DE2711037A1

DE2711037A1 - Schweissverfahren und -einrichtung zum schweissen mit schmaler schweissfuge

Info

Publication number: DE2711037A1
Application number: DE19772711037
Authority: DE
Inventors: Isano Asano
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1977-09-22
Also published as: US4188526A; FR2366091A1; FR2366091B1; DE2711037C2; FR2345259B1; FR2345259A1; US4254322A

Description

Schwelfiverfahren und -einrichtung zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge

Sie Erfindung bezieht sich auf ein Schweißverfahren und eine Schweißeinrichtung zum Schweißen mit schmaler Schweiß· fuge, wobei zwei Metallstücke einander so gegenüberliegen, daß zwischen ihnen eine Schweißfuge gebildet ist, und eine nackte bzw· blanke Schweißelektrode aus einer am Ende eines Elektrodenrohrs ausgebildeten Kontaktspitze in die Schweißfuge vorgeschoben wird; unter einem Schutzgas oder in einem Flußmittel wird ein Lichtbogen erzeugt und die Schweißelektrode mit den Flächen der zu verbindenden Metallstücke verschmolzen,

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Es wurde bereits vorgeschlagen, bei einem MIG-Schweißverfahren für dicke Stahlplatten mit einer zwischen deren gegenüberliegenden Flächen definierten schmalen Schweißfuge einer Schweißelektrode mit kleinem Durchmesser eine Elastizität zu verleihen, die ein Biegen der Elektrode bewirkt; dann wird zuerst die Wandfläche auf einer Seite der Schweißfuge und danach die andere Wandfläche geschweißt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Kontaktspitze des in die Schweißfuge eingeführten Elektrodenrohrs zu stark verbraucht wird; der während des Schweißens einer Wand der Schweißfuge auf der einen Seite erzeugte Lichtbogen bewegt sich nicht hin und her, wodurch keine genügende Einbrandtiefe erhalten wird, jedoch Warmrisse entstehen; ferner ergibt sich eine unerwünschte Stabilität oder Beständigkeit beim Vorschub der Schweißelektrode. Im Gegensatz dazu wurde ferner bereits vorgeschlagen (JA-Patentveröffentlichung Sho50-20031), die Spitze einer Schweißelektrode in Schwingungen zu versetzen bzw. hin- und herzubewegen. Dieser Vorschlag bringt jedoch keine Lösung des Problems, da eine Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen des ganzen Elektrodenrohrs in der Schweißfuge vorgesehen sein müßte, was beim Schweißen mit schmaler Schweißfuge ungeeignet ist. Bei einem weiteren Vorschlag (JA-Patentveröffentlichtung Sho49-17946) wird die Schweißelektrode elastisch gemacht, so daß sie bereits vor ihrer Verwendung zum Biegen in eine bestimmte Richtung neigt, und dann wird sie um eine Schwingplatte gewickelt, während diese um die Vorschubachse der Schweißelektrode durch einen vorgegebenen Winkel schwingt und gedreht wird, wodurch die in die Schweißfuge zugeführte Schweißelektrodenspitze hin-

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und herbewegbar ist. Bei diesem Vorschlag ergibt sich jedoch das Problem, daß die Biege- und Vorschubeinheit für die Schweißelektrode groß ist und die unerwünschte Beständigkeit des Schweißelektrodenvorschubs resultiert; da zwischen dem Schweißelektrodenvorrat und der Stelle, an der der Lichtbogen gezogen wird, verschiedene Vorrichtungen angeordnet werden müssen, ist die Schweißrichtung aufgrund der Tendenz der Schweißelektrode zum Biegen nicht umkehrbar.

Die folgenden Schutzgasschweißverfahren sind beim MIG-Schweißen mit schmaler Schweißfuge anwendbar:

(a) Eine Gasdüse wird außerhalb der Schweißfuge angeordnet, so daß das Schutzgas durch die Gasdüse auf die Schweißzone geblasen wird und diese dadurch gegen die Atmosphäre abdeckt.

(b) Eine ein Elektrodenrohr umgebende Gasdüse wird in die Schweißfuge eingeführt und deckt die Schweißzone gegen die Atmosphäre ab.

(c) Zusätzlich zum Einblasen von Gas durch eine Düsenspitze entsprechend (b) wird Gas aus einer Seitenöffnung in eine Gasdüse eingeblasen.

(d) Ein erstes Schutzgas wird in eine Schweißzone durch einen Durchlaß eingeblasen, der parallel zum Führungsweg der Schweißelektrode verläuft, und ein zweites Schutzgas wird von einer außerhalb der Schweißfuge liegenden Fläche eingeblasen.

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Bei den Verfahren (a) und (d) wird das Schutzgas von außerhalb der Schweißfuge eingeblasen, so daß in bezug auf die Dicke der zu verbindenden Metallstücke eine Beschränkung besteht. Bei den Verfahren (b) und (c) wird eine die Schweißelektrode umgebende Gasdüse in die Schweißfuge eingeführt, so daß sich in bezug auf die Breite der Schweißfuge, die Ja reduziert werden soll, eine Beschränkung ergibt.

Bisher sind verschiedene Schweißverfahren dieser Art in Japan bekanntgeworden. Eines davon ist z. B. das Batteile-Verfahren, das in den Vereinigten Staaten im Batteile Memorial Institute entwickelt wurde. Viele Schweißverfahren dieser Art verwenden ein Elektrodenrohr zum Führen der Schweißelektrode in die Schweißfuge außer im Pail von mit hohen Strömen arbeitenden MIG-Schweißverfahren, bei denen eine Schweißelektrode mit großem Durchmesser verwendet wird. Der Schweißdrahtdurchmesser beträgt etwa 1 mm, und es wird ein Schweißstrom gewählt, der einem kritischen Wert angenähert ist, der zum Sprühübergang geschmolzener Metalltröpfchen erforderlich ist; dabei werden notwendigerweise Metallspritzer gebildet, die vom Lichtbogen oder einem Krater abspritzende Schlacke oder geschmolzene Tröpfchen sind. Diese Metallspritzer haften an der Spitze des Elektrodenrohrs oder an der Einblasöffnung der Düse und haben nachteilige Auswirkungen auf die Schweißnahteigenschaften. Außerdem ist der zu verwendende Schweißstrom auf einen einem kritischen Strom angenäherten Wert

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beschränkt, so daß der erzielte Werkstofftropfenübergang nicht zum Schweißen in allen Schweißlagen geeignet ist.

Wenn ein MIG- oder WIG-Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge angewandt werden, ergeben sich die gleichen Nachteile wie bei anderen Schweißverfahren, z. B. ungenügendes Durchschweißen in das Grundmetall, Fehlstellen, Schlackeneinschlüsse, ungenügende Einbrandtiefe in eine darunterliegende Lage oder in die Unterraupe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schweißverfahrens zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden, das insbesondere das Auftreten von Metallspritzern verhindert, das Schweißen in allen Schweißlagen erlaubt und beim MIG-Schweißen die Schweißzone wirksam gegen die Atmosphäre abdeckt. Ferner soll bei diesem Verfahren und einer zu dessen Durchführung dienenden Schweißeinrichtung das Schutzgas nicht nur zum Abdecken des Lichtbogens gegen die Atmosphäre, sondern auch zum beabsichtigten Ändern der Form des Schmelzbads genutzt werden, wodurch beim MIG- und WIG-Schweißen mit schmaler Schweißfuge Schweißfehler vermieden werden. Ferner wird eine Schweißeinrichtung zur Durchführung des Schweißverfahrens mit schmaler Schweißfuge geschaffen, bei der ein

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Schweißelektrodendurchgang vorgesehen ist, längs dem die Schweißelektrode in einer zur Achse von Elektrodenzugrollen im wesentlichen parallelen Richtung oder in einer zu einer die beiden Achsen der Zugrollen einschließenden Ebene senkrechten Richtung vorgeschoben werden kann.

Durch die Erfindung wird also ein Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge angegeben, bei dem eine nackte Schweißelektrode in eine zwischen den gegenüberliegenden Flächen von zwei Metallstücken gebildete Schweißfuge zugeführt und in der Schweißfuge ein Lichtbogen erzeugt wird. Dabei erfährt die Schweißelektrode eine wellenförmige plastische Verformung, bevor sie in eine in einer Kontaktspitze ausgebildete Düsenöffnung vorgeschoben wird, und dann wird die Schweißelektrode unter Aufrechterhaltung ihrer eine Hin- und Herbewegung bewirkenden Elastizität in die Düsenöffnung geführt, so daß die durch den Düsenausgang vorgeschobene Schweißelektrodenspitze automatisch zwischen den gegenüberliegenden Flächen der zu verbindenden Metallstücke hin- und hergeht, wobei die Spitze abwechselnd aufeinanderfolgend in entgegengesetzte Richtungen gerichtet ist entsprechend ihrer Hin- und Herbewegung während des Elektrodenvorschubs und des Fortgangs des Schweißens. Ferner wird eine Schweißeinrichtung zur Durchführung des Schweißverfahrens zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge angegeben.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Perspektivansicht der Einrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des Schweißverfahrens nach der Erfindung ;

Fig. 2A in Längsrichtung einen Querschnitt durch ein Kontaktrohr bzw. eine Elektrodenumhüllung;

Fig. 2B einen Querschnitt B-B nach Fig. 2A;

Fig. 3A Querschnitte B-B nach Fig. 2, die die geobis 3C metrischen Pendelorte eines Lichtbogens veranschaulichen;

