EP0000379B1 - Method for arc stud welding with ignition by elevation, and welding gun to apply this method. - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for arc stud welding with drawn arc, in which a protective medium is supplied to the welding point, and a welding gun for carrying out this method.
- a stud welding gun (Gm 76 33 143), which has a bell-like part at its front free end, which is designed such that protective gas supplied to the part via an inlet can be fed to the point at which a stud is welded onto the base metal shall be.
- the welding point is to be protected from the outside atmosphere by a protective gas flow.
- the channels guiding the shielding gas are oriented towards the welding point, the relatively large distance between the channels and the welding point and the use of a gaseous protective medium have an adverse effect, since the weld pool runs and an uneven weld connection can occur.
- the method described is mainly suitable for welding bolts of small or medium diameter, since the disadvantages described occur when welding bolts of larger diameter.
- US Pat. No. 2,491,479 describes a method for arc stud welding with drawn arc ignition.
- a protective gas is introduced into a sleeve surrounding the welding area.
- the sleeve is made of ceramic material and has the task of holding the weld metal together.
- an arc stud welding device in which a protective medium is brought into the area of the welding point.
- a welding powder is used as a protective medium.
- the invention has for its object to develop a method with which bolts of larger diameter can be welded safely and with short welding times.
- This object is achieved in that a welding powder and a protective gas are passed into the area of the weld.
- the supply of a welding powder has the same purpose as the supply of a protective gas, but the protective and shaping effect is improved by the inventive method with a welding powder as a protective medium.
- the welding powder surrounding the welding point shields this point from the atmosphere, thereby preventing reactions of the welding bath with atmospheric oxygen.
- a safe limitation of the arc and an improved weld pool protection are advantageously achieved. In this way, even larger diameter bolts can be welded without the use of a ceramic ring.
- the method according to the invention also saves accessory costs for the clamping elements into which the ceramic rings are inserted. Since the time-consuming application and removal of the ceramic ring can be omitted, labor costs also decrease.
- an inert gas is advantageously used as the protective medium in addition to the welding powder.
- a protective gas as a further protective medium makes it possible to match the protective medium to the materials to be welded by selecting certain protective gases or welding powder and by varying the quantity ratio of protective gas to welding powder, and thus to achieve an optimal weld connection.
- the stud to be welded can advantageously at least partially have a coating of welding powder. With this method it is possible to bring the welding powder into the area of the welding point in a highly economical and simple manner. In addition, the welding process is simplified because there is no need for a separate feed system or the use of a ceramic ring. Since the covering of the bolts is easily damaged during transport, this method is only useful and can be used with advantage if the transport of the bolts is not necessary.
- a welding gun for carrying out the method has a supply system for the protective medium which is connected to a storage container.
- the protective medium passed through the feed system is fed exactly at the level of the melting stud end, i.e. in the immediate vicinity of the weld pool.
- the outlet opening is oriented towards the stud, so that complete and effective shielding of the weld pool is ensured.
- the feed system consists of a storage container for powder formed by two walls arranged at a distance from one another and concentrically to the bolt axis, and of an intermediate space between the bolt and the bolt holder and the storage container for the powder.
- the storage container for welding powder via which the welding powder is fed to the welding area, can be connected to a storage container for a protective gas.
- a protective gas can be supplied to the area of the welding point.
- the main welding powder used is submerged arc welding or magnetizable powders.
- protective gas e.g. Argon, carbon dioxide and the aforementioned gases containing mixed gases (Corgon range) in question.
- the design of the feed system according to the invention is adapted to the particular shape of the bolt.
- the cross section of the bolt and the outlet opening are similar to one another, so that the distance between the bolt and the outlet opening is constant along the entire circumference of the bolt and a uniform supply and distribution of the protective medium is ensured.
- the stud and the stud holder are surrounded by the walls of the feed system with the formation of a gap, the gap being connected to a storage container for protective gas.
- a further protective gas can be supplied to the weld pool via the above-mentioned space and the protective and limiting effect of the protective medium can thus be enhanced.
- the part of a welding gun for arc stud welding with drawn ignition shown in FIG. 1 consists of the gun base 8, the stud holder 4 and the feed system 1.
- a stud 5 to be welded to the workpiece 11 is carried by the stud holder 4, the stud 5 being carried over the stud holder 4 is connected to a lifting device, not shown.
- the feed system 1 itself consists of the two walls 2 and 3, which surround the bolt 5 concentrically, and the outlet opening 7. The distance between the outlet opening 7 and the bolt 5 is constant at all points and thus enables the zifty supply of protective media with the described advantages.
