiten auftreten können. Um das Lichtbogenschweißen unter Wasser erfolgreich auszuführen, muß ein Druckgas ständig in die Schweißzone an dem zu schweißenden Werkstück eingeführt werden, damit eine unmittelbare Berührung der Schweißzone mit dem umgebenden Wasser verhindert wird. Die bei der Verwendung des Druckgases erzeugten Flammen können jedoch unstabil sein. Obwohl die bei der Zuführung von Druckgas entstehenden Flammen zum Brennschneiden erfolgreich verwendet werden können, sind sie für Schweißzwecke ungeeignet. Beim Elektrodenschweißen, bei dem eine verzehrbare Schweißelektrode in einem Elektrodenhalter verwendet wird, muß ferner die Gasdüse fortlaufend entsprechend dem Elektrodenabbrand von der stelle zurückgezogen werden, wo der Bogen zunächst gezündet

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wird. Außerdem muß die Unterwasserschweißung äui3erst sorgfältig derart durchgeführt werden, daß das verwendete Gerät gegen die Jasserströmungen gesichert ist.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung eines Unterwasserschweißverfahrens, bei dem die Druckgasdüse entsprechend der Aufzehrung der Schweißelektrode stets in die richtige Lage hinsichtlich der Schweißzone gebracht wird, so daß die Schweißzone stets von Druckgas umspült wird und der Lichtbogen stabil brennen kann.

Die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll ferner so konstruiert sein, daß sie gegen die Einflüsse von Wasserströmungen gesichert ist und stets in der richtigen Lage gegenüber dem Werkstück gehalten verden kann.

Das erfindungsgemäße Unterwasserschweißverfahren, bei dem die Schweißzone zwischen dem Werkstück und dem vorderen Ende einer verzehrbaren Schweißelektrode unter einer DruckgasatmoSphäre gehalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas der Schweißzone durch einen Canal in der Schweißelektrode zugeführt wird.

Vorzugsweise umgibt der Kanal die Schweißelektrode ringförmig und ist auf seinem Umfang von einem Mantel begrenzt, der in gleichem Maße wie die Schweißelektrode abschmilzt.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einige Ausführungsb ei spiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind:

Fig. 1 eine schemati sehe Darstellung eines Schweißgerätes zur

Ausführung des eriiiidungsgeinäßen Verfahrens; Λ

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der fc'chweißzone in Seitenansicht ;

Fig. 3 eine Seitenar.sieht einer ersten Ausführuiigsform einer Elektrodenhalterung;

Fig, 4 ein Schnitt längs der Linie A-A' in Fig. 3 zur Darstellung des Halterfußes;

Fig. 5 eine Stirnansicht des Halterfußes von rechts in Fig. 3; Fig. 6 eine Rückansicht des Halters nach Fig. 3 in anderer Lage; Fig. 7 ein senkrechter Schritt zur Darstellung der Halterung

für einen Dauermagneten gemäß Fig. 6; ·

Fig. 8 ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode;

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Fig. 9 ein Längsschnitt eines Elektrodenhalters für automatisches Schweißen; ·

Fig. 10 ein Längsschnitt eines abgeänderten Elektrodenhalters zum Schweißen von Hand und

Fig. 11 eine Teilansicht dieses Elektrodenhalters.

Gemäß Fig. 1 wird das erf'indungsgemäße Unterwasserschweißverfahren grundsätzlich so ausgeführt, daß eine Schweißmaschine WR und ein Druckluftvorrat C am Ufer oder auf einem Wasserfahrzeug aufgestellt werden, daß eine Schweißelektrode B in einen Elektrodenhalter H eingesetzt und letzterer an einem Werkstück W im Wasser verankert wird, daß dann Druckluft von dem Vorrat C über eine Leitung P und den Elektrodenhalter H dem einen Ende der Schweißelektrode B zugeführt wird, so daß die Druckluft durch einen in der Schweißelektrode befindlichen Kanal strömen und an vorderen Ende der P Schweißelektrode austreten kann, und daß in der so entstandenen Gasatmosphäre ein Lichtbogen unterhalten wird, in-den Schweißstrom von der Schweißmaschine WR durch den Elektrodenhalter H der Schweißelektrode B zugeführt wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Hierzu kann das vordere Ende der Schweißelektrode B von Hand in Berührung mit der Schweißzone am Werkstück W gebracht werden, indem der Elektrodenhalter H ergriffen und entsprechend bewegt wird. Stattdessen kann gemäß Fig. 1 der Elektrodenhalter H verstellbar 'an einem Träger S befestigt sein, der auf der Oberseite des

