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Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen von Werkstücken, vorzugsweise Blechen, auf Stoss mit zwei in bezug auf die Schweissnaht hintereinander angeordneten Schweissköpfen.
Es ist bekannt, Schweissverbindungen von Blechen nach einem Schutzgasschweissverfahren mit abschmelzender, automatisch zugeführter Elektrode herzustellen. Bei diesem sogenannten MIG-Verfahren wird im allgemeinen so vorgegangen, dass zunächst die beiden Bleche durch eine Wurzelnaht miteinander verbunden werden, auf die dann anschliessend eine oder gegebenenfalls mehrere Lagen des Schweissmaterials zur Auffüllung der Fuge aufgetragen werden. Diese Arbeitsweise beansprucht nicht nur verhältnismässig viel Zeit, sondern bringt auch einen grossen Schutzgasverbrauch mit sich, der in vielen Fällen wirtschaftlich nicht tragbar ist.
Weiters sind auch schon Schweissverfahren mit mehreren hintereinander angeordneten Elektroden bekannt. Die genannten Nachteile lassen sich jedoch auch mit diesen Verfahren nicht beseitigen. So ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem der erste Schweisskopf eine nicht abschmelzende, der zweite eine abschmelzende Elektrode enthält, wobei die zweite Elektrode unter Schutzgas oder unter Pulver abgeschmolzen werden kann.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass beim Verschweissen dickerer Bleche, bei denen die Wärmeableitung von der Schweissstelle gross ist, mit der ersten Elektrode nicht mehr ein genügend grosses Schmelzbad erzeugt werden kann, um die Stossgrube sicher zu schliessen und damit eine einwandfreie Wurzelnaht herzustellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Stosskanten der Bleche nicht satt aneinander passen und Zwischenräume durch die Wurzelnaht zu überbrücken sind.
Ferner ist auch schon ein Verfahren mit zwei abschmelzenden Elektroden mit einer gemeinsamen Gashülle sowie ein Schweissverfahren mit zwei hintereinander angeordneten Unterpulverschweissköpfen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine Verschweissung von Werkstücken, vorzugsweise Blechen, auf Stoss schnell und, hinsichtlich der Qualität der Schweissnaht, zuverlässig, bei einer spürbaren Senkung der Betriebskosten, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass durch den ersten Schweisskopf mittels eines Schutzgasschweissverfahrens mit abschmelzender, automatisch zugeführter Elektrode eine Wurzelnaht hergestellt und anschliessend, unmittelbar nach dem Erstarren dieser Naht, durch den zweiten Schweisskopf mittels eines Unterpulverschweissverfahrens die Schweissfuge ausgefüllt wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es lediglich notwendig ist, einen Bruchteil der Schweissnaht, nämlich die Wurzelnaht, nach dem Schutzgasschweissverfahren auszuführen, während das übrige Volumen der Schweissfuge, die beispielsweise ein X- oder V-förmiges Profil besitzen kann, nach dem Unterpulverschweissverfahren ausgefüllt wird. Die zuerst erfolgende Ausführung der Wurzelnaht nach dem Schutzgasschweissverfahren bietet Sicherheit gegen ein Ablaufen des Schweissbades und des verflüssigten Schweisspulvers durch die Naht, womit bei einer ausschliesslichen Anwendung des Unterpulverschweissverfahrens, vor allem im Falle von beispielsweise wegen schlechter
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Vorbereitung nicht satt passenden Stosskanten der Bleche, gerechnet werden muss.
Die Verwendung einer abschmelzenden Elektrode zur Ausführung der Wurzelnaht hat den besonderen Vorteil, dass auch bei schlecht vorbereiteten Stosskanten, die unregelmässig sein können und damit Spalte unregelmässiger
Breite aufweisen, noch genügend flüssiges Schweissmetall zur Verfügung steht, um die Nahtfuge durch die Wurzelnaht einwandfrei zu schliessen. Dies ist vor allem bei dicken Querschnitten von Bedeutung, bei denen die Wärmeableitung von der Schweissstelle schon ziemlich gross und damit die Entstehung eines genügend grossen Schmelzbades erschwert ist. Anderseits ergeben sich durch die erfindungsgemässe
Anwendung des Unterpulverschweissverfahrens entscheidende Kostenersparnisse, die in der
Grössenordnung von 30% gegenüber dem reinen Schutzgasschweissen liegen.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann bei der
Ausführung der Wurzelnaht nach dem Schutzgasschweissverfahren in an sich bekannter Weise eine pendelnde Relativbewegung quer zu der Naht zwischen Schweisskopf und Werkstück stattfinden.
