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Vorrichtung zum Ausführen von Lichtbogenschweißungen mittels ummantelter
Elektrode Es ist bekannt, ummantelte Elektroden anstatt von Hand aus über die Schweißnaht
zu führen, direkt auf der Schweißnaht aufzulegen, den Lichtbogen am Anfang der Elektrode
zu zünden und ihn ohne weiteres Zutun über der Schweißnaht abbrennen zu lassen.
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Dieses Verfahren entspricht einer selbsttätigen; Schweißurig, hat
aber gegenüber einer solchen mit entsprechenden maschinellen Anlagen und Einrichtungen,
besorgten (vollautomatischen) Schweißurig nicht die geringste Bedeutung erlangt
und ist sogar überhaupt praktisch nicht anwendbar, da sich infolge verschiedener
Wärmeeinflüsse die Elektrode während dieses Schweißvorganges ununterbrochen selbsttätig
verlagert. Durch die Wärmeeinflüsse treten Verkrümmungen des Elektrodenkei-nes ein,
so daß die Schweißraupe auch neben die Schweißfuge zu liegen kommt, was natürlich
eine vollkommen unbrauchbare Schweißurig ergibt. Weiter biegt sich das Elektrodenende
häufig nach aufwärts, so daß der Lichtbogen, durch Vergrößerung der Entfernung .des
Elektrodenendes von der Schweißstelle verlängert wird und gelegentlich erlischt
oder mindestens starke. Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht hervorruft usw. Auch
nicht gesteuerter, unregelmäßiger Schlackenfluß beeinflußt den Lichtbogen ungünstig
und führt zu unregelmäßigen, praktisch nicht verwendbaren Schw.eißungen.
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Diese angeführten Erscheinungen, welche die einfache selbsttätige
Verschweißung einer auf die Schweißstelle aufgelegten und nach Zündung sich selbst
überlassenen ummantelten Elektrode ohne maschinelle Einrichtung praktisch unmöglich
machen, - werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, d:.aß über die ganze Elektrode
und den Lichtbogen oder mindestens über diesen und den abbrennenden Elektrodenteil
ein Körper aus magnetisch nicht leitendem Material gelegt wird, der die Elektrodenoberfläche
mindestens än einzelnen Punkten oder längs mindestens einer Linie derart berührt,
daß er mit dem Werkstück zusammen einen Kanal bildet, in welchem
die.Elektrode
liegt und abbrennt. Durch diese Vorrichtung wird die Elektrode selbst in ihrer Lage
längs der Schweißstelle festgehalten und der Lichtbogen- und Schlackenfluß durch
.den geschlossenen oder fast geschlossenen Kanal, der durch dien Abdeckkörper einerseits
und das Werkstück andererseits gebildet ist, gerichtet und gesteuert.
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Für eine gewöhnliche Stumpfnaht wird beispielsweise lediglich eine
mit einer I,#ut versehene Schiene in der ganzen Länge der verwendeten Elektrode
über diese und den Schweißspalt gelegt. Besteht -dieser Abdeckkörper aus Metall,
Kohle oder einem anderen stromleitenden Material oder aber aus einem bildsamen Material,
so ist es vorteilhaft, eine isolierende Schicht, etwa aus Papier oder aus irgendeinem
anderen Stoff, als Streifen zwischen Elektrode und Abdeckkörper oder zwischen Werkstück
und Abdeckkörper oder aber zwischen Werkstück und Elektrode einerseits und dem Abdeckkörper
andererseits einzufügen. Die Einfügung der Zwischenlage aus Papier oder anderen
eventuell thermisch oder elektrisch isolierenden Stoffen hat den Zweck, den eventuell
elektrisch leitenden Abdeckkörper vom Werkstück selbst zu isolieren und somit sicher
zu verhindern, daß die Elektrode gelegentlich auch gegen den Abdeckkörper den Uchtbogen
zünden und somit gegen !diesen :abschmelzen könnte. Eine auch thermisch isolierende
Schicht erfüllt ferner die Aufgabe, den Abdeckkörper vor der direkten Hitzeeinwirkung
des Lichtbogens einigermaßen zu schützen.
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Besteht die erfindungsgemäß eingefügte Zwischenlage aus Papier oder
einem anderen brennbaren Material, so erfüllt sie über das Vorgesagte hinaus noch
die Aufgabe, den Sauerstoff, der sich unter Umständen noch im Schweißkanal befindet,
bei seiner eigenen Verbrennung an sich zu reißen und dadurch die Atmosphäre im Schweißkanal
vollkommen zu neutralisieren, also die metallurgischen Eigenschaften des Schweißgutes
weiter zu verbessern. Unter Umständen kann diese Zwischenlage mit irgendwelchen
ganz besonders desoxvdierenden Mitteln versetzt werden oder auch direkt aus solchen
chemischen Mitteln bestehen.
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Der Abdeckkörper selbst kann auch mit einer isolierenden, gegebenenfalls
desoxydierenden Schicht an der der Elektrode und dem Werkstück zugewendeten Seite
versehen `=erden.
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Der Abdeckkörper kann auch aus verschiedenen entsprechend geformten
Teilstücken bestehen, die gemäß Verlauf der Schweißfuge aneinandergefügt werden.