- the feed system 1 is connected to a reservoir 9 for the welding powder and / or to a reservoir 10 for protective gas.
- the walls 2, 3 of the feed system 1 surround the bolt 5 and the bolt holder 4 at a distance, which creates an intermediate space 12.
- This is connected on the one hand to a storage container 6 for protective gas and on the other hand has an opening towards the workpiece, the shape of which is determined by the cross section of the bolt and the cross section of the outlet opening 7.
- the consumption of protective gas or welding powder can be made economical in that the welding powder and the protective gases are only supplied immediately before a welding process.
- the face of the bolt and the workpiece 11 melt.
- the bolt 5 is dipped into the weld pool with pressure and the power source is switched off.
- the welding powder surrounding the weld pool and the protective gas form the melt, which is pushed away to the side, into a bulge and perform the protective and limiting tasks described.
- FIGS. 2 and 3 show bolts to which welding powder 13, 14 has been attached directly by pressing, dipping or caulking, as is customary with stick electrodes.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung, bei dem der Schweißstelle ein Schutzmedium zugeführt wird, sowie eine Schweißpistole zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for arc stud welding with drawn arc, in which a protective medium is supplied to the welding point, and a welding gun for carrying out this method.
Bekannt ist eine Bolzenschweißpistole (Gm 76 33 143), die an ihrem vorderen freien Ende ein glockenartiges Teil aufweist, das so ausgebildet ist, daß über einen Einlaß in das Teil zugeführtes Schutzgas der Stelle zugeleitet werden kann, an der ein Bolzen auf das Grundmetall aufgeschweißt werden soll. Die Aufschweißstelle soll so durch einen Schutzgasstrom vor der Außenatmosphäre geschützt werden.Known is a stud welding gun (Gm 76 33 143), which has a bell-like part at its front free end, which is designed such that protective gas supplied to the part via an inlet can be fed to the point at which a stud is welded onto the base metal shall be. The welding point is to be protected from the outside atmosphere by a protective gas flow.
Obwohl die das Schutzgas leitenden Kanäle zur Schweißstelle hin orientiert sind, wirken sich der relativ große Abstand der Kanäle zur Schweißstelle und die Verwendung eines gasförmigen Schutzmediums nachteilig aus, da das Schweißbad verlaufen und eine ungleichmäßige Schweißverbindung entstehen kann. Die beschriebene Methode eignet sich hauptsächlich zum Verschweißen von Bolzen kleineren oder mittleren Durchmessers, da beim Verschweißen von Bolzen größeren Durchmessers die beschriebenen Nachteile auftreten.Although the channels guiding the shielding gas are oriented towards the welding point, the relatively large distance between the channels and the welding point and the use of a gaseous protective medium have an adverse effect, since the weld pool runs and an uneven weld connection can occur. The method described is mainly suitable for welding bolts of small or medium diameter, since the disadvantages described occur when welding bolts of larger diameter.
Für die sichere Verschweißung von Bolzen größeren Durchmessers ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Keramikring die oben beschriebenen Schutz- und Formaufgaben übernimmt. Doch verursacht die Verwendung eines Keramikringes hohe Material- und Lohnkosten.For the secure welding of bolts of larger diameters, a method is known in which a ceramic ring takes over the protective and shaping tasks described above. However, the use of a ceramic ring causes high material and labor costs.
In der US-PS 2 491 479 ist ein Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung beschrieben. Dabei wird ein Schutzgas in eine den Schweißbereich umgebende Hülse eingeleitet. Die Hülse besteht aus keramischem Material und hat die Aufgabe, das Schweißgut zusammenzuhalten.US Pat. No. 2,491,479 describes a method for arc stud welding with drawn arc ignition. A protective gas is introduced into a sleeve surrounding the welding area. The sleeve is made of ceramic material and has the task of holding the weld metal together.
Durch die DE-AS 1 109 803 ist ein Lichtbogen-Bolzenschweißgerät bekannt, bei dem ein Schutzmedium in den Bereich der Schweißstelle gebracht wird. Als Schutzmedium wird ein Schweißpulver verwendet.From DE-AS 1 109 803 an arc stud welding device is known in which a protective medium is brought into the area of the welding point. A welding powder is used as a protective medium.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auch Bolzen größeren Durchmessers kostensparend und mit kurzen Schweißzeiten sicher verschweißt werden können.The invention has for its object to develop a method with which bolts of larger diameter can be welded safely and with short welding times.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Bereich der Schweißstelle ein Schweißpulver und ein Schutzgas geleitet werden.This object is achieved in that a welding powder and a protective gas are passed into the area of the weld.
