DE1965545A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Plasmaschweissen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum PlasmaschweissenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plasmaschweissen.
Das Plasmaschweissverfahren ist bekanntlich ein Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweissen in einem Schutzgas, bei dem
zwischen einer nichtabschmelzenden Elektrode, die z.B. aus einem hochschmelzenden
Metall, insbesondere Wolfram, besteht, und einem Werkstück! ein Lichtbogen aufrechterhalten wird, dessen Plasma durch eine Düse
hindurchgeführt wird.
Auf diese Weise wird ein stark kontrahierter Lichtbogen
mit etwa zylindrischem Querschnitt gebildet, dessen Temperatur erheblich nöher als die des mehr oder weniger kegelig gestalteten Lichtbogen«
ist, der durch das ältere unter der Bezeichnung "Argonaro" be-
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1 ο ;ϊ τ r-. '. τ-
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kannte Verfahren, bei dem eine derartige Düse nicht verwendet wird,
erhalten wird.
Das Plasmaschweissen und die dabei zu verwendende Apparatur wurden u.a. in dem Buch "Plasma Arc Metal-Working Processes" von
Robert L. O'Brien beschrieben, das von der American Welding Societyhe rau3gegeben wurde.
Bei dem bekannten Plasmaschweissverfahren wird das abzuschmelzende
Material in Form eines nichtstromführenden Drahtes, der als Zusatzdraht bezeichnet wird, seitlich in das Lichtbogenplasma eingeführt.
Dieses Schweissverfahren hat bestimmte Vorteile, u.a.,
dass der Einbrand des Werkstückes bei gutem Anfliessen des Metalls auf
ein Mindestmass beschränkt werden kann und das Spritzen geschmolzenen Metalls nur in sehr geringem Masse auftritt.
Dem bekannten Plasmaschweissverfahren haften jedoch auch
bestimmte Nachteile an.
Ein Nachteil besteht darin, dass durch die seitliche Einführung des Zusatzdrahtes Wirbel in dem Schutzgas auftreten, wodurch
darin Luft aufgesaugt wird. Dies beeinträchtigt einen effektiven Gasschutz.
Ein weiterer Nachteil ist der, dass beim seitlichen Einführen
der Zusatzdraht nur über eine Länge etwa gleich dem halben Durchmesser des Plasmalichtbogens der Energie des Lichtbogens auege-Bf.-tzt
wird. Die Eiriführungsgeschwindigkeit des Zusatzdrahtes wird
dadurch herabgesetzt.
Die Erfindung bezweckt, ein Plasmaschweissverfahren zu
das
schaffen, diese Nachteile nicht aufweist.
schaffen, diese Nachteile nicht aufweist.
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Ί Ο ίϊ Γ" ^ Λ ΓΙ
bbOO 'ro
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Die Srfindung bezieht sich auf ein Plasmaschweissverfahren,
bei dem in einen Schutzgas ein Lichtbogen zwischen einer nichtabschmelzenden
Elektrode und einem Werkstück aufrechterhalten \^ird und der
Piasinalichtbogen cmrch eine zwischen der Elektrode und dem Werkstück
angeordnete Düse kontrahiert und ein Draht zum Zuführen von Schweissnaterial
(der Zusfttzdraht) in Lichtbogenplasma zum Schmelzen gebracht
v.irii, dadurcr gekennzeichnet, dass der Zusatzdraht axial in "den Plasraalichtbogen
eingeführt wird.
Durch die axiale Einführung ist der Draht im Vergleich zu f
der seitlichen Einführung über einen grösseren Teil seiner Länge mit
ierc. Plasmalichtbap;en in Kontakt. Dadurch kann unter Beibehaltung der
günstigen Eigenschaften! und zwar ein geringer Einbrand des Werkstückes
und ein gutes Ar:-f lie ssen der Schweisse, schneller Ketall zugeführt und
ab,-;eschmolzen und sonit schneller geschweisst werden. Gaswirbel, die
beim seitlichen Einführen des Zusatzdrahtes im Schutzgas auftreten und die den Gasschutz der Schweisse beeinträchtigen, werden bei dem Verfahren
nach der Erfindung vermieden.
Unter "Plasmaschweissen" ist hier auch das Abschmelzen
vor5 Material in eiae Pona zu verstehen.
