DE1905770B2

DE1905770B2 - Vorrichtung zum auftragsschweissen fuer metallische werkstuecke mit hilfe eines elektrischen lichtbogens

Info

Publication number: DE1905770B2
Application number: DE19691905770
Authority: DE
Inventors: Dieter Winterthur Pellkofer (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-01-29
Filing date: 1969-02-06
Publication date: 1972-05-10
Also published as: DE1905770A1; FR2029646A1; BE745093A; US3659075A; NL142880B; DE1905770C3; CH508735A; NL6903160A; GB1286444A

Description

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bung findet. Somit wird ein Hängenbleiben des unte- periodisch an- und abschwellender Gleichstrom oder

ren Endes des Lichtbogens, wie dies bei der bekann- üblicher Wechselstrom sein. Die Frequenz des Stro-

ten Anordnung mit je einer Spule beiderseits des mes ist am Generator 12 einstellbar; außerdem wer-

Bandes der Fall ist, vermieden. Bei Anwendung der den vorteilhafterweise auch die Scheitelweru E_x und

neuen Vorrichtung bei Unterpulverschweißungen 5 Ε_Λ (Fig. 2) variiert, womit sich der Nulldurchgang

bleibt der über der aufgetragenen Schicht befindliche des Stromes verändern läßt.

Raum frei für die Anbringung des Pulvertrichters. Im Betrieb der Vorrichtung wird zwischen dem Schließlich hat die neue Vorrichtung den Vorteil, daß Werkstück 1 und dem Band 2 in bekannter Weise sie hinsichtlich der Breite der aufgetragenen Schicht eins Gleichspannung angelegt und zwischen den beipraktisch keinen Grenzen unterworfen ist, weil man io den Teilen ein Lichtbogen 4 gezündet. Der Lichtbobei größeren Breiten als 60 bis 80 mm zwei oder gen bringt die untere Kante des Bandes 2 zum mehrere Flachspulen nebeneinander auf der der Schmelzen, und das abgeschmolzene Gut bildet auf Schicht abgewendeten Seite des Bandes anbringen dem Werkstück 1 eine Schicht 7. Auch ein Teil des kann. Auf diese Weise können Schichten mit sehr Schweißpulvers 6 schmilzt, wobei eine Schlackenbreiten Bändern, z. B. 100mm Breite und mehr, in 15 schichte entsteht, die durch eine Schicht9 von ungeeinem Arbeitsgang erzielt werden, was sich sowohl schmolzenem Pulver bedeckt ist. Durch die Flachzeitsparend als auch hinsichtlich der Qualität der auf- spule 10 wird erreicht, daß der Lichtbogen 4 in kongetragenen Schicht günstig auswirkt. trollierter Weise über die Breite des Bandes 2 hin und

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in her wandert und somit . .n gleichmäßiges Abschmel-

der folgenden Beschreibung an Hpnd der Zeichnung 20 zen bewirkt. Durch Einstel'en der Verschiebung der

erläutert. Es zeigt Scheitelwerte E₁ und E₂ sowie durch Einstellen der

F i g. 1 schematisch vereinfacht einen Vertikal- Frequenz, für die sich bei Anwendung von Schweißschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, pulver Werte zwischen 0,1 und 10 Hz als günstig er-

F i g. 2 und 3 je ein Diagramm über zwei Arten des wiesen haben, lassen sich optimale Bedingungen für

Spannungsverlaufs für den pulsierenden Strom und 25 die Bildung der Schicht 7 erreichen. Entsprechend

F i g. 4 eine Vorrichtung mit abgewandelter Flach- der eingestellten Frequenz wird der Lichtbogen

spule. gleichmäßig hin- und hergeführt, was sich auf die

Gemäß F i g. 1 ist mit 1 ein metallisches Werkstück Gleichmäßigkeit des Abschmelzens des Bandes 2 ausbezeichnet, auf das durch Auftragsschweißen eine wirkt.