Fig. 4 in Längsrichtung einen Querschnitt durch

eine Düse, die bei dem MIG-Schweißverfahren mit schmaler Schweißfuge nach der Erfindung angewandt wird;

Fig. 5 einen Querschnitt V-V nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Perspektivansicht der gesamten Einrichtung nach der Erfindung;

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Fig. 7 teilweise gebrochen einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, die eine Schweißelektrode elastisch macht, so daß sie zum Biegen tendiert;

Fig. 8 einen Querschnitt VIII-VIII nach Fig. 7;

Fig. 9 eine Perspektivansicht des Aufbaus der Einrichtung zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Schweißdüse sowie die Bildung einer wellenförmigen Schweißelektrode und eine Verschiebung der Schweißelektrodenspitze;

Fig. 11 Querschnittsansichten XI-XI nach Fig. 10, und 12 die die Beziehungen zwischen einer Schweißraupe und Düsenöffnungen zeigen;

Fig. 13 eine größere Seitenansicht eines gewölbten Rohrs einer Schweißelektrodenvorschubvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 14 eine Darstellung einer auf einen Werkstofftropfen wirkenden Kraft;

Fig. 15 eine erläuternde Darstellung eines Werkstoff tropf ens ;

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Fig. 16 eine erläuternde Darstellung, die eine Übergangsphase eines Werkstofftropfens von der Elektrodenspitze auf ein Grundmetall zeigt;

Fig. 17 den Verlauf eines Impulsstroms bzw. einer elektromagnetischen Einschnürkraft bzw. eines Trennungszustande eines geschmolzenen Metalls;

Pig, 18 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer bei der Erfindung zu verwendenden Stromversorgungsschaltung;

Pig. 19 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Stromversorgungsschaltung;

Fig. 20 Querschnittsansichten von Schweißnähten, die durch Lichtbogen-Kurzschlußschweißen bzw. Impulslichtbogenschweißen bzw. Sprühlichtbogenschweißen gebildet sind;

Fig. 21 einen Querschnitt durch eine bekannte

Schweißeinrichtung und eine Schweißraupe, die mittels eines bekannten Schweißverfahrens mit schmaler Schweißfuge hergestellt wurde;

Fig. 22 einen Querschnitt durch die Schweißraupe nach Fig. 21;

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Fig. 23 einen Querschnitt XXIII-XXIII durch die

Schweißeinrichtung nach der Erfindung entsprechend Fig. 24;

Fig. 24 einen Querschnitt XXIV-XXIV durch die Schweißeinrichtung nach Fig. 23;

Fig. 25 Querschnitte durch eine Haupt- oder Hilfs-26, 27 gasdüse, wobei verschiedene Formen von C-asströmungskanälen dargestellt sind;

Fig. 28 einen Querschnitt durch eine Schweißraupe, wobei die mit der Schweißeinrichtung nach der Erfindung erzielte Einbrandtiefe der Schweißnaht veranschaulicht ist; und

Fig. 29 eine Querschnittsansicht eines Beispiels, bei dem die Gaszufuhrrichtungen durch zwei oder mehr Kanäle verschieden sind.

Die Schweißeinrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine Schweißelektrode bzw. einen Schweißdraht 1, Richtrollen 2, erste Vorschubrollen 3_f ein Rohr 4, ein Biegeleitrohr 5 für die Schweißelektrode, eine Schwingplatte 6, einen Schwingmotor 7, einen Rollentreibmotor 8, zweite Vorschubrollen 9 und ein Elektroden- bzw. Kontaktrohr 10. Die Schweißelektrode 1 wird durch die Richtrollen 2 geradegerichtet und von den ersten Vorschubrollen 3 gefördert. Sie wird von dort durch das Rohr 4 geführt und in das Biegeleitrohr 5 gerichtet.

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Dieses verläuft längs dem Außenrand der Schwingplatte 6 bis zum Eintritt zwischen die zweiten Vorschubrollen 9. Die so geführte Schweißelektrode 1 wird durch die Vorschub rollen 9 in eine im Elektrodenrohr 10 gebildete Düsenöffnung bewegt. Der Rollentreibmotor 8 dient zum Treiben der zweiten Vorschubrollen 9_f und der Motor 7 versetzt die Schwingplatte 6 in Schwingbewegung. Wenn die Schwingplatte 6 rechtwinklig zu der Zeichenebene um ihr eines Ende schwingt, wird die Schweißelektrode 1 infolge des Zusammenwirkens des abwärts gerichteten Vorschubs der Schweißelektrode mittels der unmittelbar vor oder oberhalb des Elektrodenrohrs 10 angeordneten zweiten Vorschubrollen 9 mit der Schwingbewegung der Schwingplatte 6 plastisch zu Wellenform verformt.

Fig. 2 zeigt die Schweißelektrode 1, das Biegeleitrohr für die Schweißelektrode, die Vorschubrollen 9, ein Elektrodenrohr 10a, eine Kontaktspitze 10b, zu verschweißende Metallstticke 11 und 11 *, eine Schweißunterlage 12, eine Düsenbohrung 16 mit länglichem Querschnitt, eine Einblasöffnung 17, durch die ein Schutzgas, z. B. Argon, auf die Schweißfuge geblasen wird, und Wasserkanäle 18, durch die Kühlwasser umläuft.

Die Düsenbohrung 16 hat länglichen Querschnitt und verläuft rechtwinklig zu den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11', Die Schweißelektrode 1 wird unter Erhaltung ihrer wellenförmigen plastischen Verformung durch die Düsenbohrung 16 vorgeschoben,und zwar von den

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Vorschubrollen 9 zur Schweißunterlage 12. Die Schweißelektrode 1, die durch die untere Öffnung einer Düsenbohrung in eine Schweißfuge vorgeschoben wurde, neigt dazu, aufgrund ihrer Elastizität die ihr durch die Vorschubrollen erteilte plastische Verformung längs der Schweißfugenbreite wiederherzustellen (vgl. Pig. 2A). Die Wellenamplitude der Elektrodenspitze längs der Schweißfugenbreite hängt vom Schwingwinkel der Schwingplatte sowie von der Erstreckung der Schweißelektrode (d. h. von der Länge des aus der Düsenspitze vorstehenden Elektrodenstücks) ab. Dadurch ergibt sich eine ausreichende Einbrandtiefe einer Schweißung an einer durch die Schweißunterlage 12 und gegenüberliegende Flächen der zu verschweißenden Metallstücke gebildeten Ecke. Mit dem Fortgang des Schweißens ergibt sich eine automatische Hin- und Herbewegung oder ein Pendeln des an der Elektrodenspitze erzeugten Lichtbogens zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11·.

Fig, 3A zeigt einen geometrischen Lichtbogenort 13 in dem Fall, daß die Düsenbohrung 16 länglichen Querschnitt hat und rechtwinklig zu den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11' entsprechend Fig. 2 verläuft. Der Pfeil gibt die Schweißrichtung an. Der Lichtbogenort 14 von Fig. 3B ergibt sich, wenn die Mittenlinie des länglichen Querschnitts der Düsenbohrung 16 in bezug auf den rechtwinkligen Verlauf zu den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11' schräg verläuft, wobei der Lichtbogenort in bezug auf die Schweißvorschubrichtung un-

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symmetrisch ist. In diesem Fall ist jedoch ebenfalls ein stabiler Lichtbogenort erzielbar, und somit werden bei dieser Art von Schweißverfanren Schweißmetalle hoher Güte erhalten. Der geometrische Lichtbogenort 15 nach Fig. 3C ergibt sich, wenn die Mittenlinie der im Querschnitt länglichen Düsenbohrung 16 rechtwinklig zu den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11' verläuft, wie dies nach Fig. 3A der Fall ist, gleichzeitig jedoch die Drehzahl des Schwingmotors 7 so geregelt wird, daß er intermittierend angehalten wird, wodurch eine rechtwinklige Wellenform des Lichtbogenorts erhalten wird. Dadurch kann die Verweilzeit des Lichtbogens auf den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11* verlängert werden, so daß eine ausreichende Einbrandtiefe der Schweißung in den Ecken gewährleistet ist. Die Verfahren nach den Fig. 3B und 3C können außerdem kombiniert werden. Die Einstellung der Verweilzeit des Lichtbogens ist dadurch steuerbar, daß die Drehzahlregelungsart des Schwingmotors 7 geändert wird. Es ist ersichtlich, daß der Lichtbogen automatisch zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke 11, 11' während des Schweißens und des Vorschubs der Schweißelektrode hin- und herschwingbar ist, und ferner ist die Verweilzeit des Lichtbogens auf den gegenüberliegenden Flächen der Metallstticke in erwünschter Weise einstellbar, so daß sich eine hohe Schweißleistung und ein weites Anwendungsfeld ergeben. D. h., das Schweißen in sämtlichen Schweißlagen ist auf starke Rohre mit großem Durchmesser ebenso wie beim Auftragschweißen und nicht nur beim Schweißen mit schmaler Schweißfuge anwendbar.

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Die folgenden Zahlenwerte sind Beispiele für das Schweißen mit schmaler Schweißfuge:

Dicke der zu verschweißenden Metallstücke: 150 mm Schweißfugenlänge in Schweißrichtung: 1000 mm Schweißfugenbreite: 10 mm
geometrischer Lichtbogenort: Pig. 3A Welligkeitsweite oder -amplitude: ca. 7 mm Schutzgas: Mischgas aus Ar und COp

Gasdurchsatz: Ar₄ - 40 l/min, CO₀ - 10 l/min

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Schweißgeschwindigkeit: 500 mm/min.