Der -,#ibdeclckörper kann auch die Form einer Rolle erhalten, deren Umfang entsprechend
der Größe und Form der Elektrode ausgebildet ist. (Durch die Form des Rollenumfanges
wird das im Lichtbogen abschmelzende Elektrodenende geführt und mehr oder weniger
abgedeckt, so ,daß die Rolle entsprechend dem Abbrand der Elektrode im Lichtbogen
vorwärts geschoben, sich längs der Schweißnaht abwälzt. Bei dieser Anordnung der
selbsttätigen Schweißung ist es lediglich notwendig, das Schweißstuck entsprechend
der Abschmelzgeschwindigkeit der Elektrode zu bewegen, so daß sich der Lichtbogen
und das abschmelzende Elektrodenende immer unter der Rolle ungefähr im Berührungspunkt
zwischen Rolle und Werkstück befinden.
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In gleicher Weise wie bei anderen Abdeckkörpern kann auch der Rollenkörper
an seinein Umfang mit einer isolierenden Schicht versehen werden. oder eine solche
Schicht beispielsweise in Form eines Papierstreifens eingeführt werden.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, zwischen Abdeckkörper bzw.
Abdeckrolle und dem Werkstück einen Spalt bestehen zu lassen. In diesem Fall kann
vorteilhaft beiderseits der Schweißstelle und parallel zu ihr auf die Werkstücke
eine isolierende Schicht oder ein isolierender Belag aufgebracht werden.
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Die beiliegenden Zeichnungen stellen einige Beispiele für die Durchführung
der Erfindung dar. .
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Fig. i ist ein Querschnitt durch die Anordnung hei flach nebeneinanderliegenden
Werkstücken, Fi.g. a ein Schnitt längs der Schweißfuge der Fig. i. Fig. 3 ist der
entsprechende Querschnitt und Fig..I der zugehörige Längsschnitt bei unter rechtem
Winkel gekanteten Schweißstücken. Fig. 5 und 6 zeigen den Querschnitt und die Längenansicht
einer Rundnahtverbindung. In den Figuren sind i und a die zu verschweißenden Werkstücke,
3 ist die ummantelte Elektrode, d. der die Elektrode abdeckende Schutzkörper und
5 die .beim leitenden Schutzkörper vorteilhafte isolierende Schicht, in dargestelltem
Falle eine isolierende Zwischenlage.
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Fig. i und z stellt eine gerade Schiene und deren Verwendung auf einer
geradlinigen Schweißnaht dar. Ebenso kann einer im Raum beliebig gekrümmten Schweißkante
eine der Erfindung entsprechende mit Rille versehene Abdeckschiene oder Abdeckkörper
angepaßt werden.
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Nicht nur Stumpfnähte, sondern auch Kehlnähte beliebiger Form können
nach diesem Verfahren unter Verwendung entsprechend geformter Abdeckkörper mit gleichem
Vorteil hergestellt werden. Es ist unter Verwen- i dung der Erfindung ohne weiteres
möglich, die beiden Kehlnähte einer T-förmigen Verbindung,
wie Fig.
3 und d. der Patentzeichnung zeigt, gleichzeitig zu ziehen, wobei der Flansch der
T-Verbindung horizontal und der Steg vertikal steht, die beiden Lichtbogen also
unter 45 ° zur Horizontalen geneigt brennen und das Schweißmaterial genau in dieser
Richtung ablegen. Durch die Gleichzeitigkeit der beiden Schweißvorgänge links und
rechts des Steges wird ein Verziehen ;des Werkstückes in horizontaler Richtung bei
dieser Schweißung vollkommen vermieden.
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Die Wirkung dieser einfachen erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist .verblüffend.
Die Elektrode schmilzt mit einer Exaktheit und Regelmäßigkeit ab und liefert dementsprechend:
eine Schweißnaht, wie sie bei Handschweißung weder durch den geübtesten Schweißer
noch durch die beste Automatenführung erreichbar ist. Bei vollkommenem Abschluß,des
Lichtbogens von den Einflüssen des Sauerstoffes und Stickstoffes beim Brennen im
Innern des, durch das Schweißstück und den Abdeckkörper gebildetem Raumes wird die
mit ummantelten Elektroden erzielte normal gute Qualität der Schweißnaht noch wesentlich
erhöht. Festigkeit, Dehnung und Kerbschlagzähigkeit weichen von denen des besten
Grundmaterials nicht ab.
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Für die - Verschweißung können Mantelelektroden beliebiger Länge verwendet
werden, und die Schweißung erfolgt mit einer vielfach größeren Geschwindigkeit,
als mit normaler Handschweißung unter Verwendung der gleichen Elektroden zu erzielen
ist. Hierbei wickelt sich der Schweißvorgang vollkommen selbsttätig ab,' die Elektrode
schmilzt, an einem Ende entzündet, ohne jedes Zutun bis zum Stromzuführungsende
ab, so daß der Bedienungsmann während der Schweißzeit für eine ,andere Arbeit, z.
B. Vorrichtung der nächsten Schweißstelle, frei ist.