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Verfahren zur Regelung des Vorschubes der Schweissmaschine für elektrische Schweissung in der geschmolzenen Schlacke und Einrichtung für die Ausführung dieser Vorschubregelung
Die automatische elektrische Schweissung in der geschmolzenen Schlacke an lotrechten oder von der Lotrechten weggeneigten Flächen erfolgt in der Regel so, dass der von der Schweissmaschine zugeführte Schweissnaht in die geschmolzene
Schlacke eingetaucht ist. Die geschmolzene Schlacke schützt das geschmolzene Schweissmetall gegen atmosphärische Einflüsse und eine besondere Kühleinrichtung, welche in der Regel wassergekühlt ist, verhindert'das Abfliessen des geschmolzenen Metalls und der geschmolzenen Schlacke.
Die den Schweiss draht zuführende Schweissmaschine sowie die Kühleinrichtung müssen sich von unten nach aufwärts in dem Masse verschieben, als der Schweissbadspiegel ansteigt.
Die Schweissstelle bzw. der Schweissbadspiegel werden von der geschmolzenen Schlacke von oben und von der Kühleinrichtung an den Seiten derart abgedeckt, dass eine verlässliche Kontrolle des Spiegels des Schweissmetallbades mit normalen Mitteln, d. i. durch direkte Beobachtung unmöglich ist. Ausserdem herrscht an der Schweissstelle eine so hohe Temperatur, bei der praktisch alle in der technischen Praxis für die Temperaturmessung geläufigen Werkstoffe schmelzen.
Im Verlaufe der Schweissung müssen jedoch die Leisten der Kühleinrichtung ständig in einer bestimmten Lage relativ zum Spiegel des Schweissmetallbades gehalten werden, da im Falle einer zu niedrigen Lage der Kühlleisten relativ zum Schweissmetallbad die geschmolzene Schlacke herausfliesst und dadurch ein unzulässiges Absinken ihrer Höhe bewirkt wird, welches Störungen des Schweissvorganges verursacht.
Hingegen treten im Falle einer zu hohen Lage der Kühlleisten relativ z. um Schweissmetallbad Störungen in der Schweissverbindung Infolge eines übermässig gro- ssen Ausladens der Elektrode aus dem Stromzuführungskontakt ein und es kommt ebenfalls zum Herausfliessen des geschmolzenen Flussmittels und geschmolzenen Metalls rings um die unteren Kan- ten an den Kühlleisten, wodurch das Schweissen gleichfalls unmöglich gemacht wird.
Die bisher bekannten Einrichtungen für das automatische elektrische Schweissen in der ge- schmolzenen Schlacke erfordern einen eingearbeiteten Schweisser, der die Stelle rings um die Schweissnaht unaufhörlich verfolgt und je nach der Farbe des Metalles in der Umgebung der Schweissstelle die Höhe des Schweissmetallbades beurteilt und demgemäss selbst den Vorschub der Schweissmaschine und der Kühleinrichtung derart regelt, dass keine Störungen des Schweissprozesses aus Gründen, einer unrichtigen Einstellung der Kühlleisten relativ zur Höhe des Schweiss- metal1badspiegels eintreten.
Die an sich bekannten Regulierverfahren, welche auf dem Prinzip von thermoelektrischen Zellen begründet sind, haben sich in der Praxis nicht bewährt, da dieselben bei den verschiedenen Schweissverhältnissen nicht in gleicher bzw. richtiger Weise reagieren und ausserdem eine komplizierte Vetrstärkervorrichtung zum Zwecke der Übertragung der gemessenen Veränderung auf den Leistungsmechanismus der Schweissmaschine erforderlich machen.
Es ist ferner eine Art der Vorschubregelung der Schweissmaschine relativ zum ansteigenden Spiegel des Schweissmetallbades mit Hilfe einer besonderen Sonde bekannt, welche an einen elektrischen Hilfsstromkreis einer Intensität von 20- 30 A angeschlossen ist und von oben in die geschmolzene Schlacke eintaucht, wobei das Ende der Sonde in einer bestimmten Entfernung vom Spiegel des Schweissmetallbades liegt, derart, dass zwischen dem Ende der Sonde und dem geschmolzenen Schweissmetall gleichsam ein Ndbenbogen oder ein ionisiertes Milieu entsteht.