Unter den vorstehend genannten Schweißbedingungen wird eine Schweißnaht erhalten, die der Güteklasse eins der Japanischen Industrienorm (Japanese Industrial Standard) entspricht.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, wird eine Schweißelektrode unmittelbar vor ihrem Einführen in ein Elektrodenrohr plastisch zu Wellenform verformt und dann unter Erhaltung der Wellenform durch die Düsenöffnung mit länglichem Querschnitt vorgeschoben, so daß sie in der Schweißfuge hin- und hergeht und der Lichtbogen automatisch zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke hin- und hergehend gezogen wird. Dadurch ist selbst bei zunehmender Dicke der Metalle ein gleichmäßiger Schweißvorschub möglich, und ferner kann die Pendelrichtung des Lichtbogens konstantgehalten werden. Außerdem kann die

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Pendelrichtung des Lichtbogens für einen bestimmten Zweck geändert werden, so daß ein vollständiger Einbrand der Schweißnaht an den Wänden der Schweißfuge möglich ist und das Schweißen in jeder gewünschten Schweißlage erfolgen kann. Bisher wurde ein MIG-Schweißverfahren erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt, sondern auch beim Unterpulverschweißen od. dgl. anwendbar. Das Verfahren ist mit dem gleichen guten Ergebnis bei sämtlichen Schweißverfahren anwendbar, sofern eine nackte Schweißelektrode zum Schweißen in einer schmalen Schweißfuge verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 werden Düsen erläutert, die zum MIG-Schweißen mit schmaler Schweißfuge verwendbar sind.

Ein Elektrodenrohr 21 besteht aus einer Kupferlegierung, hat einen Außendurchmesser von 5 mm und einen Innendurchmesser von 3 mm. Ferner sind ein Kühlwasserzufuhrrohr 22 und ein Kühlwasserrtickführrohr 23 vorgesehen. Kühlwasser zirkuliert in Pfeilrichtung durch die Rohre 22, 23, kühlt eine Düse, erhöht deren elektrische Leitfähigkeit und verhindert das Brennen eines warmfesten elektrischen Isolierstoffs 30, der noch erläutert wird. Ein Schutzgaszufuhrrohr 24 ist vorgesehen, durch das ein 80 % Argon und 20 % CO₂ enthaltendes Mischgas auf einen Schweißfugenabschnitt gerichtet und auf das Schweißmetall geblasen wird. Ein Ansaugrohr 25 für unreines Gas und ein Ableitrohr 26 für unreines Gas dienen zum Ansaugen und

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Abführen unreiner Gase von der Schweißfuge. In den Rohren 25 und 26 wird ein Unterdruck unterhalten zum Ansaugen unreiner Gase, so daß selbst ein durch einen Düsenmund mit kleinem Durchmesser geblasenes Schutzgas durch die genannte Saugwirkung mit langsamer Strömungsgeschwindigkeit gut um eine Schweißstelle verteilt wird, so daß diese geschützt und auf das Schweißgut keine nachteilige Wirkung ausgeübt wird. Die Rohre 21-26 werden in einer Reihe nebeneinander angeordnet und durch Hartlöten verbunden, wonach die Rohraußenflächen mit einem warmfesten elektrischen Isolierstoff 30, z. B. Glasfaserstoff od. dgl., umhüllt werden. Die Durchmesser der einzelnen Rohre 21-26 sind so gewählt, daß sie gleich dem Außendurchmesser des Elektrodenrohrs 21 sind. Eine Schweißraupe ist mit 27 bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Schweißfugenbreite mit 8 mm gewählt. Der zu schweißende Metallkörper ist mit 28 bezeichnet. Die Schweißelektrode 1 hat einen Durchmesser von 1,2 mm; unmittelbar vor dem Vorschub in das Elektrodenrohr 21 erhält die Schweißelektrode 1 eine (nicht gezeigte) wellenförmige plastische Verformung, die eine Pendelbewegung der Elektrodenspitze entsprechend ihrer Elastizität ermöglicht, nachdem die Schweißelektrode in die Schweißfuge vorgeschoben wurde. Dadurch wird eine ausreichende Einbrandtiefe der Schweißnaht in das Grundmetall sichergestellt.

Wie ersichtlich, sind flächenhaft nebeneinander das Elektrodenrohr 21 für den Vorschub der Schweißelektrode in die Schweißfuge, das Kühlwasserzufuhrrohr 22 und das

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Xühlwasserrückführrohr 23, die beide neben dem Elektrodenrohr 21 liegen, das Schutzgaszufuhrrohr 24 sowie die beiden Ansaug- und Abfuhrrohre 25 und 26 für unreines Gas, die auf gegenüberliegenden Seiten der Rohre 23 und 24 liegen, angeordnet. Dadurch ist die Breite der Schweißfuge wesentlich reduzierbar. Ferner können unreine Gase um eine Schweißstelle unter Saugwirkung zugeführt und nach außen abgeführt werden, so daß unbeschadet des durch ein Düsenmundstück mit kleinem Durchmesser eingeblasenen Schutzgases das Gas in einem erwünschten Gasströmungsverlauf zum Grund der Schweißfuge gerichtet werden kann. Dadurch wird die Reinheit des Schutzgases verbessert, und die Schutzgaszufuhr kann nur zum Grund der Schweißfuge erfolgen. Ferner sind am Grund der Schweißfuge Gasansaug- und -abfuhröffnungen ausgebildet, so daß die Dicke der zu verbindenden Metalle keiner Beschränkung unterliegt und gleichzeitig eine befriedigende Schutzgaszufuhr erfolgen kann. Da ferner während des Schweißens erzeugte Dämpfe oder Qualm abgeführt werden können, ist die Beobachtung und Überwachung des Lichtbogens leicht durchführbar.

Als Schweißstromquelle, die der Schweißelektrode 1 Strom zuführt, ist ein Impulslichtbogenschweißer (nicht gezeigt) vorgeschlagen worden, der einen Impulsstrom von 120 Hz liefert. Eine Kombination dieser Schweißstromquelle mit einer Schweißdüse nach der Erfindung ermöglicht den vollständigen Übergang eines Werkstofftropfens im relativ niedrigen Strombereich unter Vermeidung von Spritzern, so daß nicht, wie beim Stand der Technik, Schweißspritzer an der Elektrodenspitze und am Mund-

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stück der Schutzgasdüse haften.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist nur eine Schweißzone in einem Abschnitt des Grunds der Schweißfuge abgeschirmt, und die Rohre sind flach nebeneinanderliegend verbunden, so daß Metalle mit größerer Dicke mit schmaler Schweißfuge verschweißbar sind und eine Schweißzone gleichbleibender Güte mit den sich daraus ergebenden Vorteilen erhalten wird.

Es wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel des MIG-Schweißverfahrens mit schmaler Schweißfuge erläutert.

Dabei wird eine Schweißelektrode wellenförmig plastisch verformt, bevor sie in eine Dtisenöffnung mit länglichem Querschnitt vorgeschoben wird; dann wird die Elektrode unter Erhaltung ihrer Elastizität in die Düsenöffnung vorgeschoben, so daß sie zum Hin- und Hergehen neigt und die Elektrodenspitze, die aus der Düsenspitze austritt, automatisch hin- und hergeht, wobei entsprechend dieser Bewegung die Elektrodenspitze abwechselnd aufeinanderfolgend ihre Bewegungsrichtung ändert.

Die Pig. 6 und 7 zeigen eine schwingende Düse 41, einen Antriebsmotor 42 für diese Düse, ein Schneckenrad 43, das zusammen mit der Welle des Antriebsmotors 42 drehbar ist, eine schwingende Welle 44, die aufgrund der Umlaufbewegung des Schneckenrads 43 umläuft und mit diesem verbunden ist, einen Schweißelektroden-Vorschubmotor 45 als Antrieb für die Vorschubrollen 46, Andruckrollen 47, die aufgrund der Um-

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laufbewegung der Vorschubrollen 46 in Kontakt mit dem Außenumfang der Vorschubrollen 46 umlaufen, ein Elektrodenrohr 48 zum Einführen der Schweißelektrode 1 in ihre Düsenöffnung, wobei die Schweißelektrode von den Vorschub- und den Andruckrollen 46 und 47 vorgeschoben wird, und zu verbindende Metallstücke 49'.

Die Schweißelektrode 1 wird von oberhalb der schwingenden Düse 41 zugeführt, während diese eine Schwingbewegimg entsprechend einem Sektorverlauf in einer Ebene (vgl. Fig. 7) ausführt, und zwar mittels des Schneckenrads 43 und der schwingenden Welle 44 entsprechend dem zyklischen Vorwärts- und Rückwärtsumlauf des Antriebsmotors 42. Dadurch enthält die Schweißelektrode 1 eine wellenartige Verformung. Die durch die schwingende Düse 4I geleitete Schweißelektrode 1 durchläuft dann die Vorschubrollen 46 und die Andruckrollen 47, wobei sie mit einer nach unten gerichteten Kraft beaufschlagt und in eine Düsenöffnung des Elektrodenrohrs 48, das unmittelbar nach den Rollen 46, 47 angeordnet ist, gedrückt wird, wonach die Schweißelektrode 1 unter Beibehaltung ihrer Elastizität, so daß sie hin- und hergeht, durch die Düsenöffnung in die Schweißfuge bewegt wird. Die in die Schweißfuge eintretende Schweißelektrode nimmt entsprechend ihrer Elastizität ihre wellenförmige Verformung wieder an. Die im Elektrodenrohr 48 ausgebildete Düsenöffnung (vgl. 52 in Pig. 8) hat länglichen Kreisquerschnitt, so daß die Pendelbewegung der Schweißelektrode durch eine Hauptachse des länglichen Kreisquerschnitts begrenzt ist.