Nach -iiner Ausführungsform der Erfindung· wirä die axiale
Einführ-ung -;es Zaf-atzdrahtes dadurch ersielt, dass eine rohrförnige
Elektrode arigew--rs*it ηηί der Draht ^ektrisoh isoliert aurch "Ii öse Elektrode
eingeführt ;:ird (Pig. 1).
1b;fJi einer anderen Attrrffihrunge^orm do*- Erfindung wird die
!elektrode ausf;er;-'ilb 'ier Mittellinie Of r Düse angeordnet. Dabei wird
der Plasmalioht« v^eri in dem Raum zwischen der Slektcpqde und der Dür;e
ir. Ri'uitung auf »iif;Kf I-Uttelldnie »bgeljogen. Der. Zusat-zdraht kann nun
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frei längs der Elektrode und durch die Düse axial in das Lichtbogenplasma
eingeführt werden (Fig. 2).
Beim Durchführen des Verfahrens kann, wie dies beim Plasmaschweissen
üblich ist, zum Erhalten eines ausreichenden Schutzes des geschmolzenen Metalls rings um die Düse ein Gas eingeführt werden,
dessen Zusammensetzung von der des Plasmagases verschieden sein kann. Ausserdem fördert eine derartige Gasströmung die durch Anwendung der
Düse erhaltene Lichtbogenkonzentration.
Zum erhöhen der Abschmelzgeschwindigkeit des Schweissmaterials
können nehrere Elektroden in der Düse angeordnet werden und können durch gesonderte Plasmaöffnungen gleichzeitig mehrere Lichtbogen
aufrechterhalten werden, während in das Plasma jedes dieser Lichtbogen
ein Draht aus Schweissrnaterial axial eingeführt und abgeschmolzen
werden kann. Diese ^assnahme ist besonders vorteilhaft beim Aufbringen
von IJeberzügen und beim Abschmelzen von Material in eine Form.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Torrichtung
zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens zum Plasmaschweissen
mit einer nichtabschmelzenden Elektrode und einer Plasmadüse, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mittellinie der Elektrode mit der Mittellinie der Düse zusammenfällt, dass die Elektrode mit einer axialen Bohrung
mit einem elektrisch isolierenden Innenbelag versehen ist, und dass
Kittel zum Einführen eines Susatzdrahtes durch diese Bohrung vorgesehen sind.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum Durchführen des erfindurigsgemästsen Verfahrens zum Plasmaschweissen
mit einer nichtabschmelzenden Elektrode und ^iner Plasmadüse, dadurch
gekennzeichnet, dass die Elektrode ausserhalb der Mittellinie der Pias-
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naöffnung der Düse angeordnet ist und das Mittel vorgesehen sind, mit
deren Hilfe ein Zusatzdraht frei längs der Elektrode durch die Mitte der Oeffnung der Düse eingeführt werden kann.
Die axiale Einführung des Zusatzdrahtes hat den grcssen
Vorteil, dass die Vorrichtungen gedrängter als bei der seitlichen Einführung aufgebaut werden können.
Bei den Plasmaschweissvorrichtungen nach der Erfindung
können die Elektrode unr. die Plasmadüse mit an sich bekannten Mitteln, z.B. Wasserkühlung, verseilen sein. Auch können bekanntlich in der Düse ä
gesonderte Oeffnungen seitlich der Plasmaöf fnung ar-ge br acht sein. Die
■-iuerrichnittsform des Plasrcalichtbogens kann dann durch aus diesen Oeff-
::ungen ausströmendes Plasnagas beeinfltisst werden. Die Gestalt des
Plasnilichfbogens kann auch durch die Form der Plasmaöffnung beeinflusst
werden. Ferner kann, wie bereits bekannt ist, die Düse noch von einer zusätzlichen Zuführleitung für Gas zum Schützen der Schweisse
umgeben sein.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Elektrode ausHerhalb der Mittellinie der Plasmaöffnung angeordnet ist,
kann es wichtig sein, dass Mittel zum Einstellen des Abstandes zwischen
der Elektrode und der Plasriaöf fnung der Düse vorhanden sind, "Bei den
üblichen Durchmessern der Elektrode, der Düse und des Zusatzdrahtes
int eine Einstellbarkeit über Abstände von einigen Millimetern ausreichend
.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Elektroden zum Erhalten einer befriedigenden Kühlung aus
eine'm -gut wärmeleitenden Metall, z.B. Kupfer, und wird das vom Lichtbogen
zu belastende Ende aus einem hochschmel/.enden Metall hergestellt,
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Der gut wärmeleitende Teil der Elektrode, der auch als Elektrodenhalter
bezeichnet werden könnte, kann ferner mit Mitteln zur Wasserkühlung
versehen sein.