Im Verlaufe des Schweissens steigt der Schweissmetallbadspiegel und der Abstand zwischen dem Ende der Sonde und dem Schweissmetallbadspiegel verkleinert sich, wodurch sich der elektrische Widerstand ändert, welcher eine Spannungsänderung in diesem
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des Mechanismus für den Vorschub des Schweissautomaten bzw. für dessen Nachstellung ab. Diese Regulierart hat sich in der Praxis nicht bewährt, da die Sonde bei der Handhabung des Schweissdrahtes hinderlich ist, was sich überdies noch weiter dadurch verschlechtert, dass sich an der Sonde erstarrte Schlacke In solchem Masse absetzt, dass dadurch häufig die Schweissung unmöglich gemacht wird.
Eine abgeänderte Bauart der Einrichtung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Regulierverfahrens beruht darin, dass die Sonde in die Kühleinrichtung des Schweissautomaten derart eingebracht wird, dass ihr Ende in die Fuge zwischen zu schweissenden Gegenstän- den in Höhe der Schichte der geschmolzenen Schlacke in einem bestimmten Abstand über dem Spiegel des geschmolzenen Schweissmetalls und in einem bestimmten Abstand von demselben ragt.
Doch hat sich auch diese Art der Regelung des Vorschubes des Schweissautomaten nicht bewährt, da sich die Sonde infolge des Durchganges bedeutender Strome beträchtlich abnutzt, häufige Kontrolle erfordert und häufig ausgewechselt werden muss und überdies bei, dieser Regelungsart im allgemeinen eine recht komplizierte Vorschubeinrichtung für den Schweissautomaten erforderlich
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faches und verlässliches Verfahren der Regelung des Vorschubes des Schweissautomaten in Abhän-
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metallbades bei elektrischer Schweissung in der geschmolzenen Schlacke, wobei die Mängel der bisher bekannten Einrichtungen beseitigt werden.
Die vorliegende Erfindung beruht im wesentlichen darin, dass der elektrische Hilfsstromkreis, von dem die Regelung des Vorschubes der Schweissmaschine entlang der Schweissung von unten nach aufwärts abgeleitet wird, unterbrochen oder geschlossen wird durch die Anderung der physikalischen Eigenschaften der seitlichen Schlakkenschichte, welche sich bei diesem Schweissverfahren stets in dünner Schichte zwischen der Innenwand der gekühlten Beilageplatte der Schweissmaschine und dem Schweissmetall hält.
Diese dünne Schlackenschichte geht nämlich allmählich in dem Masse, als das Schweissmetallbad im Verlaufe des Schweissens von unten nach aufwärts ansteigt, aus dem flüssigen in den plastischen Zustand und sodann in den festen Zustand
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verändert sich bei den meisten Flussmitteln d'r elektrische Widerstand bzw. die elektrische Leitfähigkeit in dem Sinne, dass die elektrische Leitfähigkeit beim übergang in den plastischen Zustand sich stark verringert und beim Übergang in den festen Zustand praktisch vollkommen verschwindet.
Der den Mechanismus für den Vor- schub der Schweissmaschine beherrschende elektrische Hilfsstromkreis, welcher in diesem Falle vorteilhaft von einem elektrischen Strom kleiner Intensität von höchstens 1 A gespeist werden kann, wird infolge der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. deren Absinken auf den Nullwert unterbrochen bzw. geschlossen und gibt. da- durch den Impuls für den Gang bzw. Stillstand des Mechanismus für den Vorschub der Schweissmaschine von unten nach oben bzw. schaltet die Kontrolleinrichtung ein oder aus.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung für die Regelungart des Vorschubes der. Schweissmaschine, welches ausführlicher das Wesen der vorliegenden Erfin- dung darlegt ; die Konstruktion und Arbeitsweise der Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfin- dung werden nachstehend beschrieben:
Das Ende des Schweissdrahtes 9 ist im Verlaufe des Schweissprozesses in die geschmolzene Scblak- ke 11 eingetaucht. Infolge des Durchganges des Schweissstromes zwischen dem Ende des Schweiss- drahtes 9 und dem Spiegel des geschmolzenen Schweissmetalles 13 bildet sich ein hoch ionisie- rendes Milieu 12 aus. Das flüssige Schweissme- tall 13 kühlt allmählich ab und erstarrt.