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Pig. 8A zeigt den .Fall, daß die Richtung einer Hauptachse einer länglichen Querschnittsform rechtwinklig zur Breite der Schweißfuge verläuft, und Pig. 8B zeigt den Pail, daß die Richtung der Hauptachse schräg zur Schweißfugenbreite verläuft. Pig. 8 zeigt bei 40 Lichtbogenorte in den jeweiligen Fällen. Die Schweißelektrode 1, die durch den unteren Ausgang einer Düsenöffnung 52 mit länglichem Querschnitt in die Schweißfuge vorgeschoben wurde, neigt entsprechend ihrer Elastizität dazu, längs der Hauptachse des länglichen Querschnitts zu verlaufen. In diesem Fall wird die Amplitude der Hin- und Herbewegung der Schweißelektrode durch den Schwingwinkel der Schwingdüse und die Länge des Elektrodenabschnitts von der Düsenspitze in die Schweißfuge gesteuert. Dadurch ergibt sich eine genügende Einbrandtiefe in den zwischen einer Schweißunterlage 53 und gegenüberliegenden Flächen der Grundmetallstücke 49 gebildeten Ecken. Mit dem Fortgang des Schweißens schwingt außerdem der an der Elektrodenspitze erzeugte Lichtbogen automatisch zwischen den gegenüberliegenden Flächen der zu verbindenden Metallstücke hin und her. Fig. 8 zeigt den geometrischen Pendelort 40 des Lichtbogens, und ein Pfeil bezeichnet die Schweißrichtung. Wenn wie in ?ig. 8B die Hauptachse der Düsenöffnung 52 mit länglichem Querschnitt schräg zur Vertikalen verläuft, ist der resultierende Lichtbogenort in bezug auf die Schweißrichtung nicht symmetrisch. Ein stabiler oder beständiger Lichtbogenort wird jedoch auch in diesem Fall erhalten, so daß je nach der Anwendung ein Schmelzmetall hoher Güte erhalten wird.

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Z. B. ist der Lichtbogenort nach Fig. 3A am besten zum Schweißen in Normal-, Vertikal- und Überkopflage od. dgl. geeignet, während der Lichtbogenort nach Fig. 8B zum Schweißen in Horizontallage geeignet ist.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß eine Schweißelektrode zum MIG-Schweißen eine wellenförmige plastische Verformung erhält, unmittelbar bevor sie in ein Kontaktrohr eingeführt wird, und dann durch eine Düse mit einem Mundstück mit länglichem Kreisquerschnitt unter Beibehaltung der wellenartigen Verformung vorgeschoben wird, so daß die Elektrodenspitze in einer Schweißfuge eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wodurch der Lichtbogen automatisch zwischen den gegenüberliegenden Wandungen der Schweißfuge hin- und hergeht. Infolgedessen wird ein stabiler oder gleichmäßiger Elektrodenvorschub in die Schweißfuge erzielt, wobei die Bewegungsrichtung des Lichtbogens konstant bleibt. Ferner kann die Bewegungsrichtung des Lichtbogens erwünscht enf al Is geändert werden, und es wird eine ausreichende Einbrandtiefe der Schweißnaht in die Wandungen der Schweißfuge erreicht.

Mit diesem Ausführungsbeispiel einer Schweißeinrichtung werden viele der Probleme gelöst, die bei bekannten Schweißverfahren auftreten, bei denen einer Schweißelektrode eine Elastizität gegeben wird, wobei sie in einer bestimmten Richtung mittels Biegerollen gebogen und dann um eine Schwingplatte gewickelt wird; die ganze

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Schwingplatte wird dann in Schwingung versetzt und unter einem vorgegebenen Winkel um die Vorschubachse der Schweißelektrode geschwenkt, so daß die Elektrodenspitze in der Schweißfuge hin- und hergeht. Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden insbesondere die folgenden Nachteile bekannter Verfahren vermieden: Eine Biege- und Vorschubvorrichtung für die Schweißelektrode ist kompliziert und groß; da zwischen der Elektrodenvorschubeinheit und der Lichtbogenspitze mehrere Vorrichtungen angeordnet sind, ergibt sich eine mangelnde Stabilität des Elektrodenvorschubs; aufgrund der Elastizität der Elektrode, durch die ein Biegen der Elektrode in einer bestimmten Richtung bewirkt wird, ist die Schweißrichtung nicht umkehrbar; und das Hin- und Hergehen der Schweißelektrode wird aufgrund von Spritzern, die während des Schweißens an der Spitze des Elektrodenrohrs haften, behindert, wodurch der Lichtbogen in der Schweißfuge nicht hin- und hergehen kann.

Es wird jetzt eine Schweißeinrichtung erläutert, bei der die Bildung einer wellenförmigen Schweißelektrode und deren Vorschub gleichzeitig erfolgen.

Nach den Fig. 9-12 wird die Schweißelektrode 1 von einer Vorratsrolle durch ein Rohr 62 zu einer Schweißeinheit 63 geführt. Dabei kann zusätzlich eine Elektrodenvorschubeinheit mit Treibrollen vorgesehen sein, so daß die Elektrode von der Vorratsrolle gleichmäßig abgewickelt wird. Die Schweißeinheit 63 umfaßt eine Elektrodenzufuhrvorrichtung 64 und Rollen 65 mit einer Schweißdüse. Diese

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Teile sind an einem nicht gezeigten Rahmen gehaltert. Die in das Rohr 62 geführte Schweißelektrode 61 wird dann in ein gewölbtes Rohr 69 gefördert, das längs der Außenseite eines Leitglieds 68 verläuft, das auf einer Welle 67 eines Rahmens 66 gesichert ist. Das Elektrodenaufnähmeende des gewölbten Rohrs 69 ist am Rahmen 66 drehbar gehaltert, und sein Befestigungsabschnitt ist auf einer Verlängerungslinie der Welle 67 angeordnet. Das gewölbte Rohr 69 ist gleichmäßig gewölbt, so daß die Schweißelektrode gleichmäßig vom anderen Ende, d. h. dem düsenseitigen Ende 70, abgegeben wird. Das Leitglied schwingt mit vorgegebener Geschwindigkeit um einen bestimmten Winkel um die Welle 67; es wird von einer Verbindungsstange 72 getrieben, die mit einem Motor 71 mit Drehzahlwechselgetriebe verbunden ist. Die Achse der Schwingbewegung des Leitglieds 68 um einen Schwingwinkel liegt auf einer Ebene, die die beiden Achsen von zwei Rollen einschließt. Die Welle einer Treibrolle der genannten beiden Rollen ist mit der Welle eines Untersetzungsgetriebes in einem Gehäuse der Rollen 65 verbunden; diese Welle ist mit einem Motor 75 mit Drehzahlwechselgetriebe verbunden. Die Schweißelektrode wird zu einer wellenförmigen Elektrode 1a mit vorgegebener Steigung, die vom Schwingwinkel und der Schwinggeschwindigkeit des gewölbten Rohrs 69 in der Elektrodenzufuhreinheit 64 sowie von der Drehzahl der zugeordneten Rolle 74 in der Rolleneinheit 65 (d. h. der Drahtvorschubgeschwindigkeit) abhängt, geformt. Die wellenförmige Schweißelektrode wird durch eine Schweißdüse 77 vorgeschoben, und ein Ende 1b

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der Elektrode erstreckt sich aus der öffnung des Elektrodenrohrs 78 nach außen, so daß dieses Ende die innere Wandfläche des Rohrs 78 zur Zufuhr eines Stroms durch dieses kontaktiert, wodurch ein gleichmäßiger Lichtbogen in einer Schweißfuge gebildet wird und Schweißraupen erzeugt werden. Somit wird die Schweißelektrode fortschreitend verbraucht. Der Querschnitt der Schweißdüsenöffnung 78 hat eine Haupt- und eine Nebenachse und ist z. B. ein länglicher Kreis, eine Ellipse oder ein Rechteck. Die Hauptachse erstreckt sich in Abhängigkeit von den Schweißbedingungen rechtwinklig oder schräg zur Schweißrichtung· Zwei oder mehr Schutzgaszufuhröffnungen 79 und Kühlwasserleitungen 80 sind in der Schweißdüse 77 neben dem Schweißdüsenloch 78 vorgesehen. Somit wird zwischen dem Ende der wellenförmigen Schweißelektrode 1a und einer Schweißzone ein ununterbrochener stabiler Lichtbogen gezogen, wodurch Schweißstellen erhalten werden, die keine Fehler in den Metallplatten 76a, 76b aufweisen. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird also eine Elektrodenvorschubeinrichtung angegeben, die um eine Achse schwingt und einen Rollensatz zum ununterbrochenen Vorschub einer Schweißelektrode in die Öffnung einer Schweißdüse aufweist, so daß die Schweißelektrode von der Vorratseinheit abgewickelt wird und eine Wellenform erhält.