Der die eigentliche Elektrode bildende hochschmelzende
Teil kann bei den oben beschriebenen Vorrichtungen die Form eines Rohren
bzw, eines Stiftes aufweisen und gut leitend mit dem Halter verbunden
werden. Ein ausreichender elektrischer und thermischer Kontakt zwischen den Teilen kann ausser durch Schweissen oder Löten auch durch eine
Schrauben- oder Klemmenverbindung hergestellt werden.
Die Düse kann, wie üblich, mit Mitteln zur Wasserkühlung versehen sein. Die Plasmaöffnung in der Düse hat im allgemeinen die
Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 0,5 - 1 cm und einer
Höhe von etwa 0,5 cm. Im Betrieb ist die kleine Wandoberfläche dieser
Oeffnung intensiv der Wärme des Lichtbogenplasmas ausgesetzt, so dass trotz der Anwendung von Kühlung Beschädigung auftreten kann. In diesem
Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Plasmaöffnung und gegebenenfalls
weitere Gasdurchlassöffnungen in einem gesonderten Nippel angebracht
werden, der in der Düse z.B. mittels einer Schraubenverbindung
befestigt ist.
Die Vorrichtungen nach der Erfindung können zum Erhöhen der Abschnelzkapazität von Schweissmaterial mit mehreren Elektroden
versehen Stjin, die gesonderten Plasma??ffnungen in der· Düse entsprechen.
Bei den Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen eine
rohrförmige Elektrode oder ein rohrförmiger Elektrodenhalter verwendet
wird, sind diese Teile mit einem elektrisch isolierenden Innenbelag aus hochschmelzendera Material versehen, das eine hohe BestSndigkeit
gegen Temperaturänderungen hat. Zu diesem Zweck eignen sich besonders
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gut ^uarz und Aluminiumoxyä.
Der Lichtbogen kann mit Hilfe einer Hochfrequenzfunkenentladung
zwischen der Elektrode und dem Werkstück oder durch eine Hilfsentladung zwischen der Elektrode und der Innenseite der Düse ge~
zündet werden.
Der Lichtbogen wird in einem nichtoxydierenden Gas aufrechterhalten.
In eier Praxis werden zu diesem Zweck mit Rücksicht auf die Oxydierbarkeit der hochschmelzenden Metalle, aus denen die Elektroden
bestehen, inerte Gase, wie Argon und Helium, oder Gemische diesar Gase verwendet.
In der Wahl des Gases zum Schützen der Schweissstelle ist man weniger beschi'änkt. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der
Werkstücke eignen sich zu diesem Zweck neber, den Edelgasen auch andere
beim Schweissen ir. Schutzgas verwendete Gase, z.B. CO , und Gasgemische,
z.B. 95 »,a A + 5 % O2, 90 ^ A + 10 i» He, 80 c/o A + 5 1>
O3 + 15 % CO3 und
89 A + 6 c,<
> GO2 + 5 '.-. O2.
Di& Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der im Querschnitt schematisch zwei Vorrichtungen zum Flasmapc.-iwc-issen nach der Erfindung dargestellt sind.
In Fi ,. 1 bezeichnet 1 eine nichtabschmelzende rohrf^'rnige
Elektrode, "ie nit einem elektrisch isolierenden Innenbelag 2 aus iuarz
versehen ist. Durch diese Elektrode kann ein Zusatzdraht 3 hindurchgeführt
wenden.
I)io Elektrode 1 ist mit Hilfe des Isolierstückes 4 in der
Düse 5 rentiert, hie Üuse ist mit einem Hohlraum 6 zur Wasserkühlung
und einer Zufuhr 7 und ^iner Abfuhr 8 für Kühlwasser versehen. Ferner
Ij;t an dur Liüfie rj einn Zufuhr ') i'ur dar» PlaRnagas befestigt.