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Werkstücks W verankert ist. Die Schweißelektrode B wird hierbei ständig selbsttätig gegen die Schweißzone am Werkstück W gedrückt, so daß das vordere Ende der Schweißelektrode stets unter einem Winkel in Berührung mit der Oberfläche des Werkstücks W bleibt, wobei der Winkel sich allmählich mit dem Abbrand der Schweißelektrode ändert. Die letztere Anordnung ist besonders vorteilhaft für die Ausführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens. Bei der Ausführung des neuen Verfahrens von Hand löst der Schweißer, der im Wasser arbeitet, den Elektrodenhalter H mit der Elektrode B von der Halterung S und schweißt in bekannter W_oise aus freier Hand. Hierbei kommt es jedoch häufig vor, daß der Schweißer den Wasserströmungen unterliegt, weshalb seine Stellung relativ zur Schweißzone im Wasser instabil vird und die Schweißung nicht mit der gewünschten Sorgfalt ausgeführt werden kann. Deshalb muß die Stellung des getauchten Schweißers stabilisiert werden. Bei Ausführung des neuen Schweißverfahrens von Hand oder selbsttätig muß stets mindestens ein weiterer Mann am Ufer oder in einem Wasserfahrzeug stationiert sein; vo H die Schweißmaschine WE und der Druckluftvorrat C untergebracht sind, und dieser Arbeitet bedient die Sdveißmaschine und den Druckluftvorrat, während der im Wasser stehende Schweißer die Schweißung von Hand durchführt oder bei selbsttätigem Schweißen die Schweißzone überwacht.

Jf.. . Die erwähnte Halterung S für den Schveißelektrodenhalter tf 1st in

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?ig. 3 bis 7 im einzelnen dargestellt. Sie besitzt einen Fuß - mit ebener Bodenfläche 2, die auf der Oberseite des zu schweißenden Werkstücks W aufliegt, so daß die Halterung S stabil am Werkstück verankert werden kann. Der Fuß 1 ist an einem Ende mit zwei Armen 3 und 3* versehen, die nach oben und außen unter einem Winkel von 90 auseinanderlaufen; am anderen Ende ist ein entsprechendes Paar von Armen 4,4' angebracht. Auf der Innenseite des Bodens des Fußes 1 sind mehrere Lagerbuchsen 5 befestigt (z.B. angeschweißt), durch die eine längs des Fußes 1 verlaufende Achse 6 hindurchgesteckt ist.

An der Achse 6 ist eine erste Schwenkplatte 7 schvenkbar angelenkt. An der hinteren oder äußeren lante der Schvenkplatte 7 ist eine trapezförmige Anschlagplatte 8 befestigt, z.B. angeschweißt, wie Fig. 5 zeigt. Die Anschlagplatte 8 erstreckt sich senkrecht zur Schvenkplatte 7» vobei ihre beiden Binden über die Seitenflächen der Schvenkplatte 7 hinausragen und lurz vor den Innenflächen der Arme 4,4* enden, so daß die Schvenkbewegung der Schwenkplatte 7 unterbrochen wird, wenn das eine oder das andere Ende der Anschlagplatte 8 gegen die Innenfläche·eines der Arme 4,4' stößt (Siehe Fig. 6).

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Eine zweite Schwenkplatte 9 ist in der Nähe der Vorderkante der ersten Schwenkplatte 7 bei 10 in Fig. 3 an der Seitenfläche der Schwenkplatte 7 derart angebracht, daß sie um den Zapfen 10 hinsichtlich der ersten Schwenkplatte 7 schwenkbar ist. Eine Haltebuchse 11, deren unterer Ansatz mit einem nach unten weisenden Gewindestück versehen ist, in das ein Elektrodenhalter H eingesetzt ist, ist an der/oberen Kante der Schwenkplatte 9 befestigt. Die zweite Schwenkplatte 9 ist g ferner mit einem Zylinder 12 verbunden, der sich unmittelbar unterhalb der Buchse 11 an der Schwenkplatte 9 befindet und in dem ein Stift 13 verschiebbar ist, der normalerweise mittels einer in dem Zylinder 12 befindlichen Schraubenfeder in den Zylinder gezogen wird. Ak dem freien Ende des Stiftes 13 ist eine nach unten weisende Kurvenplatte 15 befestigt, die sich in einem/chlitz (nicht sichtbar) einer Führungsplatte 14 vor und rückwärts (bzw. nach rechts und links in Fig. 3) bewegen kann. Die Führungsplatte 14 ihrerseits ist an der Unterseite des Zylinders 12 befestigt. Ae der Unterkante der Kurvenplatte ' 15 liegt eine Kurvenrolle 16 an, die ihrerseits an einem Arm 18 drehbar befestigt ist, der seinerseits an einem Zapfen 17 gelagert ist. Eii.e nicht sichtbare Schraubenfeder ist auf den Zapfen 17 aufgewickelt und das eine freie Ei.de der Feder drückt die Rolle 16 in Pfeilrichtung gegen die Kurvenplatte Ein Handgriff 19 ist um den Zapfen 17 in der Nähe desjenigen Endes drehbar, das von dem Ende, an welchem der Arm 18 angelenkt ist, entfernt ist. Zur Betätigung wird der Handgriff 19 entgegengesetzt der Pfeilrichtung in Fig. 3 verschwenkt. Wird der