Um ein Herausdrücken des geschmolzenen Schweissmetalls
13 und der geschmolzenen Schlacke 11 aus der Fuge zwischen den zusammenzuschweissenden Ge- genständen 5 zu verhindern, werden an der Schweissstelle wassergekühlte oder in anderer passender Weise gekühlte Beilageplatten 6 und 10 auf je einer Seite der Fuge angelegt. In eine dieser Beilagen wird eine durch ein Isoliermaterial, z. B. Glimmer 7, von der Kühlbeilagplatte isolierte Sonde 8 eingesetzt. Diese Sonde 8 bildet den einen Pol der Leitung 15 des elektrischen Hilfsstromkreises, dessen anderer Leitungsteil 16 an der Stelle 14 an das erstarrte Schweissmetall angeschlossen ist, wobei der andere Pol der Leitung des elektrischen Hilfsstromkreises von der geschmolzenen Schlacke gebildet wird.
Die Leitun-15 verbindet die Sonde 8 mit der Spule 17 und über den Widerstand 1 mit dem anderen Pol der Stromquelle 3. Die Spule 17 beherrscht den Schütz 2, welcher derart eingestellt ist, dass, solange der elektrische Hilfsstromkreis 15, 16 geschlossen ist, der Schütz 2 die Verbindung des den Vorschub des Schweissautomaten von unten nach oben antreibenden Elektromotors 4 mit der Stromquelle 3 unterbricht und umgekehrt, solange der elektrische Hilfsstromkreis 15, 16 unterbrochen ist, der Schütz 2 die Stromquelle 3 mit dem Vorschubmotor 4 verbindet.
Während der Dauer des Schweissprozesses steigt unaufhörlich der Spiegel des geschmolzenen Schweissmetalles, wobei die am Schweissautomat befestigte Sonde 8 stehen bleibt, insofern der Motor für den Schweissautomatvorschub stromlos ist.
Sobald das Schweissbad dermassen ansteigt, dass sich die heisseste Stelle über die Sonde 8 so weit
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entfernt, dass infolge der Abkühlung der Sonde die das nicht isolierte Ende der Sonde umhüllende geschmolzene Schlacke zunächst zur plastischen Masse 19 und dann zur starren Masse 18 wird, erhöht sich ihr elektrischer Endwiderstand wesentlich und die Schlacke wird schliesslich praktisch elektrisch überhaupt nicht leitend.
Infolge der Entstehung dieser plastischen bzw. starren Schlackenschichte am nicht isolierten Ende der Sonde 8 wird der elektrische Hilfsstromkreis 1', 16 unterbrochen, die Spule 17 wird stromlos und der Schütz 2 schaltet daraufhin den Elektromotor 4 und Schweissautomaten ein und mit demselben verschiebt sich auch die in der Beilage 6 befestigte Sonde von unten nach oben so weit, bis dieselbe neuerlich dicht unter die heisseste Stelle in Berührung mit der geschmolzenen Schlacke 11 gelangt. Dadurch gelangt, die Sonde wieder in den Bereich einer flüssigen Schlackenschichte, der elektrische Hilfsstromkreis wird geschlossen und der Schütz 2 unterbricht die Verbindung des Motors 4 mit der Stromquelle 3, wodurch der Vorschub des Schweissautomaten in Richtung von unten nach oben wieder eingestellt wird.
Das Verfahren und die Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ermöglichen in verlässlicher Weise und fortlaufend in kurzen Zeitintervallen, die Schweissmaschine beim Schweissen in die geschmolzene Schlacke dermassen vorzuschieben, als der Spiegel des Schweissbades ansteigt. Die Sonde, behindert keineswegs die Bewegung des Schweissdrahtes während des Schweissens ; die ganze Vorrichtung ist sehr einfach und erfordert
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zur Speisung des Hilfsstromkreises.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regulierung des Vorschubes der Schweissmaschine für elektrische Schweissung in der geschmolzenen Schlacke an lotrechten oder von der Lotrechten weggeneigten Flächen im Verlaufe des Schweissens, mit Hilfe eines besonderen, vom Schweissstromkreis unterschiedlichen elektrischen Hilfsstromkreises, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des Vorschubes der Schweissmaschine von der elektrischen Leit- fähigkeit der sich während des Schweissvorganges zwischen dem. Schweissmetall und der Innenwand der Kühlbeilage absetzende Schlackenschichte abgeleitet wird, wobei sich diese Leitfähigkeit durch den Übergang der Schlacke vom flüssigen Zustand in den plastischen oder festen Zustand ändert und dadurch den elektrischen HiLfsstromkreis untel1Dricht oder schliesst.