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Die Düse ist ferner von einem zylindrischen Rohr 10 mit einer Zufuhr 11 für Schutzgas umgeben. Das Ganze ist über dem Werkstück
12 angeordnet und kann über die zu schweissende Oberfläche bewegt
werden. Das Werkstück 12 und die Elektrode 1 sind mit der Stromquelle
13 verbunden. Dabei wird die Elektrode vorzugsweise an die negative
Klemme angeschlossen.
Mit Hilfe einer Hochfrequenzentladung kann zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 12 eine Lichtbogenentladung eingeleitet
werden, die von der Stromquelle I3 aufrechterhalten wird.
Das Lichtbogenplasraa I4 wird durch die Oeffnung 15 zu
einer etwa zylindrischen Form kontrahiert. Der Zusatzdraht 3 wird über
einen verhältnismässig grossen Teil seiner Länge dem Lichtbogen ausgesetzt.
Mit 16 ist in der Figur ein am Ende des Zusatzdrahtes 3 gebildete
geschmolzene Schweissmaterialtropfen bezeichnet, während die erhaltene
Schweisse mit 17 bezeichnet ist.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Plasmaschweissvorrichtung
nach der Erfindung, die sich von der nach Fig. 1 nur darin unterscheidet, dass die Elektrode eine abweichende Form hat.
Biese Elektrode ist aus einem rohrförmigen Kupferhalter
1B mit einem isolierenden Innenbelag 19 aus Aluminiumoxyd aufgebaut.
An diesem Halter ist ein Elektrodenstift 20 aus Wolfram befestigt.
Die übrigen Teile der Anordnung, die denen der Anordnung der Fig. 1 völlig entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
Der zwischen dem Elektrodenstift 20 und dem Werkstück 12
aufrechterhaltene Lichtbogen besteht aus einem kegeligen Teil 21, der
in einen zylindrischen Teil 22 übergeht. Der Zusatzdraht ? kann in
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diesem Falle frei längs des Elektrodenstifts 20 axial in das Lichtbogenplasma
eingeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Ergebnisse einiger durchgeführten Schweissungen näher erläutert.
In allen Fällen hatte die Plasmaöffnung in der Düse die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Hb'he von
5 mm. Die Ausstrb*mungso*ffnung der Umhüllung für die Schutzgaszufuhr
hatte einen Durchmesser von 50 mm. Die Elektrode war stets mit der
negativen Klemme einer Gleichstromquelle verbunden. Insofern der ™
Schweissvorgang mit einer Vorrichtung nach Fig. 2 durchgeführt wurde,
betrug dabei der Abstand zwischen der Mittellinie der Elektrode und der Mittellinie der Düse 5 mm.
Die übrigen Bedingungej^fund Daten sind in der nachstehenden
Tabelle zusammengefasst.
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Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Fig. 1 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | |
Werks tuckzu sammen- setzung |
St. 37 | St. 37 | St. 37 | , V 60e | 18 Gr 8 Ni 74 Pe | Wolfram |
Werkstückdicke in mm | 13 | 10 | 4 | Λ-ö XTJ1LIX1SAXl U ■ 1,6 Mn 0,8 Si 2,6 GaCO 0,1 CaP2 Rest Pe |
2 | 1,5 |
Vorriehtung | Fig. 2 | Pig. 2 | 1,6 | Pig. 2 | Fig. 2 | |
Sehveissform | Auftrags- » schweissuns |
V 60" | A | ununterbrochenes I |
Auftrags- | |
!Drahtzusammensetzung | 1,6 Kn 0,8 Si Rest Pe |
1,6 Mn 0,8 Si Rest Pe |
6 | 18 Cr 8 Ni 74 Pe | Molybdän | |
Draht durchmesser in min | 0,9 | 0,9 | CO2 | 0,8 | 0,5 | |
Plasmagas | A | A | 25 | A | A | |
Plasmazufuhr in l/mm | ί | 6 | 190 | 6 | 6 | |
Sohutzgae | ' 89 A eSCOg 50g | S?l 6CO2 50g | 9OA 10Hg | He | ||
Zufuhr in 1/ain. | 50 · | 30 | 1 | 30 | 30 | |
Sohwelsatroa in A. | 200 | 200 | 20 | 110 | 170 | |
Sohweieepannung In 7 | 27 | 25 | 30 | 23 | 25 | |
Anzahl Sehweiss- gSnge |
1 | 3 | 0,5 | 1 | 1 | |
Sohweis&gescnwindigkeit in ca/min. |
25 | 20 | 30 | 20 | ||
Abs chnel'z geschwindig keit des Schweiss- drahts in g/min. |
38 | 21 | 16 | 11,5 | ||
Einbrand in mm. | 0,1 | 0,5 | 1 | 0,1 |
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Na ok ien oben angefüjincteii Beispielen wurde stets eine
befriedigende Ihirahsckweissung mad ein sauberes Aussehen der Schweisse
erhalten. " '
Zur Illustrierung dear mach der Erfindung erzielten Verbesserung
sei noch erwähnt, dass "bei seitlicher Einführung des Draht-es
in das Lichtbogenplasina unter iiforigeQs gleichen Bedingungen wie nach
den Beispielen 1 und 5 die Abschmelzgesdhwindigkeit des Metalls 12 bzw.