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Handgriff 19 in der erwähnten .Richtung gegen die Federkraft verschwenkt, so daß die Rolle 16 in gleicher Richtung bewegt wird, so bewegt sich die Kurvenplatte 15 und damit auch der Stift 13 nach rechts in Fig. 3 in gleitender Berührung mit der Unterkante der Kurvenplatte 15 gegen die Kraft der in dem Zylinder 12 befindlichen Feder. Hierbei gelangt die Rolle

16 allmählich vom linken Ende der Kurvenplatte 15 zum rechten Ende, woraufhin die Kurvenplatte 15 plötzlich durch die Kraft der Feder im Zylinder 12 in die Richtung nach links umschlägt und die Folie ebenfalls plötzlich die gestrichelt in Fig. 3 angedeutete Stellung annimmt. Wenn danach der Handgriff 19 losgelassen wird, nachdem die Kurvenplatte 15 bis zu ihrer letzten linken Stellung gelangt ist und die Rolle 16 die gestrichelte Linie erreicht hat, wird durch die Tendenz der Rolle 16, sich dank der Kraft der Schraubenfeder an dem Zapfen

17 in Pfeilrichtung zu verschwenken die Kurvenplatte 15 so verschoben, daß sie die zweite Schwenkplatte 9 um die Gelenkstelle 10 in Richtung des Pfeiles (Fig. 3) verschiebt.

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Durch die Schwenkbewegung der zweiten Schwenkplatte 9 wird, die Schweißelektrode B, die in den Elektrodenhalter H eingespannt ist, dem Werkstück W genähert, so daß das Ei.de der Schweißelektrode B mit der Schweißzone in Berührung kommt. Schmilzt die Schweißelektrode allmählich ab, so daß ihr Winkel hinsichtlich der Oberfläche des Werkstücks W zunimmt, so rollt die Rolle 16 an der Unterkante der Kurvenplatte von links nach rechts in Fig. 3 ab, bis die Solle von der * g Kurvenplatte 15 freikommt. Das bedeutet, daß der Anstellwinkel der Schweißelektrode B seinen vorgeschriebenen Maximalwert überschritten hat. Die Rolle 16 springt daraufhin in eine Lage vor der Innenkante der Kurvenplatte 15 und drückt plötzlich gegen die rückwärtige Kante 9a der zweiten Schwenkplatte 9. Dadurch verschwenkt sich die Platte 9 entgegen der Pfeilrichtung in Fig. 3, so daß die Schweißelektrode B vom Werkstück W abgehoben und der Schweißvorgang unterbrochen wird. Hierbei reißt der in der Schweißzone brennende Lichtbogen ab und die zweite Schwenkplatte 9 schlägt gegen einen seitlichen ^ Anschlag 20 an der Vorderseite der ersten Schwenkplatte in Fig. 3, wodurch die weitere Schwenkbewegung der Platte 9 begrenzt wird.

Zwei Dauermagnete 21, 21 ' sind an den Armen 3 und 4¹ des Fußes 1 befestigt und legen sich gegen die Oberseite des Werkstücks W. Die oberen Stirnflächen dieser Dauermagnete sind mittels Schrauben 24 und 24' unter Zwischenlage unmagnetischer Scheiben

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22 und 22' an Befestigungswinkeln 23 bzw. 23* befestigt. VZie Fig. 4 zeigt, hat einer dieser Winkel 23 einen nach unten abgebogenen Teil 23a, der an der Innenseite des Armes 3 mittels Schrauben 25 befestigt ist. Dadurch wi/rd der Fuß 1 der Halterung fest an der horizontalen Oberfläche des Werkstücks V7 gehalten, wobei der ebene Boden 2 des Fußes 1 satt auf dem Werkstück W aufliegt. Der andere Befestigungsvinkel 23' ist mit einem entsprechend abgebogenen Teil 23'a versehen, der an der Innenfläche des Arms 4' befestigt ist. An einer Seitenkante des nach unten abgebogenen Teils 23'a ist ein kurzer Ansatz 26 befestigt, an dem der Anschlag 8 der ersten Schwenkplatte 7 mittels einer Schraube 27 lösbar befestigt werden kann, so daß auf Wunsch die Schwenkplatte 7 positiv in der vertikalen Lage festgehalten wird.

