DE2228701A1

DE2228701A1 - Verfahren und Schweißgerat zum Licht bogenschweißen mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode

Info

Publication number: DE2228701A1
Application number: DE19722228701
Authority: DE
Inventors: Arne Evert Billdal Anderberg (Schweden)
Original assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Current assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Priority date: 1971-06-17
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1972-12-21
Also published as: SE362598B; GB1370217A

Description

PAT ENTA U WALTE Dr. V. BUSSE · DipWng. D. EUHSE · Osnabrück · MöserstrdJe 20-24 , den 12. Juni 1972

VB/Pl

Kjellberg-Esab GmbH, 2228701

SOLINGEN
Postfach 100 763
Beethovenstraße 135-139

Verfahren und Schweissgerät zum Lichtbogenschweissen mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen unter Verwendung einer abschmelzenden oder nicht abschmelzenden Schweisselektrode, bei welchem ein Draht oder Metallstreifen getrennt von der Elektrode in die Schmelzzone des Lichtbogens vorgeschoben wird und während des Vorschubes durch Stromdurchgang vorgewärmt wird. Die qomit bewirkte Vorwärmung des Drahtes oder Streifens ergibt eine Erhöhung der Abschmelzgeschwindigkeit des Drahtes oder Streifens und dadurch auch eine Erhöhung der Schweissgeschwindigkeit.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird der Vorwärmungsstrom von einer besonderen Stromquelle geliefert, deren eine Klemme an ein Kontaktrohr oder ein sonstiges Kontaktglied für den Draht angeschlossen ist, während die andere Klemme mit dem Werkstück verbunden ist. Der Vorwärmungsstrom durchfliesst somit denjenigen Teil des Drahtes, der

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sich zwischen dem Kontaktglied und dem in das Schweissbad hineinragenden Ende des Drahtes erstreckte Bei diesem Verfahren ergeben sich verschiedene Nebenwirkungen oder störende Faktoren, welche die praktische Anwendung des Verfahrens begrenzen. Da der Vorwärmungsstrom aus dem freien Ende des Drahts oder Streifens in das Schweissbad zu fliessen hat, wird sich die Vorwärmung mit den am freien Ende vorliegenden Kontaktbedingungen ändern, die wiederum von mehreren Paktoren abhängig sind«, Ferner ergibt das magnetische PeId des Vorwärmungs stromes eine Ablenkungswirkung auf den Lichtbogen. Dazu kommt, dass der aus dem Ende des Drahtes oder Streifens in das Schmelzbad fliessende Strom in Zusammenwirkung mit den magnetischen Feldern des Schweissstromes und des Vorwärmungsstromes unter Umständen eine unerwünschte Umrührung des Schmelzbades bewirken kann_o Diese Umstände bewirken, dass auf die Wahl der Schwe issparameter und der geometrischen Anordnung des vorgewärmten Drahtes in Bezug auf die Schweisselektrode und das Schweissbad grosse Sorgfalt aufzuwenden ist, was die praktische Nutzbarkeit des Verfahrens sehr beschränkt.

Erfindungsgemäss wird der Vorwärmungsstrom mittels zwei in Abstand voneinander angeordneter Kontaktglieder in den Draht oder Streifen hineingeleitet bzw. vom Draht oder Streifen abgeleitet, sodass lediglich der die beiden Kontaktglieder elektrisch verbindende Teil des Drahtes oder Streifens den Vorwärmungsstrom leitet» Es werden dadurch die beti geschilderten Verfahren bestehenden Schwierigkeiten und Komplikationen vermieden. Die Schweissbedingungen lassen sich in weiten Grenzen frei wählen.

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Die Erfindung umfasst -auch ein Schweissgerät zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bestehend aus einer Torrichtung zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens zwischen einer schmelzbaren oder nicht schmelzbaren Elektrode und einem Werkstück, einer Vorrichtung zur Zufuhr eines von der Elektrode getrennten Drahtes oder MetallStreifens in die Schmelzzone des Lichtbogens, und Mitteln zur Zufuhr eines Vorwärmungsstromes zum Draht oder Streifen. Das erfindungsgemässe Gerät kennzeichnet sich dadurch, dass die Mittel zur Zufuhr des Vorwärmungsstromes aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Kontaktgliedern für den Draht oder Streifen bestehen, die je mit einer Klemme einer Stromquelle verbunden sind.

Die Erfindung soll jetzt an Hand der anliegenden Zeichnung näher erläutert werden_o

Figo 1 und 2 zeigen schematisch je eine Ausführungsform der Erfindung.