Schicht aufgebracht werden soll und das sich im Be- 30 Nach F i g. 3 wird zur Speisung der Spule 10 mit

trieb der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles 20 be- einem pulsierenden Strom ein sägezahnförmiger

wegt. Als Auftragswerkstoff ist über dem Werk- Spannungsverlauf im Generator 12 erzeugt. Ein sol-

stück 1, das das Blech einer Behälterwand aus ferriti- eher Verlauf wirkt sich besonders gut auf eine gleich-

schem Stahl sein kann, ein Band 2 vorgesehen, das mäßige Dicke der Schicht 7 aus.

z. B. aus austenirischem Stahl besteht und mit Hilfe 35 Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 4 weist die Flach-

von zwei Paar Vorschubwalzen 21 kontinuierlich von spule 10 einen ferromagnetischen Kern 11 auf, der

ober gegen das Werkstück 1 bewegt wird. Das um eine zur Abschmelzkante parallele, bandseitig des

Band 2 ist mit dem negativen Pol eines Schweiß- Kernes liegende Achse 22 gekrümmt ist. Wie dies ge-

gleichrichters 3 verbunden, während der positive Pol strichelt angedeutet ist, kann der Kern eine weitere

dieses Gleichrichters am Werkstück 1 angeschlossen 40 Krümmung haben, deren Achse mit 23 bezeichnet ist.

ist. Das untere Ende des Bandes 2 ist von einem mit Ferner kann der Kern so gekrümmt sein, daß die

Schweißpulver 6 gefüllten Trichter5 umgeben. In Krümmungsachse in Fig.4 links des Bandes 2 liegt

Zuführrichtung des Werkstückes 1 vor dem Band 2 (s. Punkt 24).

ist im Bereich der Abschmelzkante eine Flachspule Weiter ist es möglich, die erfindungsgemäße Vor-

10 vorgesehen, deren gerade Windungsabschnitte im 45 richtung ohne Verwendung von Schweißpulver zum

wesentlichen parallel zur Abschmelzkante des Ban- Auftragsschweißen zu benützen, wie dies in Fig.4 ge-

des 2 liegen. Die Spule 10 ist mit einem Kern 11 aus zeigt ist, oder an Stelle von Schweißpulver ein

ierromagnetischem Werkstoff versehen und unter Schutzgas oder eine Schutzgasmischung der Schmelz-

einun Winkel von etwa 30° zur Oberfläche des kante zuzuführen, wobei möglicherweise die Fre-

Werksüicks 1 geneigt. Die Breite der Spule ist unge- 50 quenz des der Flachspule 10 zuzuführenden pulsie-

fähr gleich der Breite des Bandes 2. Die Spule 10 ist renden Stromes andere als die oben angeführten

*n einen Generator 12 angeschlossen, der die Spule Werte hit, die dann empirisch ermittelt werden kön-

mit pulsierendem Strom speist. Dieser Strom kann nen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 905 77t) 1 2 dernden Lichtbogens durch Kompensation der Blas- Patentansprüche: wirkung erreicht werden, Im zweftgenanrtten Fall sollte mit der gleichstromgespeisten Spule wiederum

1. Vorrichtung zum Auftragsschweißen für me- die BUswirkung kompensiert werden, während mit tallische Werkstücke unter Verwendung eines im 5 der wechselstromgespeisten Spuie eine Steuerung des elektrischen Lichtbogen abschmelzenden, als hin- und herwandernden Lichtbogens beabsichtigt ist. Auftragswerkstoff dienenden Bandes, wobei im Auch bei dieser Anordnung bildet sich zwischen den Bereich der Abschraelzkante des Bandes minde- beiden dem Band zugewendeten Magnetpolen ein stens eine mit pulsierendem Strom gespeiste zum Werkstück paralleles Feld aus. Wegen des von Rachspule vorgesehen ist, deren gerade Win- io der unteren Bandkante abschmelzenden Werkstoffs dungsabschnitte im wesentlichen parallel zur Ab- müssen die Magnete verhältnismäßig hoch angeordschmelzkante liegen, dadurch gekenn- net werden, so daß die resultierende Kraftlinii des zeichnet, daß die Spule oder Spulen — und Magnetfeldes ungefähr auf der Höhe der unteren gegebenenfalls deren ferromagnetischer Kern— Kante des Bandes liegt. Unter dem Einfluß dieses hochnur auf der der aufgetragenen Schicht abgewende- i₅ liegenden Magnetfeldes wird der Lichtbogen an seiten Seite des Bandes angeordnet ist bzw. sind. nem oberen Ende gezogen, während der Fußpunkt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- des Lichtbogens an der sich träge bewegenden kennzeichEi-t, daß im Bereich der Abschmelz- Schmelze auf dem Werkstück zögernd folgt und auch kante des Bandes eine Schweißpulverzufuhr vor- mitunter hängenbleibt, bis der Spannungsabfall so gesehen ist. 20 groß wird, daß der Funken auf das näher liegende