Die wellenförmige Schweißelektrode ist dabei leicht mittels der Elektrodenvorschubeinheit, die mit vorgegebener Geschwindigkeit um einen vorgegebenen Winkel schwingt, sowie

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mit Hilfe von zwei Gruppen von Rollen erzielbar. Dadurch ist es möglich, insbesondere dicke Metallplatten im MIG-Schweißverfahren mit schmaler Schweißfuge ohne Fehlstellen sowie mit erwünschter Schnelligkeit und Güte zu schweißen. Die beiden Rollengruppen ermöglichen die Bildung und das Abwickeln einer wellenförmigen Schweißelektrode zur gleichen Zeit, die Einrichtung ist einfach aufgebaut, nicht störanfällig und leicht zu handhaben.

Die Achse 61 des Rohrs 62 verläuft koaxial mit der Welle 67 des schwingenden Leitglieds 68. Die Achse 61 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu den Achsen einer Gruppe Rollen 74, 76. Dies ist insofern wichtig, als dadurch die durch die Rollen 74, 76 gezogene Schweißelektrode genau in einer gemeinsamen Ebene wellenförmig gemacht wird, ihre Wellenform beibehält und gleichmäßig in die Schweißdüsenöffnung 78 eingeführt wird. Durch den Vorschub der Schweißelektrode im wesentlichen parallel zu den Rollenachsen ist die Bildung einer Schweißeinrichtung mit geringer Höhe möglich. Ferner kann mit dieser Schweißeinrichtung Vertikalschweißen durchgeführt werden. Bevorzugt liegt die Achse 61 in einer die Achsen der beiden Rollen 74, 76 einschließenden Ebene parallel mit den Wellen der Rollen 74, 76.

Folgende Merkmale sind dabei wichtig:

1) Das Verfahren, bei dem die Schweißelektrode durch Rollen abgezogen und einer Schweißdüse in Wellenform zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß die Elektrode aus

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einer Richtung, die im wesentlichen parallel mit den Achsen von Rollen verläuft, an einem schwingenden Leitglied vorbei zu den Rollen geführt wird.

2) Die in der Schweißeinrichtung verwendbare Elektrodenzufuhreinheit, bei der die Schweißelektrode von Rollen in Wellenform abgezogen und einer Schweißdtise zugeführt wird, zeichnet sich durch ein schwingendes Leitglied aus, das die Schweißelektrode aus der zu den Achsen der vorgenannten Rollen parallelen Richtung zugeführt bekommt und sie den Rollen zuführt.

Der Vorschub der Schweißelektrode ist dabei gleichmäßig, und eine Schweißeinrichtung mit geringer Höhe ist somit erzielbar. Ferner sind auch andere als Normalschweißlagen möglich. Insbesondere sind Schweißnähte schnell, mit hoher Güte und ohne Fehlerstellen durch ein MIG-Schweißverfahren mit schmaler Schweißfuge erzielbar.

Bei der Schweißeinrichtung nach den Fig. 9-12 ändert das gewölbte Rohr 69, das längs dem Äußeren des schwingenden Leitglieds 68 verläuft, die Richtung der Schweißelektrode, die durch das Rohr 62 parallel zu den Metallplatten 76a, 76b (in Horizontalrichtung) zugeführt wird, um einen Winkel von 90° und ermöglicht einen Abwärtsvorschub der Schweißelektrode rechtwinklig zu einer die Achsen der beiden Rollen 74 einschließenden Ebene. Eine übermäßige Änderung des Verlaufs der Schweißelektrode, etwa um die

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Größe der Schweißeinrichtung zu verringern, hat jedoch eine Änderung der Wellenform der der Schweißdüse zuzuführenden Schweißelektrode zur Folge, wodurch die gleichmäßige Bewegung der Schweißelektrode durch die Schweißdüsenöffnung 78 behindert werden würde. Infolgedessen muß die Krümmung des gewölbten Rohrs 69 gleichmäßig sein, und ferner darf der Krümmungsradius des Rohrs keine Verformung über die Elastizitätsgrenze hinaus bewirken. Die aus dem gewölbten Rohr von Fig. 13 auslaufende Schweißelektrode nimmt ihren geraden Verlauf wieder an und wird dann aufgrund der Schwingbewegung des schwingenden Leitglieds 68 durch die Rollen 74 wellenförmig gemacht.

Durch das gewölbte Rohr erfolgt ein gleichmäßiger Vorschub der Schweißelektrode, und es wird eine Schweißeinrichtung mit geringem Querschnitt erhalten, so daß verschiedene Schweißlagen und die Bildung erwünschter Wellenformen der Schweißelektrode möglich sind. Insbesondere ist eine zufriedenstellende MIG-Schweißung mit schmaler Schweißfuge schnell, positiv und ohne Fehlerstellen erzielbar.

Bei dem Schweißverfahren nach den Fig. 14-20 wird ebenfalls eine MIG-Schweißung mit schmaler Schweißfuge durchgeführt, wobei keine Schweißspritzer und andere Nachteile bekannter Verfahren auftreten. Dies wird durch eine Impulslichtbogenschweißung erreicht, bei der geschmolzene Metalltropfen in einem miedrigen Strombereich vollständig

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auf das Schweißgut übergehen; d. h. zwischen der Schweißelektrode und den zu verschweißenden Metallkörpern wird ein Lichtbogen entsprechend einem Strom gezogen, wobei einem Grund-Gleichstrom periodisch für kurze Zeit ein hoher Strom überlagert wird, um die Schweißung mit schmaler Schweißfuge durchzuführen.

Normalerweise wird beim Lichtbogenschweißen ein Grundmetall durch die von einem Lichtbogen erzeugte Wärme geschmolzen, während die Schweißelektrodenspitze ebenfalls erwärmt wird und in flüssiger Form auf die Schweißstelle tropft. Eine Arbeitsweise, bei der das an einer Schweißelektrode gebildete geschmolzene Metall auf das Grundmetall übertragen wird, ist eng mit dem Schweißen verwandt.

Wenn ein Schweißstrom in einen niedrigen Bereich abfällt (vgl. Pig, 14), wird an der Schweißelektrodenspitze geschmolzenes Metall in Kugelform aufgrund der von einem Lichtbogen erzeugten Wärme erhalten. Wenn das Gewicht W einer geschmolzenen Metallkugel so weit erhöht wird, daß sie von der auf den Wurzelabschnitt der geschmolzenen Metallkugel wirkenden Oberflächenspannung ΓΒ f (mit D » Durchmesser und S = Dichte) nicht mehr gehalten werden kann, fällt die geschmolzene Metallkugel aufgrund der Schwerkraft bzw. ihres Eigengewichts nach unten. Beim Lichtbogenschweißen gibt es keinen solchen idealen Tropftibergang, d. h. einen Übergang nur aufgrund der Oberflächenspannung und der Schwerkraft ohne Beeinflussung

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durch andere äußere Kräfte. Beim Schweißen unter Anwendung eines hohen Stroms wird das Verhalten eines geschmolzenen Metalls weitgehend durch eine elektromagnetische Kontraktions- oder Einschnürkraft bestimmt, die vom Schweißstrom erzeugt wird.

Wenn ein hoher Strom mit hoher Stromdichte durch einen flüssigen Stromleiter fließt, wirkt auf diesen eine starke elektromagnetische Einschnürkraft, deren Einschnürdruck der Stromdichte proportional ist, so daß bei einem MIG-Lichtbogen nach Pig. 15 der Einschnürdruck an der Schweißelektrodenspitze mit einem Durchmesser D_Q seinen Höchstwert hat, während der Einschntirdruck am unteren Ende Dp (der Oberfläche eines Kraters) nicht so hoch ist. Wenn der Innendruck eines Flüssigleiters in dieser Weise schwankt, wird die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit notwendigerweise zu einem Bereich niedrigeren Drucks bewegt, wodurch der Flüssigkeitstibergang bewirkt wird.

Infolgedessen wird beim Lichtbogenschweißen unter Anwendung eines hohen Stroms mit hoher Stromdichte ein geschmolzenes Metall an der Schweißelektrodenspitze in Form von Tröpfchen in einen Lichtbogenbereich gespritzt, und zwar mit einer Fallbeschleunigung von mehreren zehn g, wodurch ein starker Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 m/s erzeugt wird, der von einem Bereich hohen Drucks mit kleinem Durchmesser zu einem Bereich niedrigen Drucks mit großem Durchmesser gerichtet ist. Der Zustand, in dem ein geschmolzenes Metall zwangsläufig von der Schweiß-

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. 36.

elektrodenspitze durch eine solche elektromagnetische Einschnürkraft abgetrennt wird und auf das Grundmetall in Form feiner Teilchen übergeht, wird als Sprühübergang bezeichnet. Beim Sprühübergang wird ein hoher Strom angewandt, so daß die Auftragsgeschwindigkeit und die Einbrandtiefe groß sind und infolgedessen ein Hochleistungsschweißen dicker Platten erzielbar ist.