Die Zuführung eines Schweißpulvers hat den gleichen Zweck wie die Zuleitung eines Schutzgases, doch wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Schweißpulver als Schutzmedium die schützende und formende Wirkung verbessert. So schirmt das die Schweißstelle umgebende Schweißpulver diese Stelle gegen die Atmosphäre ab, wodurch Reaktionen des Schweißbades mit atmosphärischem Sauerstoff unterbunden werden. Darüber hinaus werden in vorteilhafter Weise eine sichere Begrenzung des Lichtbogens und eine verbesserte Schweißbadsicherung erreicht. Auf diese Weise können auch Bolzen größeren Durchmessers ohne Einsatz eines Keramikringes verschweißt werden. Abgesehen von den Materialkosten des nur einmal verwendbaren Keramikringes werden dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Zubehörkosten für die Spannelemente eingespart, in die die Keramikringe eingesetzt werden. Da das zeitraubende Auflegen und Entfernen des Keramikringes enfallen kann, sinken ebenfalls die Lohnkosten.The supply of a welding powder has the same purpose as the supply of a protective gas, but the protective and shaping effect is improved by the inventive method with a welding powder as a protective medium. The welding powder surrounding the welding point shields this point from the atmosphere, thereby preventing reactions of the welding bath with atmospheric oxygen. In addition, a safe limitation of the arc and an improved weld pool protection are advantageously achieved. In this way, even larger diameter bolts can be welded without the use of a ceramic ring. Apart from the material costs of the ceramic ring, which can only be used once, the method according to the invention also saves accessory costs for the clamping elements into which the ceramic rings are inserted. Since the time-consuming application and removal of the ceramic ring can be omitted, labor costs also decrease.
Mit Vorteil wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zum Schweißpulver ein Schutzgas als Schutzmedium verwendet. Die Zuführung eines Schutzgases als weiteres Schutzmedium ermöglicht es, durch Wahl bestimmter Schutzgase bzw. Schweißpulver und durch Variationen des Mengenverhältnisses von Schutzgas zu Schweißpulver, das Schutzmedium auf die zu verschweißenden Materialien abzustimmen, und so eine optimale Schweißverbindung zu erreichen.In the method according to the invention, an inert gas is advantageously used as the protective medium in addition to the welding powder. The supply of a protective gas as a further protective medium makes it possible to match the protective medium to the materials to be welded by selecting certain protective gases or welding powder and by varying the quantity ratio of protective gas to welding powder, and thus to achieve an optimal weld connection.
Mit Vorteil kann der zu verschweißende Bolzen mindestens teilweise eine Umhüllung aus Schweißpulver aufweisen. Mit dieser Methode gelingt es in höchst wirtschaftlicher und einfacher Weise das Schweißpulver in den Bereich der Schweißstelle zu bringen. Zudem vereinfacht sich der Schweißvorgang, da auf ein eigenes Zufuhrsystem bzw. auf die Verwendung eines Keramikringes verzichtet werden kann. Da die Umhüllung der Bolzen bein einem Transport aber leicht beschädigt wird, ist dieses Verfahren nur dann sinnvoll und mit Vorteil anzuwenden, wenn ein Transport der Bolzen nicht vonnöten ist.The stud to be welded can advantageously at least partially have a coating of welding powder. With this method it is possible to bring the welding powder into the area of the welding point in a highly economical and simple manner. In addition, the welding process is simplified because there is no need for a separate feed system or the use of a ceramic ring. Since the covering of the bolts is easily damaged during transport, this method is only useful and can be used with advantage if the transport of the bolts is not necessary.
