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Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrfachelektroden-Schweissbrenner mit einem mindestens zwei senkrecht verschiebbare, in Längsrichtung der Schweissraupe aufeinanderfolgende nicht abschmelzbare Elektroden aufweisenden Brennerkörper und mit den Elektroden zugeordneten Düsen.
Beim Hochleistungsschweissen, z. B. bei der Herstellung von geschweissten Rohren aus rostfreiem Stahl, wurden die Elektroden so angewendet, dass zwischen jeder Elektrode und dem Werkstück ein sogenannter offener Lichtbogen, TIG-Lichtbogen genannt, erzeugt wird. Mit einem TIG-Lichtbogen erfolgt die Wärmezufuhr zum metallischen Werkstück über die Aussenschicht des Schmelzbades, woraus entsprechend flache
Eindringungsprofile des Schmelzbades folgern. Beim Schweissen mit Mehrfachelektroden-Schweissbrennern mit
TIG-Lichtbögen entstehen deshalb breite Schmelzbäder mit einem in Längsrichtung der Schweissraupe auf die
Längeneinheit bezogen grossen Energieverbrauch.
Ausserdem ist die Elektrode eines TIG-Brenners verhältnismässig ungeschützt, weshalb Verunreinigungen der umgebenden Luft und des Schmelzbades leicht in das die Elektrode umgebende inerte Schutzgas gelangen können, was wieder zu einer erhöhten Abnutzung der Elektrode führt.
Sobald die Abnutzung einen bestimmten Grad erreicht hat, muss dann die Elektrode aus dem Schweissbrenner entnommen und nachgeschliffen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Schweissbrenner im Sinne einer
Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu vervollkommnen, womit zugleich eine Vergrösserung der
Arbeitsgeschwindigkeit und der Betriebssicherheit angestrebt ist.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Düsen auswechselbar angeordnet sind und die zusammenwirkenden Elektroden und Düsen entweder TIG-oder Plasmabrenner bilden, von denen einer gegenüber dem Werkstück einen offenen Lichtbogen, ein anderer einen verengten Lichtbogen und ein weiterer einen lediglich schwach verengten Lichtbogen bildet.
Mit einem solchen Schweissbrenner kann die Energieübertragung zum Werkstück in jeweils optimaler Weise gesteuert werden, so dass gewünschtenfalls breite Schmelzzonen, wie sie bei einer ausschliesslichen Verwendung von TIG-Brennern entstehen, vermieden werden können. Ausserdem kann dadurch die Gefahr von
Schweissfehlern, wie beispielsweise von Wärmerissen im Werkstück, vermindert und die Schweissgeschwindigkeit erhöht werden. Überdies sind die Elektroden des vorgeschlagenen Schweissbrenners gut gegenüber der Umgebungsluft und dem geschmolzenen Metall des Schmelzbades geschützt, womit sich eine grosse Betriebssicherheit und lange Lebensdauer der Elektroden mit entsprechend verringerten Arbeitsunterbrechungen zum Nachschleifen von Elektroden erreichen lässt.
In der Zeichnung, die einen erfindungsgemässen Schweissbrenner in Verbindung mit einem bearbeiteten Werkstück in einem schematisch gehaltenen Längsschnitt zeigt, ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Der dargestellte Mehrfachelektroden-Schweissbrenner weist drei in einer Reihe aufeinanderfolgende Brenner auf, die in einem gemeinsamen Brennerkörper --3-- angeordnet sind. Ein an den Brennerkörper --3-- über einen aus keramischem Material bestehenden Isolator--2--anschliessender Elektrodenhalter--l--trägt drei in nicht besonders dargestellter Weise in ihrer Längsrichtung verschiebbare und einstellbare nicht abschmelzbare Elektroden--4, 5 und 6--.
Die Elektroden--4, 5 und 6--sind ausserdem in nicht besonders dargestellter Weise in Längsrichtung der mit dem Schweissbrenner erzeugbaren Schweissraupe gegenseitig verschiebbar und einstellbar angeordnet. Um jede der Elektroden--4, 5 und 6--herum befindet sich im Brennerkörper--3--ein Gaskanal--10--, in den in nicht besonders dargestellter Weise Plasmagas nach einer der Elektrode zugeordneten Düse--7 bzw. 8, 9--eingeleitet werden kann, die sich jeweils am austrittsseitigen unteren Ende des Gaskanals--10-- befindet.