Dadurch können auch Bleche mit schlecht vorbereiteten Kanten mit Schwankungen der Spaltbreite bis zu 6 mm verschweisst werden, ohne dass befürchtet werden muss, dass das Schweissbad nach unten abfliesst. Ohne Pendelung darf die Spaltbreite beim Schutzgasschweissen 1, 5 mm, beim Unterpulverschweissen 0, 8 mm nicht überschreiten. Die Schwingungsfrequenz der Pendelung liegt je nach der Schweissgeschwindigkeit zwischen 30 und 200 Schwingungen/min, während die Amplitude bis zu 25 mm betragen kann.
Zweckmässigerweise erfolgt sowohl die Schutzgasschweissung als auch die Unterpulverschweissung von der Oberseite der Bleche her, jedoch kann die Ausführung der Wurzelnaht unter Umständen auch von unten erfolgen. Wichtig ist lediglich, dass beim Unterpulverschweissen kein festes oder verflüssigtes Pulver durch die Schweissfuge nach unten abläuft.
Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Schweissköpfe in starrer, hinsichtlich ihres Abstandes beliebig einstellbarer Verbindung hintereinander angeordnet sind, wobei der vordere Schweisskopf der Schutzgasschweissung und der hintere dem Unterpulverschweissen dient. Der Abstand des auf dem gemeinsamen Vorschubgerät angeordneten ersten, nach dem Schutzgasschweissverfahren arbeitenden Schweisskopfes vom zweiten, nach dem Unterpulverschweissverfahren arbeitenden Schweisskopf richtet sich unter anderem nach der Schweissgeschwindigkeit. Wesentlich für die richtige Einstellung dieses Abstandes ist in jedem Fall, dass die vom ersten Schweisskopf gelegte Wurzelnaht an der Stelle, wo sich der zweite Schweisskopf befindet, bereits erstarrt ist.
Es hat sich als günstig erwiesen, diesen Abstand nicht geringer al0 mm zu wählen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können aus dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden.
Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind-l und 2-die beiden Schweissbrenner, die auf einem gemeinsamen Vorschubgerät (nicht dargestellt) in starrer Verbindung hintereinander angeordnet sind. --1-- ist ein Schutzgasschweissbrenner, bei dem das Schutzgas durch einen die abschmelzende Elektrode-3-umgebenden Hohlraum-4-strömt.-2--ist ein Unterpulverschweissbrenner, bei dem das Schweisspulver (durch Punkte angedeutet) durch einen die Elektrode-5-umgebenden Hohlraum-6-auf das Schweissbad rieselt. Die beiden Schweissbrenner-l und 2-sind beispielsweise durch zwei, mit einer Schraube --16-- fest verbundene Laschen --7-- starr miteinander verbunden.
Nach Lösen der Schraube --16-- kann der Abstand der Schweissbrenner durch Verschieben der Laschen --7-- gegeneinander beliebig eingestellt werden.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel werden die beiden dicken Werkstücke-9 und 10-durch eine sogenannte X-Naht miteinander verschweisst. Bei der Durchführung dieser Schweissung bewegt sich das Vorschubgerät mit den beiden Schweissköpfen--l und 2--in Richtung des Pfeiles --11-- entlang dem X-förmig vorbereiteten Spalt--12--zwischen den beiden feststehenden Werkstücken-9 und 10--. Es ist jedoch auch möglich, die die beiden Schweissköpfe-l und 2-tragende Vorrichtung stationär aufzustellen und die Werkstücke in einer zum Pfeil--11--
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und 2-durchzubewegen.--13--, welche den X-förmigen Spalt --12-- schliesst.
Der Unterpulverschweisskopf--2--folgt in einem Abstand, der so gewählt wird, dass die Wurzelnaht --13-- bei Eintreffen des Unterpulverschweisskopfes--2--bereits erstarrt ist. Durch das Unterpulverschweissen wird der Spalt --12-- mit einer dicken Lage --14-- aufgefüllt und die Schmelze durch eine Schicht --15-- aus Schweisspulver bedeckt.
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breit oder von unregelmässiger Form ist, sind weitere an sich bekannte Mittel (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine Pendelung des Unterpulverschweisskopfes--2--in Richtung des Pfeiles--17-- ermöglichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Lichtbogenschweissen von Werkstücken, vorzugsweise Blechen, auf Stoss mit
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abschmelzender, automatisch zugeführter Elektrode eine Wurzelnaht hergestellt und anschliessend, unmittelbar nach Erstarren dieser Naht, durch den zweiten Schweisskopf mittels eines Unterpulverschweissverfahrens die Schweissfuge ausgefüllt wird.
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