Ein weiterer Dauermagnet 28 ist beiderseits mit unmagnetischen Scheiben 29, 29' versehen. An deaj^einen Scheibe 29 ist ein Montagewinkel 30 angeschweißt oder sonstvie befestigt. Der Montagewinkel 30 ist lösbar mittels Schrauben 31 an einem Schwenkarm 32 befestigt. Letzterer ist an seinem unteren Ende mit einem ringförmigen Teil versehen, der die Achse 6 umgreift, so daß der Schwenkarm 32 senkrecht zur Achse 6 verschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegungdst jedoch durch einen Anschlag 33 beschränkt, der oberhalb des ringförmigen Teils an einer Seite des Arms 32 angebracht ist. Der Anschlag 33 kann sich je nach der Richtung der Schwenkbewegung gegen , den Arm 3 oder den Arm 3' legen. Legt sich der Anschlag 33

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gegen den Arm 3 des Fußes 1, so befinden sich die Außenfläche einer Seite 28a des Dauermagneten 28 und die Außenfläche des Armes 3 in der gleichen Ebene.Legt sich der Anschlag 33 dagegen an den Arm 3¹ an, so befinden sich die Außenfläche der anderen Seite 28b des Dauermagneten 28 und diejenige des Armes 3¹ in der gleichen Ebene.

Soll ein Schweißvorgang auf einer horizontalen Fläche ausgeführt werden, so wird gemäß Fig. 1 die Halterung S auf ä dem Werkstück V angeordnet, wobei die ebene Bodenfläche 2 auf der Oberseite des Werkstücks W aufliegt und die auseinanderstrebenden Enden der Arme 3_f3' und 4,4* nach oben weisen. So liegt der Fuß 1 der Halterung S horizontal auf dem Werkstück H und die Dauermagnete 21 und 21 ' halter, die beiden Schwenkplatten 7 und 9 vertikal. Hierbei ist es unerlässlich, daß der Elektrodenhalter H und demzufolge die Schweißelektrode B längs der Schweißnaht auf dem werkstück W ausgerichtet weiden.

Soll eine horizontale Kehli.aiit mit dem beschriebenen Gerät ausgeführt werden, so werden die Schrauben 25 und 27 entfernt, so daß die Dauermagnete 21, 21' weggenommen werden können und die erste Schwenkplatte 7 freigegeben wird. Danach wird der Fuß ^\ der Halterung so gekippt, daß die Außenseite des Armeb 3 und des Armes 4 auf der Oberseite des ' Werkstücks W, an de.n die Kehlnaht angebracht weden soll,

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anliegen, wie Fig. 6 und 7 zeigen. Der zweite Dauermagnet kann nun von Hand entweder in die ausgezogene Stellung der Fig. 7 oder in die gestrichelte Stellung gebracht werden, so daß er entweder an dem vertikalen oder an dem horizontalen Teil des Werkstücks W anliegt. Dadurch wird die Halterung S positiv und stabil in der richtigen Lage festgehalten. Der Anschlag 8 legt sich nun gqgen die Innenfläche des Armes .4 (Fig. 6), die nunmehr horizontal verläuft, so daß die erste Schwenkplatte 7 in einem vorgeschriebenen Winkel hinsichtlich des Werkstücks W¹ gehalten wird, woraufhin die im Elektrodenhalter H sitzende Schweißelektrode B in Berührung mit der zu schweißenden Kehle des Werkstücks W gebracht werden kann.

Die erfindungsgemäße Schweißelektrode B ist im einzelnen in Fig. 8 gezeigt. Sie enthält in üblicher Weise einen ummantelten Schweißdraht 43 mit Innenleiter 41 und Mantel 42, der ara hint^en di.de fehlt. Um den Schweißdraht 43 ist ein Abstandhalter 44 in Form eines dünnen Aluminiumdrahtes oder Aluminiumbandes gewickelt. Um diesen Abstandhalter ist ein Außenmantel 45 in Form eines gegen Wasser bzw. Seewasser beständigen Isolierbandes auf der ganzen Länge der Schweißelektrode gewickelt. Der Aluminiumdraht 44 ist so gewickelt, daß der Innendurchmesser der Spiralvindungen '.größer als der Durchmesser des ummantelten Schweißdrahtes 43 ist, so daß die Windungen des Abstandhalters 44 den Schweißdraht 43 nicht direkt berühren. Der Außenmantel 45

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besteht vorzugsweise aus einem Kunstharzband, das allmählich durch die von dem Lichtbogen in der Schweißzone ausgehende Hitze schmilzt, aber bei der auftretenden Temperatur nicht zu brennen beginnt. Als Werkstoff hierfür haben sich Polyvinylchlorid und Celluloseband bewährt. Am rechten Ende des Außenmantels 45 in Fig. 8 ist eine Kappe 46 mit einem Ansatz 46a verringerten Durchmessers, bestehend aus dünnem Aluminium, in den Außenmantel 45 eingefügt, wobei der Fortsatz 46a gasdicht auf dem freien Ende des Leiters 41 sitzt, ^ Die Kappe 46 drückt das anschließende Ende des Abstandhalters