Die die Elektrode --4-- umgebende Düse --7-- dient lediglich zum Schutz des Brennerkörpers --3-- und beeinflusst somit nicht den mit der Elektrode--4--erzeugbaren Lichtbogen. Die mit der Elektrode--5--zusammenwirkende Düse--8--ist als eine Plasmadüse ausgebildet, die an dieser Stelle beim Betrieb zu einem verengten Lichtbogen führt, während die mit der Elektrode--6--zusammenwirkende Düse
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--3-- ist--15-- bewegbar ist. Die Elektroden--4, 5 und 6--werden von zugeordneten eigenen Stromquellen--11 bzw. 12 und 13--aus versorgt, die anderseits mit dem Werkstück --14-- verbunden sind.
Die Düsen--7, 8 und 9--sind im Berennerkörper --3-- auswechselbar angeordnet, so dass beispielsweise die Düse--7-- gegen eine Plasmadüse--8 oder 9--ausgetauscht werden kann. Die Längsverschiebbarkeit der Elektroden - -4, 5 und 6--dient dazu, ihre Köpfe in geeignete Stellungen gegenüber den zugeordneten Düsen zu bringen.
Das Plasmagas kann den drei Schweissbrennern in unabhängig regelbarer Menge zugeführt werden und auch der den einzelnen Elektroden-4, 5 und 6--zugeführte Strom kann für jede Elektrode gesondert geregelt werden.
Durch einen entsprechenden Austausch der Düsen-7, 8 und 9-und eine geeignete Einstellung der Elektroden--4, 5 und 6-kann an jeder Elektrode entweder ein TIG-Lichtbogen oder ein mehr oder weniger
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eingeengter Plasma-Lichtbogen erzielt werden. Der gemäss dem Ausführungsbeispiel an der Elektrode-4erzeugte TIG-Lichtbogen ist ein sogenannter offener Lichtbogen, d. h. die Düse-7-hat auf den entstehenden Lichtbogen keinen Einfluss. Der an der Elektrode --5-- entstehende Plasma-Lichtbogen ist eingeengt, d. h. durch die entsprechend kleine Öffnung der Düse--8--auf die Form eines dünnen Strahles eingeengt.
Demgegenüber beeinflusst die Douse --9-- an der Elektrode --6-- den dortigen Lichtbogen schwächer, so dass dort ein weniger eingeengter Lichtbogen erhalten wird. Beim Schweissen von Blechplatten mit einem eingeengten Lichtbogen kann bekanntlich ein sogenannter Schlüsselloch-Effekt erzielt werden, bei dem ein grosser Teil der Energie vom Lichtbogen unmittelbar in das Metall eingeleitet wird, wodurch eine im Verhältnis zur Breite grosse Eindringtiefe des Schmelzbades erreicht wird.
Bei dem beschriebenen Mehrfachelektroden-Schweissbrenner kann an jeder einzelnen Elektrode gewünschtenfalls jede Art der vorstehend erläuterten Lichtbögen erzielt werden, womit am beschriebenen Schweissbrenner unterschiedliche Lichtbogen-Kombinationen erhalten werden können. Stattdessen könnte der Schweissbrenner aber auch noch mehr als drei Schweissbrenner enthalten, womit noch eine wesentlich grössere Zahl von Lichtbogen-Kombinationen möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrfachelektroden-Schweissbrenner mit einem mindestens zwei senkrecht verschiebbare, in Längsrichtung der Schweissraupe aufeinanderfolgende nicht abschmelzbare Elektroden aufweisenden
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Düsen (7,8, 9) auswechselbar angeordnet sind und die zusammenwirkenden Elektroden (4,5, 6) und Düsen (7,8, 9) entweder TIG-oder Plasmabrenner bilden, von denen einer gegenüber dem Werkstück einen offenen Lichtbogen, ein anderer einen verengten Lichtbogen und ein weiterer einen lediglich schwach verengten Lichtbogen bildet.
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