7 G/min- betrug·. Baraas ist ersielrftlicii, dass nach der Erfindung in
den erwähnten Fallen die pro Minute abgesehmolzene Metallmenge mehr
als 200 /i bzw. etwa 65 /i grosser war·. ™
Die Erfindung kann auch angewandt werden, wenn Gusstücke
dadurch hergestellt werden, dass das in Form eines Drahtes dem Lichtbogen
zugeführte Material in eine üfema angeschmolzen·.wird.
Zu diesem Zweck wird z.B., wie in Fig. 3 schematisch im
(■tUerschnitt dargestellt ist, eine wassergekühlte zylindrische Form 2J
a-as Kupfer mit einem Innendurchmesser vaii 9 ra^i und einer Höhe von 15.
Tim in einer Entfernung von 10 mim unter der Düse 24 einer Vorrichtung
nach Fig. 2 angeordnet.
Zwischen der Volfrapslektrode 25 und der zylindrischen
Forsa 2$ wird in ei.ner ArgonstrSraiaiig "yen 6 l/min ein Lichtbogen 26
aufrechterhalten, während Helium mit- einer Zufuhrgeschwindigkeit von
50 i/nin als weiteres Schutzgas rings um den Lichtbogen geführt wird
(in der Figur nicbt dargestellt). Ein Wolframdraht 27 mit einer Dicke
von 1 van wird.axial in das LichttoogeELplasiaa eingeführt.
Bei einem Strom von 1"jf5 A- ^nd einer Lichtbogenspannung
von 55 V wurden Jü g Wolfram Ρ*"β Anrate in der zylindrischen Form 23
a bge schmolz en» wodurch ein homogenes, 'äicktes und oxydfreies Wolfram-
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gusstück erhalten wurde.
Bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens
und der Vorrichtung nach der Erfindung ist ein nichtstromführender Zusatzdraht verwendet. In diesen Fällen wird der Zusatzdraht durch den
Plasmalichtbogen hindurchgeführt, der zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und dem Werkstück aufrechterhalten wird. Die zum Abschmelzen
des Zusatzdrahtes erforderliche Energie wird völlig von diesem Lichtbogen
geliefert.
Ss wurde nun gefunden, dass bei einer besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der ein stromführender Zusatzdraht angewandt wird, noch bestimmte Vorteile erhalten
werden. Zu diesem Zweck wird der Zusatzdraht auch mit einer Stromquelle verbunden. Diese Stromquelle kann eine gesonderte Stromquelle sein.
Auch kann der Zusatzdraht mit der Stromquelle verbunden werden, von der der Lichtbogen zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und dem Werkstück
aufrechterhalten wird. In diesem Fa.lle soll zur Begrenzung des
Stromes in den Kreis ein Widerstand aufgenommen werden. Der Zusatzdraht
und die nichtabsclmelzende Elektrode sollen derart angeschlossen v/erden, dass der elektrische Strom durch diese beiden Teile in der
gleichen Richtung fIi esst. Jedoch ist die Isolierung des Schweissdrahtes
nicht immer erforderlich.