44 nach innen. Die ötirnflache der Kappe 46 ist mit mehreren Löchern 47 versehen, durch welche die Druckluft vom Druckluftvorrat C über den Elektrodenhalter H in den ringförmigen Kanal zwischen dem Außenmantel 45 und dem ummantelten Schweißdraht 43 eintreten kann. Eine zweite Kappe 48 aus dünnem Aluminiumblech ist am anderen (linken) Ende des Außenmantels

45 in diesen eingefügt. Die Kappe 48 hat einen ringförmigen Fortsatz 48a verringerten Durchmessers, der am Leiter 41 (| befestigt ist und ebenfalls den benachbarten Anfang des Abstandhalters 44 nach innen drückt. Die Stirnfläche der Kappe 48 ist ebenfalls mit Löchern 49 versehen, durch welche die am anderen Ende eingeführte Druckluft in das Wasser austreten kann und so eine Luftblase um das vordere Ende des ummantelten Schweißdrahtes 43 bildet, von der Bläschen an die Wasseroberfläche aufsteigen. (Fig. i). Die an der Spitze des Schweißdrahtes ausgebildete Schweißzone befindet sich also immer in der Luftblase und der Lichtbogen kann

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hierin ruhig brennen.

Der Elektrodenhalter H ist im einzelnen in Fig. 9 gezeigt. Er besteht aus einem zylindrischen Hauptteil 51 und einem zylindrischen Kopf 52. Beide dienen zur Fortleitung des elektrischen Stromes. Der Haptteil 51 ist an der Innenseite mit einer Gewindebohrung versehen, in die ein entsprechender konischer Fortsatz 52a des Kopfes 52 passt, so daß Haptteil und Kopf lösbar miteinander verbunden werden können. Der Hauptteil 51 ist an seinem anderen Ende mit einer Bohrung 53a versehen, in welche der Innenleiter eines Schweißkabels 53 passt, das von der Schweißmaschine WR herkommt. Das Kabelende wird in der Bohrung beispielsweise durch Einlöten gehalten. Eine elastische und isolierende Hülle 54 überzieht den ganzen leitenden Hauptteil 51 und einen anschließenden Teil des Schweißkabels 53 und dichtet das Innere des Hauptteils 51 gegen eindringendes Seewasser ab.

Im Kopfteil 52 befindet sich eine Ausnehmung, in die lösbar ein kleines Leiterstück 55 eingesetzt ist, von dessen einer Stirnseite eine als Elektrode dienende Spitze 55a ausgeht. In der Ausnehmung des Kopfteils befindet sich ferner ein leitender Haltering 56, dessen Rückseite an der Elektrodenspitze 55a anliegt. Der Haltering 56 besitzt einen Gasdurchlaß 57 und eine seitlich hiergegen versetzte Bohrung 58 zur Aufnahme des Schweißdrahtes. Eine Isolierhülle 59 aus

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Phenolharz deckt den äußeren Umfang des Kopfteils 52 ab. Die Druckluftzuleitung P von der Druckluftquelle C endet an einem Anschlußrohr 60, das in der. Kopfteil eingeschraubt ist und durch die Hülle 59 und den Kopfteil 52 in die Ausnehmung desselben hineinragt. Die Druckluft kann also von der Zuleitung P durch das Innere des Kopfteils 52 und den Gasdurchlaß 57 zum vorderen Ende des Kopfteils strömen. An der Stirnseite des Kopfteils be- "

findet sich ein elastisches isolierendes, zylindrisches Haltestück 6i_f das nahe seinem inneren Ende mit einer Umfangsnut versehen ist, in welche ein ₄nach innen weisender Kingflansch 62a eines zylindrischen Metallstücks 62 eingreift. Letzteres ist mit einen Innengewinde versehen, das auf das Außengewinde des Kopfteils 52 passt, so daß das Haltestück 61 lösbar an dem Kopfteil 52 befestigt werden kann. Ein Isolierr-ing 63 aus Phenolharz ist auf den Metallring 62 aufgezogen, so daß durch Angreifen an dem Isolier- Λ ring das Haltestück 61 leicht am Kopfteil befestigt oder von diesem gelöst werden kann. Das Haltestück 61 hat eine axiale Bohrung 6ia, derer. Durchmesser ausreicht, um die Kappe 46 der Schweißelektrode B nachgiebig aufzunehmen. Daran schließt sich eine erweiterte Ausnehmung 6ib, die nit der Bohrung 6ia in Verbindung steht und zu der Gasdurchtrittsöffnung 57 im Kopfteil 52 führt.