Pig. 3 stellt einen Sohnitt nach III-III in der Fig. 2 dar.

Mg. 4 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Pig. 5 ist eine Draufsicht eines Kontaktblocks, welches einen Teil des Gerätes der Pig. 4 darstellt»

Das in Pig. 1 gezeigte Gerät ist mit einem Wolfram-Inertgas-Schweissbrenner versehen, bestehend aus einem im Halter 1 befestigten Wolframelektrode 2 und einer die Elektrode umgebenden Schutzgasdüse 3o Der Halter ist mit der negativen Klemme der οchweiosstromquelle 4 verbunden, deren positive Klemme mit dem Werkstück 5 verbunden ist«, Ein Zusatzdraht

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wird durch eine Vorschubvorrichtung 6 gegen die Schweissstelle vorgeschobene Der Draht passiert durch zwei hintereinander in Abstand voneinander angeordnete Kontaktglieder 8, 9, die je an einer Ausgangsklemme der Sekundärwicklung S eines Transformators 10 angeschlossen sind. Der sich zwischen den Kontaktgliedern erstreckende, stromdurchflossene Drahtabschnitt läuft in einem Führungsrohr 12 aus elektrisch isolierendem, wärmebeständigem Werkstoff· Die Stromstärke und somit die Vorwärmungstemperatur sind mittels des Transformators einstellbare Die Primärwicklung P des Transformators kann z.B_o, wie gezeigt, mit Anzapfungen 11 zum Einstellen der Sekundärspannung versehen sein. Es ist auch z.B. möglich, den Transformator nach Art eines Handschweisstransformators mit einer grossen, regelbaren Reaktanz auszubilden, wobei die Einstellung des Stroms durch der Einstellung der Reaktanz erfolgt.

Das freie Ende des aus dem unteren Kontaktglied 9 heraustretenden Drahtes ragt in die Schmelzzone des Lichtbogens herein· Je nach den vorliegenden Bedingungen wird die Drahtspitze entweder in das Schweissbad hineintauchen oder durch den Lichtbogen geschmolzen werden, bevor sie das Schweissbad erreicht·

Der Transformator 10 kann durch jede andere einstellbare Stromquelle, Z₀B₀ einen Gleichstromgenerator, ersetzt werden.

Figo 2 zeigt ein Gerät zum Unterpulver-Schweissen mit einer durch eine Vorschubvorrichtung 13 vorgeschobenen schmelzbaren Elektrode 22. Die Schweissstromquelle 15 ist mit der einen Klemme an das für die Elektrode vorgesehene Kontaktrohr 14, mit der anderen Klemme an die an der Rückseite der Schweissfuge vorgesehene kupferne Stützschiene 16 angeschlossen. Die

Schweissstelle wird mi"t Sehweisspulver aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter durch ein, bezogen auf die Schweissrichtung, vor dem Kontaktrohr 14 mündendes Zufuhrrohr 19 versorgte Bin Zusatzdraht 21 wird mittels einer zweiten Vorschubvorrichtung 20 in die zwischen den zu verschweissenden Blechen 17» 18 vorhandene V-Naht unter die Spitze der Elektrode 22 hineingeschoben. Die Draht 21 wird durch einen Strom vorgewärmt, der zwischen die beiden an eine regelbare Stromquelle 25 angeschlossenen Kontaktglieder 23, 24 fliesst» Die Spitze des Drahtes 21 schützt die Stützschiene 16 (und die in der Nut 16ader Stützschiene meistens vorgesehene Schweisspulverschicht) vor der Einbrandwirkung des Lichtbogens_o Es ist deshalb möglich, verhältnismässig hohe Lichtbogenstromstärken zu verwenden,. Die Vorwärmung des Drahtes 21 erhöht die Abschmelzgeschwindigkeit des Drahtes 21 und somit auch die Schweissgeschwindigkeit.

Abb. 4 veranschaulicht ein Gerät zum Auftragsschweissen mittels einer streifenförmigen Elektrode 26, welche in bekannter Weise durch eine Vorschubvorrichtung 28 vorgeschoben wird und mit der Schweissstromquelle 30 durch das Kontaktglied 29 in Verbindung steht. Die Schweissstelle wird mit Schweisspulver gedeckt, dass durch vor und hinter dem Kontaktgliede 29 angeordnete Zufuhrdüsen 31 bzw₀ 32 zugeführt wird» Ein zweiter Streifen 33 aus Zusatzwerkstoff wird durch eine Vorschubvorrichtung 34 gegen das Werkstück 27 von der Elektrode 27 vorgeschoben. Der Streifen 27 wird durch einen Strom vorgewärmt, der durch einen Stromkreis von der Stromquelle 35 durch ein Kontaktglied 36, einen in einer Führung 37 aus elektrisch isolierendem, wärmebeständigem Werkstoff verlaufenden Abschnitt des Streifens 33 und ein Kontaktblock 38 zurück an die Strom-