Es stellt sich heraus, dass sich der Lichtbogen bei der
Ausführungsform mit einem stromführenden Zusatzdraht noch stärker als bei der Ausführungsform mit einen nichtstromführenden Zusatzdraht rings
um den Zusatzdraht konzentriert, oder in anderen Worten: Es tritt eine zusätzliche Kontraktion des Lichtbogenplasmas auf, Der Zusatzdraht
liegt dadurch stets in der Achse des Lichtbogens. Dadurch ist bei dem
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Verfahren, bei dem ein stromführender Zusatzdraht verwendet wird, die
Wärmeübertragung von dem Lichtbogen auf den Zusatzdraht noch besser als bei dem Verfahren, bei dem ein nichtstromführender Zusatzdraht verwendet
wird.
Das Verfahren mit einem stromführenden Zusatzdraht kann z.B. mit den in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen durchgeführt
werden, wobei dann Mittel vorhanden sein müssen, mit deren Hilfe dem Zusatzdraht Strom zugeführt werden kann.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 kann diese Stromzufuhr derart bewirkt werden, dass in dem Raum zwischen dem Zusatzdraht 3
und dem isolierenden Innenbelag 19 ein rohrförmiges Kontaktglied angeordnet
wird, das über einen Widerstand mit der Stromquelle 13 "verbunden wird.
Schweissversuche, bei denen flache Auftragsschweissungen
angebracht wurden, haben nachgewiesen, dass bei dem Verfahren mit einem stromführenden Zusatzdraht die Einbrenntiefe der Schweisse in
das Werkstück und die Breite der Schweisse im wesentlichen durch die
Stromstärke des zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und dem
Weckstück aufrechterhaltenen Lichtbogens bestimmt wird. Bei grb'sserer i
Stromstärke nimmt die Breite der Schweisse verhältnismässig stärker alfj die Einbrenntiefe au. Der Strom durch den Zusatzdraht beeinflusst
insbesondere difi Abschmelzgeschwindigkeit. Bei erhöhung des Stromes
durch den Zusatzdraht wird, bei konstant gehaltenem Strom durch die nichtabnchmelzende Elektrode, eine schmälere und höhere Raupe erhalten.
Bei Erhöhung durch die nichtabschmelzende Elektrode wird, bei konstant gehaltenem Strom durch den Zusatzdraht, eine breitere und niedrigere
Raupe erhalten. Der Strom durch den Zusatzdraht beeinflusst auch die
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Einbrenntiefe, insbesondere in der Mitte der Schweisse; bei grosserem
Strom nimmt diese Einbrenntiefe zu. Der Querschnitt einer flachen Auftragsschweissung
weist im allgemeinen in der Mitte einen grosseren Einbrand als an den Rändern auf. Die Einbrenntiefe im Werkstück und
die Abschmelzgeschwindigkeit sind aber gegenseitig in geringerem Masse
abhängig als beim üblichen Metall—Inert—Schweissen (MIG-Schweissen).
Das vorliegende Verfahren hat viele Anwendungsaioglich—
keiten. So wurden z.B. Schweissverbindungen zwischen Platten aus Fluss'tahl
hergestellt. Es wurden Platten nit einer Dicke von 10 übh und auch
Platten mit einer Dicke von 2 nun miteinander verschweisst. Im ernsteren Falle wurden die Platten zu einer V-Naht von 60° vorbearbeitet. Es wurde
mit einer Vurzelöffnung von 1 mm geschweisst» Der Schwe iss Vorgang wurde
mit einer Vorrichtung nach Fig. 2 durchgeführt, Als Zusatzdraht wurde ein Eisendraht mit einem Durchmesser von 0,9 min verwendet, der 1,6 Gew.
fo Mangan und 0,8 Gew. cfo Silizium enthielt. Die Stromstarke ira Zusatzdraht
war 100 A und die Stromstärke in der niehtabschraelzendee (Wolfram)
Elektrode war 195 A. Die Spannung zwischen dem Zusatzdraht und dem
Werkstück war 20 V und die Spannung zwischen der nichtafeschmelzenden
Elektrode und dem Werkstück 29 V. Der Zusatzdraht und die nicfotabschmelzende
Elektrode waren mit der negativen Klemme und das WerkstHek war
mit der positiven Klemme der Stromquelle verbunden. Als Plasmagas wurde
Argon in einer Menge von 5 l/min und als weiteres Schutzgas wurde ein Gemisch aus 80 Vol. °/ί A, 20 Vol. $>
GO in einer Menge von )S l/min verwendet.
Die Plasmacffnung hatte einen Durchmesser von "J nun und die
Schweissgeschwindigkeit betrug 20 cm/min; die Abschmelz^eschwindigkeit
betrug 78 g/min. Die V-Naht wurde in einem einzigen Setiweissgang ausgefüllt.