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Zum Befestigen einer Schweißelektrode B wild der Ring 63 von Kopfteil 52 abgeschraubt. Dann wird die Kappe 46 am hinteren Ende der Schweißelektrode B nit Gewalt in die Bohrung 6ia und die anschließende Ausnehmung 6ib eingeführt, bis das freie Ende des Schweißdrahtes 41 eine bestimmte btiecke aus der -ausnehmung 61b hervorschaut. Dann wird der King 63 wieder auf den Kopfteil 52 aufgeschraubt, so daß der freiliegende Leiter 41 durch die Haltebohrung 58 im Haltestück 56 hindurchgeht und an der Unterseite der Elek ti öden spit ze 56 anliegt. Nach dem Anschrauben des Teils 61 ist die Verbindung des Elektrodenhalters H mit der Jchweißelektrode B vollendet.

Im Betrieb wird das Auslaßventil des Druckluftvorrates C nunmehr geöffnet, so daß Druckluft durch die Zuleitung P, den Elektrodenhalter H und die Schweißelektrode B strömt und am vorderen Ende der letzteren austritt. Dann taucht der Schweißer ins Wasser, um die Schweißelektrode B, die i.m Elektrodenhalter H sitzt, in die richtige i-age relativ zu dem ebenfalls im Wasser befindlichen Werkstück W zu bringen. Soll der Schweißvorgang von Hand ausgeführt werden, so halt der Schweißer die Schweißelektrode B weiterhin am Halter und kann nun mit dem Schweißen unter den vorgeschriebenen Winkeln am Werkstück W beginnen. Soll dagegen die Schweißung automatisch durchgeführt werden, so wird der Elektrodenhalter H mit der Elektrode B in die Haltebuchse 11 der Halterung '* eingeführt und dort befestigt. Ist die Schweißelektrode B

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mit ihrem Halter einmal in der Halterung 3 befestigt, und auf einen bestimmten Winkel hinsichtlich des Werkstücks // eingestellt, so nimmt das vordere Ende des Schweißdrahtes 41 beim Abbrand der schweißelektrode 3 stets die richtige Lage hinsichtlich der Schweißnaht am Werkstück W ein,obwohl der Winkel zwischen dem vorderen Ende des Leiters 41 und dem Werkstück W sich ändern kann. Beim Arbeiten von Hand gibt nach Einführung der Schweißelektrode 3 in den Elektrodenhalter H und richtiger Einstellung desselben zum Werkstück W der Unterwasserschweißer ein Signal an die au Land oder auf dem Schiff verbliebene Hilfskraft, um dieselbe zum Einschalten der Schweißmaschine zu veranlassen. Bei dem bisher stets ausgeübten Unterwasserschweißen von Hand wird das vordere Ende des Leiters 41 anfangs in Berührung mit der Oberfläche des Werkstücks W gebracht und dann der Strom eingeschaltet. Anschließend wird das vordere Ende des Leiters 41 vorsichtig vom Werkstück V wegbewegt, um den Lichtbogen zu ziehen. Da das vordere Ende % des Leiters stets gegen das Werkstück W gedrückt wird, fließt ein Kurzschlußstrom über die Kontaktstelle zwischen dem Werkstück und der Spitze der Schweißelektrode, wodurch der Lichtbogen stabilisiert wird. Hat sich der Lichtbogen in der Schweißzone gebildet, so schmilzt die überzogene . Schweißelektrode 43 infolge der entwickelten Hitze ab und gleichzeitig schmilzt die zunächst am vorderen Ende ange-V brachte Kappe 4<3 ebenfalls, wodurch der Durchsatz der ι Druckluft durch das vordere Ende der Schweißelektrode \ zunimmt und die so austretende Druckluft die ganze

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Schweißzone umhüllt. Der Schweißvorgang vird also vollständig in Luft ausgeführt. Beim Abschmelzen des Schweißdrahtes 43 schmelzen auch der Abstandhalter 44 und der Außenmantel 45 entsprechend, so daß die Druckluft mit der Schweißelektrode längs der gebildeten Schweißnaht auf dem Werkstück V wandert. Ist die Schweißelektrode nahezu aufgezehrt, so gibt der Unterwasserschweißer der Hilfskraft an Land bzw. an Bord ein Zeichen, daß der Schweißstrom unterbrochen werden soll, woraufhin die abgebrannte Schweißelektrode durch eine neue ersetzt wird. Dann kann die Schweißung weitergehen. Während des Ersatzes der Schweißelektrode wird die Druckluft ständig durch den Elektrodenhalter H ausgetrieben, wodurch das Eindringen des Umgebungswassers in den Elektrodenhalter wirksam verhindert wird. Bei der Ausführung des Unterwasserschweißens sind der Lichtbogen und seine Ungebung durch eine große Anzahl von Blasen umgeben. Deshalb kann der Lichtbogenzustand und der im Lichtbogen auftretende Krater nicht von außen beobachtet werden. Aus diesem Grunde ist das automatische Schweißen vorzuziehen, um die effektive Länge des Lichtbogens stets auf dem gleichen Wert zu halten.