Wenn der Lichtbogenstrom niedriger als ein vorgegebener Wert ist, kann ein geschmolzenes Metall nicht mehr ausschließlich durch die darauf wirkende elektromagnetische Einschnürkraft von der Schweißelektrodenspitze abgegeben werden. D. h., die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls kann in bezug auf die elektromagnetische Einschnürkraft nicht vernachlässigt werden. In einem unterhalb eines bestimmten kritischen Werts liegenden Strombereich nimmt ein an der Schweißelektrodenspitze gebildetes geschmolzenes Metall die Form eines runden Tröpfchens an (vgl. Fig. 16A), das mit der Zeit wächst, dann herabfällt (vgl. Fig. 16B) und auf das Grundmetall auftrifft. Wenn die Schweißelektrode mit dem Grundmetall in Berührung gebracht wird, geht ein größerer Teil des Tröpfchens aufgrund einer auf die Oberfläche des Schweißbads wirkenden Spannung auf das Grundmetall über (vgl. Fig. 16C), während der übrige Teil des geschmolzenen Tröpfchens die Form einer dünnen Linie oder eines Fadens annimmt (vgl. Fig. 16D). Durch diese Fadenform fließt ein hoher Strom, so daß eine starke elektromagnetische Einschnürkraft örtlich darauf wirkt, wodurch der Faden

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schnell abgeschnürt oder unterbrochen wird, woraufhin der Lichtbogen automatisch wieder gebildet wird (vgl. Pig. 16E) und den Zustand von Pig. 16A annimmt. Auf diese Weise erfolgt bei einem unterhalb eines vorgegebenen Werts liegenden Strombereich abwechselnd aufeinanderfolgend zyklisch die Erzeugung des Lichtbogens und ein Kurzschließen desselben, und jedesmal, wenn der Lichtbogen kurzgeschlossen wird, geht ein kleines Tröpfchen auf das Grundmetall über. Diese Übergangsweise wird als Kurzschlußübergang bezeichnet. Beim Kurzschlußübergang ist also während der Erzeugung des Lichtbogens der fließende Schweißstrom niedriger, so iaß die auf ein Tröpfchen wirkende elektromagnetische Einschnürkraft nicht so hoch ist, und in der Endphase des Kurzschließens steigt diese Einschnürkraft beträchtlich an und unterbricht dadurch den Pluß des geschmolzenen Metalls, so daß der Lichtbogen wieder erzeugt wird; dadurch ergibt sich ein Zyklus Lichtbogenkurzschluß - Lichtbogen von 30-150 Perioden/s. Da ein kurzzuschließender Lichtbogen in einem kleinen Strombereich erzeugt wird, wird selbst dann, wenn während einer Kurzschlußperiode, die einer halben Schweißperiode entspricht, ein hoher Strom fließt, keine Wärme vom Lichtbogen erzeugt, so daß dem Grundmetall weniger Wärme als beim Sprühlichtbogen zugeführt wird, wodurch die Einbrandtiefe in das Grundmetall gering ist.

Beim Impulslichtbogenschweißen wird dem Grundstrom, der so niedrig wie ein Kurzschlußstrom ist, periodisch und

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kurzzeitig ein hoher Strom überlagert, wodurch ein Sprtihübergang zwangsweise bewirkt wird. Das Impulslichtbogenschweißen dient dem Zweck, selbst im niedrigen Strombereich einen Sprühübergang zu erzielen, was nur beim lichtbogenkurzschließen möglich ist. Fig. 17 zeigt die Impulsverläufe von Schweißströmen beim Impulslichtbogenschweißen. Ib in Fig. 17A ist ein im wesentlichen ebener Gleichstromverlauf, der von einer Gleichstromversorgung üblicher Art erhalten und als Grundstrom bezeichnet wird. Ip ist ein dem Grundstrom zu überlagernder Impulsstrom, wodurch ein aus beiden Strömen aufgebauter Strom I als Lichtbogenentladungsstrora dient.

Der Grundstrom Ib ist nicht so hoch, daß er eine Sprühverschiebung infolge einer von ihm erzeugten elektromagnetischen Einschnürkraft bewirken könnte; in bezug auf den Durchmesser der Schweißelektrode fällt er eher in den Kurzschlußstrombereich. Wenn dem Grundstrom Ib jedoch ein Impulsstrom Ip überlagert oder zugefügt wird, wirkt auf das geschmolzene Metall kurzzeitig eine hohe elektromagnetische Kraft, wodurch das geschmolzene Metall zwangsweise von der Schweißelektrodenspitze getrennt wird. Die auf einen Stromleiter mit bestimmtem Durchmesser wirkende elektromagnetische Einschnürkraft ist dem Quadrat des Stromwerts proportional, so daß die höchste Einschnürkraft entsprechend einer Änderung des Stroms I (Fig. 17A) den Wert nach Fig. 17B hat. Wenn eine zeitintegrierte

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elektromagnetische Kraft einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß ein geschmolzenes Metall seine Oberflächenspannung überwinden kann und dadurch von der Schweißelektrodenspitze getrennt wird, wird ein aus einem Tröpfchen bestehender Sprühregen erhalten. Wenn der Spitzenstromwert ausreichend hoch ist, wird ein Tröpfchen (vgl. Fig. 17C) in bezug auf eine Stromspitze mit geringer Zeitverzögerung abgestoßen, und je nachdem werden durch einen Impuls zwei oder mehr Tröpfchen abgestoßen. Wenn jedoch der Impulsstrom niedrig ist, ergibt sich (vgl. Pig. 17D) eine Zeitverzögerung bis zum Abstoßen eines Tröpfchens.

Bei der Stromversorgungsschaltung nach Fig. 18 zur Verwendung mit dem Verfahren nach der Erfindung wird der Grundstrom von einer üblichen Gleichstromversorgung zugeführt, und diesem Grundstrom wird ein von einem Impulsstromerzeuger erzeugter Impulsstrom überlagert. Die Gleichstromversorgung Pd ist vom Konstantspannungstyp. Ferner ist eine Stromversorgung Ps zum Erzeugen von Stromimpulsen vorgesehen. Ein Zweiwellen-Gleichrichterbrückenglied mit zwei Halbleitergleichrichtern DR1 und DR2 sowie zwei Thyristoren SCR1, SCR2 ist mit einem Einphasen-Regeltransformator T verbunden. Durch Einstellen eines Impulssignalerzeugers PG auf Ein-Aus-Regelung der Torsignale der Thyristoren SCR1, SCR2 ist eine Hauptimpulsstrom-Erzeugungsphase oder eine Stromimpulsdauer einstellbar, oder eine Impulserzeugungsperiode pro Sekunde kann gleich oder auf das Doppelte einer Strom-

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Versorgungsfrequenz eingestellt werden. Der Wert einer Wellenfront eines Impulsstroms ist durch Einstellen der Sekundärspannung des Regeltransformators T einstellbar. Ferner sind eine Schweißelektrode P und eine Schweißelektrodenvorschubeinheit M vorgesehen.

Der Impulsstromwert und seine Erzeugungsperiode sind so einstellbar, daß sie für jede Schweißbedingung geeignet sind. Die Erzeugungsperiode sollte jedoch das Mehrfache der Stromversorgungsfrequenz betragen. D. h., eine fortschreitende Umschaltung zwischen 50 und 100 Hz bei einer Stromquelle von 50 Hz und zwischen 60 und 120 Hz bei einer Stromquelle von 50 Hz ist empfehlenswert. Beim Schweißen fallen die Kurzschlußperioden/s des Kurzschlußlichtbogens oder die Tropfenerzeugungsperioden/s eines Sprühlichtbogens in einen Bereich von 50-150/s. Infolgedessen werden bessere Ergebnisse beim Impulslichtbogenschweißen erzielt, wenn der erzwungene Sprühübergang mit Perioden erfolgt, wie sie oben für den Impulsstrom angegeben sind.

Fig. 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stromversorgung, die mit dem Verfahren anwendbar ist. Dabei wird von einer einzigen Gleichstromquelle ein Grundstrom und ein Impulsstrom erzeugt. Die Spannung der Gleichstromquelle wird absichtlich außer Gleichgewicht gebracht, so daß ein Impulsstrom erzeugt wird. Halbleitergleichrichter DR3-DR8 bilden eine Allwellen-Gleichrichterstufe. Dabei wird die Spannung der einen Phase eines Wechselstroms für DR3 mittels einer Schiebevorrichtung änderbar

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oder höher als eine Spannung der beiden anderen Phasen gemacht, wodurch die unabgeglichenen Dreiphasenspannungen gleichgerichtet werden und ein Impulsstrom mit erwünschter Wellenfront erhalten wird.

Dieses Verfahren hat folgende Vorteile: Beim Impulsschweißen wird, wie "bereits erwähnt, dem Grundstrom, der nicht höher als der Kurzschlußstrom ist, kurzzeitig und periodisch ein hoher Strom überlagert, wodurch ein zwangsweiser Sprtihtibergang erfolgt. Damit wird Sprühlichtbogenschweißen in einem niedrigen Strombereich möglich, was nur mit Kurzschlußlichtbogen nicht erzielbar ist. Der tatsächliche Vorteil des Impulslichtbogenschweißens liegt darin, daß Schweißen in allen Schweißlagen, z. B. in der Vertikal-, der Horizontal-, der Normalschweißlage od. dgl., mit hoher Geschwindigkeit, hoher Schweißleistung und Zuverlässigkeit möglich ist.