Eine Schweißpistole zur Durchführung des Verfahrens weist neben einem Pistolenfuß, einem Bolzenhalter, einer Hubvorrichtung ein in Verbindung mit einem Vorratsbehälter stehendes Zufuhrsystem für das Schutzmedium auf. Das über das Zufuhrsystem geleitete Schutzmedium wird genau in der Höhe des schmelzenden Bolzenendes, also in unmittelbarer Nähe des Schweißbades zugeführt. Zusätzlich ist die Austrittsöffnung zum Bolzen hin orientiert, so daß eine vollständige und wirkungsvolle Abschirmung des Schweißbades gesichert ist. Erfindungsgemäß besteht das Zufuhrsystem aus einem von zwei mit Abstand zueinander und konzentrisch zur Bolzenachse angeordneten Wänden gebildeten Vorratsbehälter für Pulver sowie aus einem einerseits zwischen dem Bolzen und dem Bolzenhalter und andererseits dem Vorratsbehälter für das Pulver liegenden Zwischenraum.In addition to a gun base, a bolt holder and a lifting device, a welding gun for carrying out the method has a supply system for the protective medium which is connected to a storage container. The protective medium passed through the feed system is fed exactly at the level of the melting stud end, i.e. in the immediate vicinity of the weld pool. In addition, the outlet opening is oriented towards the stud, so that complete and effective shielding of the weld pool is ensured. According to the invention, the feed system consists of a storage container for powder formed by two walls arranged at a distance from one another and concentrically to the bolt axis, and of an intermediate space between the bolt and the bolt holder and the storage container for the powder.
Durch die Zuführung eines Schweißpulvers und eines Schutzgases wird ein Verlaufen des Schweißbades ebenso verhindert, wie ein Reagieren des Schweißbades mit atmosphärischem Sauerstoff. Wie schon beschreiben, wird der Lichtbogen auf den gewünschten Raum begrenzt.By adding a welding powder and a protective gas prevents the weld pool from running as well as a reaction of the weld pool with atmospheric oxygen. As already described, the arc is limited to the desired space.
Erfindungsgemäß kann der Vorratsbehälter für Schweißpulver, über den dem Schweißbereich das Schweißpulver zugeleitet wird, mit einem Vorratsbehälter für ein Schutzgas in Verbindung stehen. Über dieses Zufuhrsystem kann dem Bereich der Schweißstelle somit nicht nur ein Schweißpulver, sondern auch ein Schutzgas zugeführt werden. Dies ist von Vorteil, da je nach Art der zu verschweißenden Materialien das Schutzgas zusammen mit einem Schweißpulver aber auch als alleiniges Schutzmedium verwendet werden kann. Als Schweißpulver kommen vor allem Pulver der Unterpulverschweißtechnik oder magnetisierbare Pulver zur Anwendung. Als Schutzgas kommen z.B. Argon, Kohlendioxid sowie die genannten Gase enthaltende Mischgase (Corgonreihe) in Frage.According to the invention, the storage container for welding powder, via which the welding powder is fed to the welding area, can be connected to a storage container for a protective gas. With this supply system, not only a welding powder but also a protective gas can be supplied to the area of the welding point. This is advantageous because, depending on the type of materials to be welded, the shielding gas can be used together with a welding powder but also as the sole protective medium. The main welding powder used is submerged arc welding or magnetizable powders. As protective gas, e.g. Argon, carbon dioxide and the aforementioned gases containing mixed gases (Corgon range) in question.
Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Zufuhrsystems wird der jeweiligen Form des Bolzens angepaßt. Insbesondere sind der Querschnitt des Bolzens und der Austrittsöffnung einander ähnlich, so daß der Abstand zwischen Bolzen und Austrittsöffnung entlang des ganzen Bolzenumfangs konstant ist und eine gleichmäßige Zuführung und Verteilung des Schutzmediums gewährleistet ist.The design of the feed system according to the invention is adapted to the particular shape of the bolt. In particular, the cross section of the bolt and the outlet opening are similar to one another, so that the distance between the bolt and the outlet opening is constant along the entire circumference of the bolt and a uniform supply and distribution of the protective medium is ensured.
Es ist von Vorteil, daß bei einer erfindungsgemäßen Schweißpistole der Bolzen und der Bolzenhalter von den Wänden des Zufuhrsystem unter Bildung eines Zwischenraums umgeben wird, wobei der Zwischenraum mit einem Vorratsbehälter für Schutzgas in Verbindung steht. Zusätzlich zur Zuführung von Schutzgasen und/oder Schweißpulver über das als Vorratsbehälter für Pulver dienende Zufuhrsystem kann dem Schweißbad über den genannten Zwischenraum ein weiteres Schutzgas zugeführt und damit die schützende und begrenzende Wirkung des Schutzmediums verstärkt werden.It is advantageous that, in a welding gun according to the invention, the stud and the stud holder are surrounded by the walls of the feed system with the formation of a gap, the gap being connected to a storage container for protective gas. In addition to the supply of protective gases and / or welding powder via the supply system serving as a storage container for powder, a further protective gas can be supplied to the weld pool via the above-mentioned space and the protective and limiting effect of the protective medium can thus be enhanced.