Wie beim normalen Lichtbogenschweißen tritt auch beim· Unterwasser schweißen ein Spritzen auf. Das Spritzen ist aber beim Unterwasserschweißen wesentlich stärker als beim gewöhnlichen Schweißen, Die umhergespritzten Teilchen schwanken in der Größe zwischen winzigen Kügelchen, die mit dem nackten Auge

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ei he.'; On. cnr·- esser iij der 3x trei-crdnung vo;, ^;r;.·;. Die i-llc/ier, hafte.-, i^ al lc e.r. ei ι. ei. aj Ctellei., die etwa : Vi:- _tU;.i. ;:C.derlei;--· dea ^cirwn-^ah" verstreut sind.

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Die Erfindung ist besonders geeignet zum Schweißen von · '.ve i-k stück en v/ ir.it verhältnismäßig giOßer Dicke, beispielsweise kennen Werk stücke mit einer Dicke von mehl als 1Ü mia sehr gut geschweißt v/erden. Zum Schweißen von Hand hat die Schweißelektrode B vorzugsweise eine Länge in der Grüßenordnung von 400 mm. Der Durchmesser der Schweißelektrode betragt vorzugsweise etwa 4 mrn, denn bei einem Durchmesser von 5 mm und mehr ergibt sich ein recht großer Krater. DJe Schweißmaschine gibt vorzugsweise Gleichspannung ab, weil es sich als vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Schweißelektrode positiv und das Werkstück W negativ ist. In diesem Falle kann nämlich die Ausbildung des Lichtbogens beschleunigt werden. Das Unterwasserschweißen wird vorzugsweise bei einer Spannung ausgeführt, die um mehrere Volt höher als für das Schweißen im Trockenen bei gleichem Elektrodendurchmesser ist, und zwar derart, daß der Schweißstrom etwa 20% höher als beim Schweißen im Trockenen ist. Bei Verwendung einer ummantelter. Schweißelektrode 'mi t einem Durchmesser von etwa 4 :nm betrügt die Schweißstrornstärke vorzugsweise etwa 250 - 300 A bei Leerlauf spannung von 60 V und einem Verluststrom von !5 -20 λ bei einer Tiefe von 10 m unter der Wasseroberfläche. Das Schweißen unter Wasser muß stets so schnell wie möglich ausgeführt werden, d.h. es soll soviel Metall wie möglich je Zeiteinheit aufgebracht werden.

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fiine besonders vorteilhafte Form des Elektrodenhalter für Unterwasserschweißen von Hand ist in Fig. 1Ü und 11 gezeigt. Der Elektrodenhalter Ή¹ besitzt einen leitenden Kopf 52 mit einem an einem Ende geschlossen hohlzylindrischen Teil 521 und einem massiven Teil 522« Die äußere Stirnfläche des Teils 521 ist mit zwei Fortsätzen 521a versehen, die zwischen sich einen Kaum zur Aufnahme eines Fortsatzes 522a des Teils

522 freilassen, Die Fortsätze 521a und 522a sind mit fluchtenden

(

:,* Querbohrungen versehen^, in die ein Gelenkbolzen 523 eingesetzt f| ^ ■ ■

f. und mittels eines Gewindes in dem einen Fortsatz 521 a festgedreht werden kann. Hierzu trägt der Bolzen ein Gewinde 523a, Die Teile 521 und 522 können somit von Hand um die Achse des f Bolzens 523 gegeneinander verschwenkt werden und bleiben in der jeweils ihnen gegebenen gegenseitigen Lage stehen» Die Isolierhülle 59 ist hier in zwei Abschnitte 591 und 592 aufgeteilt* welche den Teil 521 bzv. den Teil 522 umgeben. Die

ί - ■ ■ ■ ,

Verbindung zwischen den Teilen 521 und 522 vird von einem

gefalteten Isolierring 593 überdeckt, der aus einem biegsamen ^ und elastischen Isoliermaterial vie Silicongummi besteht, und dessen Enden fest mit den Teilen 591 und 592 verbunden sind.

Somit kann beim Unterwasserschweißen der Schweißvorgang in jeder beliebigen Lage ausgeführt werden, indem die mit dem leitenden Teil 521 zusammenhängenden Teile, insbesondere die Schweißelektrode 43, an der Stelle 523 abgeknickt werden.

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Claims (9)

München, den 26, Apfil Jtfög K 40-Dr.Hk/P Kakumaru Industry Co. Ltd., Tokyo, Japan Patentansprüche

1. Unterwasser schweißverfahren, bei dem die Schweißzone zwischen dem Werkstück und dem vorderen Ende einer aufzehrbaren Schweißelektrode unter einer Druckgasatmosgöre gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas der Schweißzone durch einen am vorderen Bnde der Schweißelektrode endenden Kanal in der Schweißelektrode zugeführt wird.