Die Durchschweissung war befriedigendj die Durchraischung mit
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I 3bOO4J dem Plattenmaterial war gering.
Die Platten mit einer Dicke von 2 mm wurden unter praktisch
den gleichen "Bedingungen miteinander verbunden. Die Schweissgesehvindigkeit
hetx'ug in diesem Falle 153 cm/min. Es wurde in einer
I-Naht mit einer Wurzelöffnung von 1,5 mm gesohweisst. Die Durch- '
mischung der Schweisse mit dem Werkstück war auch in diesem Falle
gering; etwa 14 ;-ä ser Gesamtschweisse rührte von derc V/erkstück her.
Beiaj Scnweissen wurde Spritzen völlig vermieden.
KetalIe mit einem hohen Schmelzpunkt, wie Molybdän und
Wolfram, können „-rleichfalls durch dieses Verfahren geschweisst werden.
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BAO OBIQtNAi.
Claims (3)
- Verfahren zum Flasmaschweissen, bei dem in einem Schutzgas ein Lichtbogen zwischen einer nichtabschmelzenden Elektrode und einem Verkstück aufrechterhalten und der Plasmalichtbogen durch eine Düse kontrahiert wird, während ein Zusatzdraht im Lichtbogenplasma zum Schmelzen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzdraht axial in den Plasmalichtbogen eingeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzdraht durch eine auf der Innenseite elektrisch isolierte rchrfcrmige Elektrode eingeführt wird,
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode ausserhalb der Mittellinie der Plasmaöffnung der Düse angeordnet ist und der Zusatzdraht frei längs der Elektrode durch die Mitte der Plasmaöffnung axial in den Plasmaliohtbogen.·. eingeführt wird.4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektroden in der Düse angeordnet v/erden, dass durch gesonderte Plasmaöffnungen mehrere Lichtbogen aufrechterhalten werden und dass in das Plasma jedes dieser Lichtbogen ein Drg.ht aus Schweisswaterial axial eingeführt und abgeschmolzen wird.5. Verfahren nach einem ode·" mehereren der %'orangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzdraht Ftromführend ist und .iasn auch zwischen dem Zusatzdraht und dem Werkstück ein Lichtbogen aufrechterhalten wird,6. Vorrichtung zum Plasmaschweissen mit einer nichtabschmelzenden Elektrode und einer Düse für den FIpsnalichtbogen zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine rohrförmige Elektrode in0 0 9836/1180BAD ORIGINAL-17- PHET. 3770 C.I a b ο ο' :■ οder Mittellinie der Plasmaöffnung der Düse angeordnet ist und dass diese Elektrode mit einer axialen Bohrung mit einem elektrisch isolierenden Innenbelag und mit Mitteln zum Einführen eines Zusatzdrahtes durch diese Bohrung und durch die Mitte der Plasmaöffnung der Düse versehen ist.7. Torrichtung zum Plasmaschweissen mit einer nichtabschmel·* zenden Elektrode und einer Plasmadüse gum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode ausserhalb der Mittellinie der Plasmaöffnung der Düse angeordnet ist und dass Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe Λ ein Zusatzdraht frei längs der Elektrode durch die Mitte der Plasinaöf'fnung eingeführt werden kann.8. Vorrichtung zum Plasmaschweissen mit einer nichtabschmelzenden Elektrode und einer Plasmadüse zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5>-dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens zwischen dem Zusatzdraht und dem Werkstück vorgesehen sind.r), Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8,dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Einstellen des Abstandes zwischen der Elektrode und der Plasmaöffnung in der Düse vorhanden sind.10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode au3 einem Teil aus einem gut wärmeleitenden Metall und einem vom Lichtbogen zu belastenden Ende aus einem hochschmelzenden Metall besteht.11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass der hochschmelzende Teil am Ende der Elektrode ringförmig ist.009836/1 180
BAD ORtGfNAC-18- PHiI. 3770 G.3 b C O 4 O12, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass der hochscnmelsseiiäe Teil am Ende der Elektrode die Form eines Stiftes aufweist.13· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 "bis12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaöffraang in einem lösbaren
Nippel angebracht ist, der in der Düse befestigt ist.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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