Im folgenden soll eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand schematischer Zeichnungen dargestellt und das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden. Die in den Figuren gleichen Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.In the following, a device according to the invention is to be illustrated using schematic drawings and the method according to the invention is explained. The same parts in the figures are provided with the same reference numerals.
Es ziegen:
- Figur 1 eine erfindungsgemäße Schweißpistole
Figur 2 und- Figur 3 Bolzen, die eine Umhüllung aus Schweißpulver aufwiesen.
- Figure 1 shows a welding gun according to the invention
- Figure 2 and
- Figure 3 bolts that had a coating of welding powder.
Der in der Figur 1 dargestellte Teil einer Schweißpistole für das Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung besteht aus dem Pistolenfuß 8, dem Bolzenhalter 4 und dem Zufuhrsystem 1. Ein mit dem Werkstück 11 zu verschweißender Bolzen 5 wird vom Bolzenhalter 4 getragen, wobei der Bolzen 5 über den Bolzenhalter 4 mit einer nicht dargestellten Hubvorrichtung verbunden ist. Das Zufuhrsystem 1 selbst besteht aus den beiden Wänden 2 und 3, die den Bolzen 5 konzentrisch umgeben, und der Austrittsöffnung 7. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung 7 und dem Bolzen 5 ist an allen Stellen konstant und ermöglicht damit die gezifte Zuführung von Schutzmedien mit den beschreibenen Vorteilen. Das Zufuhrsystem 1 ist mit einem Vorratsbehälter 9 für das Schweißpulver und/oder mit einem Vorratsbehälter 10 für Schutzgas verbunden. Die Wände 2, 3 des Zufuhrsystems 1 umgeben den Bolzen 5 und den Bolzenhalter 4 mit Abstand, wodurch ein Zwischenraum 12 entsteht. Dieser ist einerseits mit einem Vorratsbehälter 6 für Schutzgas verbunden und weist andererseits zum Werkstück hin eine Öffnung auf, deren Form durch den Bolzenquerschnitt und den Querschnitt der Austrittsöffnung 7 festgelegt wird.The part of a welding gun for arc stud welding with drawn ignition shown in FIG. 1 consists of the
Zum Verschweißen wird die Schweißpistole mit dem Pistolenfuß 8 auf das Werkstück 11 aufgesetzi. Vor dem Beginn des Schweißvorganges, bevor also der Bolzen 5 durch die Hubvorrichtung angehoben und der Lichtbogen zwischen Bolzen 5 und Werkstück 11 gezündet wird, erfolgt die Zuführung des Schutzmediums. Ober das Zufuhrsystem 1 und den Zwischenraum 12 zwischen dem Zufuhrsystem 1 und dem Bolzen 5 wird in der beschriebenen Weise Schweißpulver und Schutzgas zugeführt. Es gibt folgende Möglichkeiten, ein Schutzmedium zuzuführen:
- a) nur Schutzgas, entweder über Zufuhrsystem 1 und/oder über den
Zwischenraum 12, - b) nur Pulver über Zufuhrsystem 1
- c) Pulver und Schutzgas über Zufuhrsystem 1 bzw.
Zwischenraum 12.
- a) only protective gas, either via supply system 1 and / or via
intermediate space 12, - b) only powder via feed system 1
- c) Powder and protective gas via feed system 1 or
intermediate space 12.
Der Verbrauch an Schutzgas bzw. an Schweißpulver kann dadurch sparsam gestaltet werden, daß das Schweißpulver und die Schutzgase nur unmittelbar vor einem Schweißvorgang zugeleitet werden.The consumption of protective gas or welding powder can be made economical in that the welding powder and the protective gases are only supplied immediately before a welding process.
Nach Zündung des Lichtbogens schmelzen die Bolzenstirnfläche und das Werkstück 11 an. Der Bolzen 5 wird mit Druck in das Schweißbad eingetaucht und die Stromquelle abgeschaltet. Das das Schweißbad umgebende Schweißpulver und das Schutzgas formen die seitlich weggedrückte Schmelze zu einem Wulst und nehmen die beschriebenen Schutz- und Begrenzungsaufgaben wahr.After ignition of the arc, the face of the bolt and the
In den Figuren 2 und 3 sind Bolzen dargestellt, an die Schweißpulver 13, 14 direkt durch Pressen, Tauchen oder Verstemmen angebracht wurde, wie es bei Stabelektroden üblich ist.FIGS. 2 and 3 show bolts to which
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