Typische Schweißraupenquerschnitte in bezug auf Kurzschlußlichtbogenschweißen bzw. Impulslichtbogenschweißen bzw. Sprühlichtbogenschweißen sind in den Pig. 2OA bzw. 2OB bzw. 2OC gezeigt. Das Sprühlichtbogenschweißen eignet sich zum Schweißen mit hohem Strom und hoher Geschwindigkeit und ergibt eine beträchtliche Einbrandtiefe, wogegen beim Kurzschlußlichtbogenschweißen eine geringere Einbrandtiefe erhalten wird aufgrund der Anwendung eines niedrigen Stroms, wobei sich Einschränkungen in bezug auf die Schweißgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Schweißgutbildung ergeben, was eine

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unzureichende Einbrandtiefe bedingt, wenn die Dicke der zu verbindenden Metallkörper zunimmt. Wenn andererseits beim Schweißen in allen Schweißlagen, z. B. der Vertikal-, der Horizontalschweißlage od. dgl., das Schweißbad beim Lichtbogenschweißen zu groß ist, besteht die Gefahr, daß geschmolzenes Metall herabfällt. Aus diesem Grund sollte selbst dann, wenn Metallsttieke größerer Dicke zu verschweißen sind, die Stromstärke nicht mehr als 150 A betragen, während ein Strom dieser Stärke in den Lichtbogen-Kurzschlußbereich fällt und in einer genügenden Einbrandtiefe resultieren würde. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Impulslichtbogenschweißen eine große Einbrandtiefe mit einem durchschnittlichen Strom gleicher Größenordnung, und ferner wird geschmolzenes Metall an der Schweißelektrodenspitze auf das Grundmetall gesprüht, wodurch die Vorschubbewegung der Schweißelektrode erleichtert und eine verbesserte Schweißleistung erzielt wird. Wie bereits erläutert wurde, wird beim Impulslichtbogenschweißen geschmolzenes Metall an der Elektrodenspitze von dieser durch eine Kraft getrennt, die einigemale oder einige zehnmal so hoch ist wie die Fallgeschwindigkeit g, und zwar aufgrund einer durch eine hohe Stromdichte erzeugten starken elektromagnetischen Einschnürkraft, so daß es keine Rolle spielt, ob ein Tröpfchen gegen die Schwerkraft nach oben (beim Oberkopfschweißen) oder nach unten (beim Normallagenschweißen) abgestoßen wird.

Z. B. wird beim Stoßschweißen einer dicken Platte mit einer Schweißfugenbreite von 8 mm, einer Plattenstärke

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von 200 mm und einer Plattenlänge von 6000 ram ein Schutzgas, bestehend aus Argon- und COg-Gas im Verhältnis 80:20, mit einem Durchsatz von 75 l/min verwendet. Beim Normallagenschweißen beträgt die Schweißstromstärke zwischen 240 und 260 A. Beim Horizontallagenschweißen ist die Schweißstromstärke 140-18OA. In diesen Fällen erfolgt in jeder Schweißlage ununterbrochenes Schweißen mit stabilem Lichtbogen.

Das Schweißverfahren nach der Erfindung ist anstelle des bekannten Elektro-Schlackeschweißens und des Handschweißens innerhalb eines weiteren Anwendungsbereichs verwendbar, da durch das MIG-Schweißverfahren mit schmaler Schweißfuge ungeachtet der Hin- und Herbewegung der Schweißelektrode ein stabiler Schweißzustand erreichbar ist.

Das unter Bezugnahme auf die Pig. 21-29 erläuterte Verfahren soll die beim MIG-Schweißen mit schmaler Schweißfuge bisher auftretenden Schweißfehler beseitigen.

Pig. 21 zeigt ein Schweißbad und einen Lichtbogen beim MIG-Schweißen. Ein Schweißbad 92 befindet sich unter der Schweißelektrode 1 und verläuft leicht schräg in bezug auf die Schweißvorschubrichtung. Mit fortschreitendem Schweißen werden Schweißraupen 93 gebildet, die ununterbrochene erstarrte Metallagen sind und dem Schweißbad gegen die Schweißvorschubrichtung folgen.

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Geschmolzenes Metall nimmt aufgrund hoher Oberflächenspannung einen elliptischen Querschnitt an (vgl. Fig. 21). Der von der Oberfläche der Schweißraupe und der Oberfläche einer darunterliegenden Schicht 94 gebildete Winkel θ ist größer als 90°, wodurch sich eine schlechte Benetzbarkeit ergibt. Bei dem Beispiel nach Fig. 22, das ein Querschnitt XXII-XXII nach Fig. 21 ist, ergibt sich zwischen der Schweißraupe 93 und dem Metall 95 schlechte Benetzbarkeit, was die Gefahr von Einbrandkerben und Schlackeneinschlüssen in Ecken a mit sich bringt.

Bisher erfolgte die Schutzgaszufuhr durch einen Durchgang 107 um ein Elektrodenkontaktrohr 96 (vgl. Fig. 21) oder durch einen den Durchgang 107 umgebenden zweiten Durchgang 107a, so daß die Schweißzone ausreichend gegen die Atmosphäre abgedeckt ist. Ziel der Schutzgaszufuhr bei den bisher vorgeschlagenen Schweißverfahren ist es, die Schweißzone vor dem Eindringen von Luft zu schützen, und nicht, auf das Schweißbad einzuwirken; es ist also nicht beabsichtigt, daß das Schutzgas das Schweißbad in gewissem Umfang beeinflußt.

Nach der Erfindung sind ein Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung vorgesehen, wobei Schutzgas nicht nur zum Schutz der Schweißzone gegen die Außenluft, sondern auch dazu dient, die Konturen des Schweißbads zu ändern, wodurch Schweißfehler, die beim MIG- und WIG-Schweißen mit schmaler Schweißfuge bisher auftreten, vermieden werden.

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Dieses Verfahren wird unter Bezugnahme auf MIG-Schweißen erläutert. Bei der Schweißeinrichtung nach Fig. 23 hat das Elektrodenrohr 96 Rechteckquerschnitt und nimmt eine durch das Rohr vorgeschobene Schweißelektrode auf. Das Elektrodenrohr 96 hat hohe elektrische Leitfähigkeit; die Schweißelektrode, die wellenförmig verläuft, wie bereits erläutert wurde, wird von oben durch die Öffnung 96a ununterbrochen zugeführt. Es werden mit einem am Elektrodenunterende, das quer zu der Schweißfuge hin- und hergeht, erzeugten Lichtbogen Schweißraupen gebildet, wobei die Schweißelektrode verbraucht wird.

Nach Pig. 24 ist eine Primärgasdüse 97 in engem Kontakt mit dem Elektrodenrohr an dessen Vorderseite (in Schweißrichtung gesehen) angeordnet. Ein Schutzgasdurchlaß hat nach Pig. 24 länglichen Rechteckquerschnitt oder besteht aus mehreren Gasdurchlässen, die nach Fig. 26 als Block ausgebildet sind. Es können auch nach Fig. 27 zwei oder mehr Rohre in Blockform zusammengefaßt sein. Kühlwasserrohre 98 sind in engem Kontakt mit dem Elektrodenrohr hinter diesem (in Schweißvorschubrichtung gesehen) angeordnet, und eine Sekundärgasdüse 99 ist noch weiter hinten hinter dem Kühlwasserrohr 98 in engem Kontakt mit diesem angeordnet. Die Form der Sekundärgasdüse gleicht derjenigen der Primärgasdüse 97. Die Gasdurchlässe der Düsen können entsprechend einer der Fig. 25-27 ausgebildet sein.

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Es wird jetzt ein Schweißbad erläutert, das mit dieser Schweißeinrichtung erzeugt wird. Der Querschnittsaufbau eines mit bisherigen Schweißeinrichtungen gebildeten Schmelzbads, wobei eine Schweißzone durch Schutzgas gegen Luft geschützt ist, ist bei 100 strichpunktiert angegeben. Dabei wird die Sekundärgasdüse der Schweißeinrichtung mit einem vorbestimmten Abstand vom Ende der Schweißelektrode angeordnet, so daß das Schweißbad 101 unter dem Gasdruck aus der Sekundärgasdüse verteilt wird und die Oberfläche des Schmelzbads einen konkaven Querschnittsumriß 100a annimmt. Ferner wird die Primärgasdüse in einer vorbestimmten Beziehung zu dem Ende der Schweißelektrode angeordnet, so daß das Schweißbad, das durch das aus der Sekundärgasdüse aufgeblasene Schutzgas vorwärtsgedrückt wurde, von dem Schutzgas zurückgeschoben wird, wodurch ein im Querschnitt konkaver Umriß 100a (vgl. Fig. 28) erhalten wird. Eine befriedigende Einbrandtiefe wird hierbei zwischen einem bei hoher Temperatur geschmolzenen Metall und einer damit in Kontakt befindlichen unteren Lage 102 erzielt, und eine ausreichende Einbrandtiefe 104 wird auch zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Grundmetall erzielt, wie bei 100a in Fig. 28 zu sehen ist, wobei sich keine Einbrandkerben und Schlackeneinschlüsse ergeben. Auf diese Weise werden mit fortlaufendem Düsenvorschub Schweißraupen 105 ohne Fehlerstellen gebildet. Bei der Primär- oder der Sekundärgasdüse, die zwei oder mehr Durchlässe haben, sind nach Fig. 29 Gasdurchlässe 1Oe₁, 106p_f 106, vorgesehen, die das eingeblasene Schutzgas

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ablenken, wodurch die Schweißbadoberfläche wirksam zurückgeschoben oder das Schweißbad verteilt wird. Alternativ sind die Gasdurchsätze durch diese Gasdurchgänge änderbar, wodurch das Verformen des Schweißbads vereinfacht wird.

Es sei angenommen, daß der Abstand der Achse eines Elektrodenrohrs zu der Achse der Primärgasdüse e und der Abstand der Achse des Elektrodenrohrs zur Achse der Sekundärgasdüse f ist; dann gilt:

f > e.