2. Vorrichtung tür Ausführung de· Verfahrens nach Anspruch ι,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode (B) in einem Elektrodenhalter (H) eitet, der ein· mit dem Oaskanal der Schweißelektrode in Verbindung stehende Gaseintrittsöffnung (60) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch einen die Schweißelektrode in einem Abstand umgebenden gasdichten Mantel (45) aus einem in der Schveißzone abschmelzenden, aber nicht verbrennenden Werkstoff gebildet wird.

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4. '/οι Dichtung r.ach Anspruch 3, dadurch jekpr.nzeichnet, daß der elektrodenhalter so ausgebildet ist, daß er wahlweise zui ^uichftihrung des ochweißvorgangs von Hand ergriffen odei zu"i automatischen Schweißen in eine Halterung schwenkbar eingesetzt weiden kann.

5. Voi j ich tan.g naeü einem der ve? hei geh end en Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oruckgasqiielle (C) und die Schweißmaschine (ViO am Ufer oner an Bord eines Schiffe: aufgestellt " sind, und daß das Druckgas und der elektrische Ttrotn dem .Elektrodenhalter (H) über eine Gasleitung (P) bzw. ein Kabel zugeführt werden.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter einen elektrisch leitenden Kopf (52) aufweist, in dem sich ein Hohlraum bei~nc!et, der mit dpm Gaszuleitungsstutzen (60) in Verbindung steht und daß die Schweißelektrode (S) derart lösbar am ^ Elektrodenhalter angebracht werden kann, daß der den Kern der Elektrode bildende Schweißdraht (41) mit dem leitenden Kopf (52) in elektrische Berührung gelangt und daß der den Schweißdraht umgebende Hohlraum mit dem Hohlraum innerhalb des4eitenden Kopfes in Verbindung steht.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, "daß der Elektrodenhalter (H¹) aus zwei um einen Gelenkzapfen (523) gegeneinander verschwenkbaren leitenden Teilen (52,55) besteht, und daß die Verbindungsstelle der beiden in jeder Lage stehenbleibenden Teile von einer alfi Faltenbalg ausgebildeten Isolierhülle (593) umgeben wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode einen Abstandhalter (44) aus Aluminiumdraht oder Aluminiumband aufweist, der schraubenförmig auf de« mit einem Mantel (42) versehenen Schweißdraht (41) gewickelt ist, und daß am halterseitigen Ende der Schweißelektrode eine Aluminiumkappe (46) sitzt, die in ihrer Stirnseite Löcher (47) zum Gaseintritt aus dem Hohlraum (61b) des Elektrodenhalters in den Zwischenraum zwischen dem Schweißdraht und dem äußeren Mantel (45) besitzt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Halterung (s) für den Elektrodenhalter (H),bestehend aus einem Fußgestell (1), einer schwenkbar daran befestigten Schwenkplatte (9), einer an der Schwenkplatte befestigten Schelle (11) zur Aufnahme des Elektrodenhalters (H), derart, daß die Schweißelektrode vor und rückwärts in Richtung auf das Werkstück (V) verschwenkt werden kann, und einer an der Rückseite der Schwenkplatte (9) ..\ angebrachten.Kurvenplatte (15)» gegen die sich eine an dem i-

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■ Pußgestell angelenkte Rolle (16) legt und dadurch die Spitze der Schweißelektrode (B) in Berührung mit dem Werkstück (W) zu bringen sucht.

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (13) der Kurvenplatte (15) in einer an der Schwenkplatte (9) befestigten Buchse (12) verschiebbar ist und durch eine in der Buchse befindliche Feder in eine Lage unmittelbar hinter der Schwenkplatte gedrückt wird, so daß " beim Zurückziehen der Rolle (16) die Kurvenplatte gegen die Kraft der Feder von ihrer Stellung htiter der Schwenkplatte weggezogen und die Rolle in eine Lage hinter der Kurvenplatte geführt wird.

11» Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußgestell (1) an jedem Ende zwei Arme (3,3*; 4,4') aufweist, die je einen Winkel von 90° miteinander bilden, und daß an mindestens einem Arm ein Dauermagnet (21, 21') ^ lösbar befestigt ist, der den Boden (2) des Fußgestells in fester Anlage an der Oberfläche des Werkstücks (w) hält, auf der eine Schweißnaht ausgeführt werden soll, sowie daß zum Ausführen einer Kehlnaht die beiden Arme so angeordnet werden können, daß sie den vertikalen und den horizontalen Teil des Werkstücks berühren und daß ferner ein weiterer Dauermagnet (28) an der Oberseite des Fußgestells seitlich schwenkbar befestigt ist, so daß er bei der Ausführung einer Kehlnaht an einem der beiden Werkstückteile angedrückt werden kann· 1 η 0 ö A 1 1 r\ 1 nn

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