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quelle 35 verläuft. Der Kontaktblock hat eine gekrümmte Kontaktflache, gegen welche der Streifen 33 durch Druckrollen 39 angepresst wird. Die Form und die Lage der gekrümmten Kontaktflache sind derart angepasst, dass die Vorderkante des Streifens am 7/erkstück unter der Elektrode 26 anliegt.

Die Streifen 26 und 33 können z.B. aus austenitischem rostfreiem Stahl bestehen und eine Querschnittsgrösse von 1 x* 60 mm aufweisen.

Der Kontaktblock 33 ist, wie aus Figo 5 ersichtlich, auf der der Kontaktfläche abgewendeten Seite mit senkrecht verlaufenden Kühlflänschen 40 versehen»

Die Vorwärmung des Streifens 33 erlaubt eine Erhöhung der Schweissgeschwindigkeit über die ohne Vorwärmung mögliche Schweissgeschwindigkeit hinaus_o Es ist im allgemeinen vorzuziehen, die Vorschubgeschwindigkeit des vorgewärmten Streifens wenigstens annähernd mit der Schweissgeschwindigkeit übereinstimmen zu lassen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich wertvolle Ergebnisse bereits mit Vorwlirmungstemperaturen in der Höhe von 200 oder 300° 0 erreichen. Im allgemeinen sind aber wesentlich höhere Temperaturen vorzuziehen, damit die Vorteile der Erfindung voll in Geltung treten können. Bei dem Schweissen von Stahl haben sich Vorwärmungstemperatüren in der Höhe von 800° oder 900° C gut bewährto Bei diesen Temperaturen ist es meistens notwendig, für ausreichende Kühlung der! vorderen Kontaktglieder; zu sorgen, damit seine Lebensdauer nicht ku lan*:·', wird ο Bei der in Pig. 4-^l> dargestellten Ann führung·, form 203052/0746

erfolgt die Kühlung durch Konvektion. Gegebenenfalls kann ein Kühlen durch "besondere Kühlmittel, wie Wasser oder Pressluft, vorgesehen werden«.

Es ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, besondere Schaltmittel vorzusehen, welche ein Fliessen des Vorwärmungsstromes nur dann erlauben, wenn der vorzuwärmende Draht oder" Streifen mit der richtigen Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Gemäss einer weiteren Verfeinerung der Erfindung sind Mittel zur selbsttätigen Steuerung des Vorwärmungsstromes in Abhängigkeit von der Vorsohubgeschwindigkeit (oder, umgekehrt, zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Vorwärmungsstrom) in der Weise vorgesehen, dass sich eine im wesentlichen konstante Vorwärmungstemperatur bei allen Vorschubgeschwindigkeiten ergibt.

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Claims

«■s. Ansprüche

t1· ) Verfahren zum Liohtbogenschweissen unter Verwendung einer abschmelzenden oder nicht abschmelzenden Sclwreisselektrode, bei welchem ein Draht oder Metallstreifen getrennt von der Elektrode in die Schmelzzone des Lichtbogens vorgeschoben wird und während des Vorschubs durch Strom— durchgang vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmungsstrom mittels zwei in Abstand voneinander angeordneter Kontaktglieder in den Draht oder Streifen hinein-· geleitet bzw₀ vom Draht oder Streifen abgeleitet wird, sodass lediglich der die beiden Kontaktglieder elektrish verbindende !Teil des Drahts oder Streifens den Vorwärmungsstrom leitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Lichtbogenschweissen von Stahl, dadurch gekennzeichnet _t dass der Draht oder Streifen auf eine Temperatur von 800 bis 900° C vorgewärmt wird,

3e' Sehweissgerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens zwischen einer schmelzbaren oder nicht schmelzbaren Elektrode und einem Werkstück, einer Vorrichtung zur Zufuhr eines von der Elektrode getrennten Drahtes oder Metallstreifens in die Schmelzzone des Lichtbogens, und Mitteln zur Zufuhr eines Vorwärmungsstromes zum Draht oder Streifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zufuhr dts Vorwärmungsstrom·B aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Kontaktglieder^ für den Draht oder Streifen bestehen, die je mit einer Klemme einer Stromquelle vtrbunden sind.

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