D. h., die besten Ergebnisse werden erzielt mit f > e. Das Kühlwasserrohr 98 braucht nicht unbedingt in der gezeigten Weise angeordnet zu sein, sondern kann auch das Elektrodenrohr 96 umgeben, so daß die Abstände f und e geeignet zu wählen sind. Bevorzugt sind die Primärgasdüse, das Elektrodenrohr, das Kühlwasserrohr und die Sekundärgasdüse in engem Kontakt miteinander angeordnet, wodurch ihre Wärmeabstrahlung und Wärmeleitfähigkeit erhöht und die Größe der Schweißeinrichtung reduziert wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich folgende Vorteile:

1) Es wird ein Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge geschaffen, bei dem die Oberfläche des Schweißbads durch das Schutzgas, das durch eine in Vorschubrichtung

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des Elektrodenrohrs hinter diesem angeordnete Sekundärgasdüse eingeblasen wird, zurückgeschoben wird, und geschmolzenes Metall im Schweißbad wird durch das aus der vor dem Kontaktrohr angeordneten Primärgasdüse eingeblasene Schutzgas zurückgeschoben.

2) Es wird ferner eine Schweißeinrichtung zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge geschaffen, bei der eine oder mehrere Primärgasdüsen vor einem Elektrodenrohr angeordnet sind, während ein Kühlwasserrohr hinter dem Elektrodenrohr in enger Berührung damit und ein oder mehrere Sekundärgasdüsen hinter dem Kühlwasserrohr angeordnet sind.

3) Die Schweißeinrichtung umfaßt zwei oder mehr Primärgasdüsen mit unterschiedlichen Einblasrichtungen für das Schutzgas sowie Sekundärgasdüsen mit unterschiedlichen Einblasrichtungen für das Schutzgas.

4) Die Schweißeinrichtung ist so ausgebildet, daß der Abstand der Achse eines Elektrodenrohrs zur Achse der Sekundärgasdüse größer als der Abstand der Achse des Elektrodenrohrs zu der Achse der Primärgasdüse ist.

Bei der Schweißeinrichtung und dem Schweißverfahren nach der Erfindung wird die Oberfläche eines Schweißbads in geeigneter Weise verteilt und zurückgeschoben, wodurch eine konkave Schweißbadfläche gebildet wird; es wird eine ausreichende oder geeignete Einbrandtiefe für das Grundmetall und eine darunter befindliche Lage erzielt;

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• ft-

das Auftreten von Schlackeneinschlüssen, Einbrandkerben, Fehlstellen wird minimiert j die Schweißeinrichtung hat geringe Größe; Normallagenschweißen ist leicht durchführbar; Horizontallagenschweißen und Schweißen in anderen Schweißlagen ist ebenfalls mit Hilfe des durch die schmale Schweißfuge gut zurückgehaltenen Schweißbads leicht durchführbar.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1./Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge, bei dem eine nackte Schweißelektrode durch ein Elektrodenrohr in eine zwischen den gegenüberliegenden Flächen von zwei Metallstücken gebildete Schweißfuge zugeführt und dann ein Lichtbogen zwischen der Schweißelektrode und den Metallstticken gezogen wird, gekennzeichnet durch wellenförmiges plastisches Verformen der Schweißelektrode vor deren Vorschub in das Elektrodenrohr; und Vorschieben der Schweißelektrode durch das Elektrodenrohr unter Aufrechterhaltung der ein Hin- und Hergehen der Schweißelektrode bewirkenden Elastizität; so daß die Spitze der aus dem Elektrodenrohr vorgeschobenen Schweißelektrode mit fortschreitendem Schweißen und Vorschub der Schweißelektrode automatisch zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Metallstücke hin- und herbewegt wird, wobei die Schweißelektrodenspitze aufgrund ihrer hin- und hergehenden Bewegung abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen bewegt wird.

2. Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode unmittelbar vor ihrem Vorschub in ein im Elektrodenrohr ausgebildetes Loch mit länglichem Kreisquerschnitt wellenförmig plastisch verformt wird;

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ORIGINAL INSPECTED

daß die Schweißelektrode unter Aufrechterhaltung ihrer ein Hin- und Hergehen bewirkenden Elastizität durch das Loch vorgeschoben wird; daß die aus dem Elektrodenrohr vorgeschobene Schweißelektrodenspitze mit fortschreitendem Schweißvorgang und Elektrodenvorschub automatisch zwischen den gegentiberliegenden Metalloberflächen hin- und herbewegt wird, wobei die Schweißelektrodenspitze aufgrund ihres Hin- und Hergehens abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen gerichtet wird.

3· Schweißverfanren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtbogen in einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird.

4. Schweißverfahren zum Unterpulverschweißen mit schmaler Schweißfuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in einem Flußmittel erzeugt wird.

5. Schweißverfanren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode von Rollen gezogen und zu einer in eine Schweißdüse vorzuschiebenden wellenförmigen Schweißelektrode geformt wird; und daß die Schweißelektrode den Rollen durch einen gleichmäßig verlaufenden Durchlaß zugeführt wird, der nur eine Verformung der Schweißelektrode innerhalb ihrer Elastizitätsgrenze gestattet.

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6, Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode von Rollen gezogen und zu einer in eine Schweißdüse vorzuschiebenden wellenförmigen Schweißelektrode geformt wird; und daß die Schweißelektrode über ein schwingendes Leitglied aus einer im wesentlichen mit den Achsen der Rollen parallelen Richtung zwischen die Rollen geführt wird.

7. MIG-Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge, bei dem eine Schweißelektrode in eine zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Metallstücken gebildete Schweißfuge geführt und dann in dieser ein Lichtbogen in einer Schutzgasatmosphäre gezogen wird, gekennzeichnet durch zyklisches kurzzeitiges Überlagern eines Grundstroms mit einem hohen Strom und Leiten des so tiberlagerten Stroms durch die Schweißelektrode, so daß geschmolzene Metalltropfen von der Schweißelektrodenspitze zwangsweise durch Sprühen auf das Grundmetall übergehen.

8. Schweißverfahren zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge,

gekennzeichnet durch Verteilen der Oberfläche des Schweißbads durch Gas, das durch eine in Vorschubrichtung eines Elektrodenrohrs hinter diesem angeordnete Sekundärgasdtiee eingeblasen wird; und

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Zurückschieben des Schmelzbads durch Gas, das durch eine vor dem Elektrodenrohr angeordnete Primärgasdüse eingeblasen wird.

9· Schweißeinrichtung,

gekennzeichnet durch eine um eine vorbestimmte Achse schwingende Schweißelektroden-Vorschubvorrichtung; und

zwei die Schweißelektrode von der Vorschubvorrichtung abziehende und sie wellenförmig verformende Rollen, wodurch die Schweißelektrode einem Elektrodenrohr ununterbrochen zuführbar ist.

10. Schweißeinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Kühlmittelrohr (22) und ein Kühlmittelrückführrohr (23) für den Kühlmittelkreislauf, die auf der einen Seite eines Elektrodenrohrs (21) angeordnet sind, wobei das Elektrodenrohr (21) die Schweißelektrode (1) in eine Schweißfuge leitet und zuführt;

ein Schutzgaszufuhrrohr (24), das auf der anderen Seite des Elektrodenrohrs (21) angeordnet ist und der Schweißfuge Schutzgas zuführt; und

je ein Saug- und Auslaßrohr (25, 26) für verunreinigtes Gas, die an der Außenseite des Kühlmittelrückführrohrs (23) bzw. des Schutzgaszufuhrrohrs (24) angeordnet sind zum Ansaugen und Ableiten von verunreinigtem Gas nach außen;

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wobei sämtliche Rohre (21-26) parallel nebeneinander in einer Ebene angeordnet und ihre Außenflächen sämtlich mit warmfestem elektrischem Isolierstoff (30) bedeckt sind.

11. Schweißeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrodenvorschubvorrichtung ein schwingendes Leitglied (68) aufweist, das die Schweißelektrode (1) aus einer im wesentlichen parallel zur Achse der Rollen verlaufenden Richtung zugeführt erhält und sie den Rollen zuführt.

12. Schweißeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelettrodenvorschubvorrichtung ein schwingendes Leitglied (68) mit einem gleichmäßig verlaufenden Durchgang (69) zum Verformen der Schweißelektrode (1) innerhalb ihrer Elastizitätsgrenze aufweist.

13· Schweißeinrichtung zum Schweißen mit schmaler Schweißfuge,

gekennzeichnet durch eine oder mehrere Primärgasdüsen (97), die vor einem Elektrodenrohr (96) angeordnet sind;

ein hinter dem Elektrodenrohr (96) in engem Kontakt damit angeordnetes Kühlmittelrohr (98); und eine oder mehrere hinter dem Kühlmittelrohr (98) angeordnete Sekundärgasdüsen (99).

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14. Schweißeinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Primärgasdüsen (z. B, 97b) mit unterschiedlichen Schutzgaseinblasdurchlassen und Sekundärgasdüsen (99) mit unterschiedlichen Schutzgaseinblasdurchlassen.

15. Schweißeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (f) der Achse des Elektrodenrohrs (96) zur Achse der Sekundärgasdüse (99) größer als der Abstand (e) der Achse des Elektrodenrohrs (96) zur Achse der Primärgasdüse (97) ist.

16. Schweißeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Achse des Elektrodenrohrs (96) zur Achse des Sekundärgasrohrs (99) größer als der Abstand der Achse des Elektrodenrohrs (96) zur Achse des Primärgasrohrs (z. B. 97b) ist.

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