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Grundmaterial überschlägt. Es tritt hierbei also eine kennzeichnet, daß der pulsierende Strom eine Instabilität in der Bewegung des Lichtbogens auf, Frequenz von 0,1 bis 10 Hz hat. was eine ungleichmäßige Auftragsschweißung zur

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Folge hat. Für eine Verwendung in der industriellen kennzeichnet, daß die Frequenz sowie die Schei- 25 Produktion eignen sich deshalb beide Anordnungen telwerte des pulsierenden Stromes einstellbar nicht, zumal die über der aufgetragenen Schicht Hesind. gende Spule einer sehr starken Wärmeeinwirkung un-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit ferroma- terworfen ist und dadurch ziemlich schnell funktionsgnetischem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß der unfähig wird. Beim Auftragsschweißen unter Schutz-Kern um mindesten., eine zur Abschmelzkanle 30 gas ist ferner nachteilig, daß die Spule Metallspritzern parallele, bandseitig dt., Kerns liegende Achse ge- aus dem Schmelzbad ausgesetzt ist. Da außerdem in krümmt ist. der industriellen Produktion Auftragsschweißungen

meistens als Unterp*'lverschweißungen ausgeführt werden, ergeben sich oft räumliche Schwierigkeiten

35 für die Anordnung dieser Spule.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie einfacher in ihrem Aufbau und indu-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf- striell brauchbar ist.

tragsschweißen für metallische Werkstücke unter Ver- 40 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gewendung eines im elektrischen Lichtbogen abschmel- löst, daß die Spule oder Spulen—und gegebenenfalls zenden, als Auftragswerkstoff dienenden Bandes, wo- deren ferromagnetischer Kern — nur auf der der aufbei im Bereich der Abschmelzkante des Bandes min- getragenen Schicht abgewendeten Seite des Bandes destens eine mit pulsierendem Strom gespeiste Flach- angeordnet ist bzw. sind.

spule vorgesehen ist, deren gerade Windungsab- 45 Es hat sich gezeigt, daß sich mit der erfindungsgeschnitte im wesentlichen parallel zur Abschmelzkante mäßen Vorrichtung, die eine mit pulsierendem Strom liegen. gespeiste Flachspule nur auf der der aufgetragenen

Bei den bisher bekannten Auftragsschweißvorrich- Schicht abgewendeten Seite des Bandes aufweist, bestungen ohne Magnetspulen tritt die unerwünschte Er- sere Auftragsschweißungen, d. h. mit einwandfreier scheinung auf, daß der Lichtbogen unter dem Einfluß 5° Oberfläche und von gleichmäßiger Dicke mit nur geder Blaswirkung über die Bandbreite unkontrolliert ringen Einbrandkerben, herstellen lassen, was offenhin und her wandert oder an einem Ende der Ab- bar darauf zurückzuführen ist, daß diese eine Spule schmelzkante stehenbleibt. Beides hat ungleichmäßi- tiefer, d. h. näher am Werkstück, angebracht werden ges Abschmelzen des Bandes sowie Oberflächenfeh- kann, was sich anscheinend günstig auf die Bewegung ler der aufgetragenen Schicht zur Folge. 5<i des Schmelzbades auswirkt. Bei der erfindungsgemä-

Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs ge- ßen Vorrichtung ergibt sich — abgesehen von der nannten Art sind stets zwei Flachspulen vorgesehen, Kosteneinsparung infolge ihres einfacheren Auf* die entweder beide mit Oleichstrom gespeist werden baus — überraschenderweise auch mit einer mit pul- oder von denen die eine mit Gleichstrom und die an- sierendem Strom gespeisten Flachspule allein sowohl dere mit Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz 60 eine Kompensation der Blaswirkung als auch eine gespeist wird. günstige Beeinflussung des Lichtbogens und des

Im erstgenannten Fall sind die beiden Spulen so Schmelzbades. Die günstige Beeinflussung des Lichtgeschaltet und angeordnet, daß das dem Band züge- bogens läßt sich damit erklären, daß wegen der tiefewendete Ende der einen Spule den Nordpol und das ren Anordnung der Flachspule die resultierende dem Band zugewendete Ende der anderen Spule den 65 Kraft des Magnetfeldes am Fußpunkt des Lichtbo-Südpol des Magnetfeldes bildet, das zwischen diesen gens angreift und der Lichtbogen dadurch gestoßen beiden Polen parallel zum Werkstück verläuft. Durch wird. Das Stoßen findet also dort statt, wo der Lichtdiese Anordnung sollte eine Beruhigung des wan- bogen den größten Widerstand gegen eine Verschie-