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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen WIG-Schweissen mit Zusatzmaterial, welches in Drahtform der Lichtbogenzone zugeführt wird.
Üblicherweise wird beim mechanischen WIG-Schweissen mit Zusatzmaterial das Zusatzmaterial in Drahtform von einer Spule der Lichtbogenzone zugeführt. Die unregelmässige, zwangsweise Kaltverformung des Zusatzdrahtes auf der Spule sowie bei den Drahtantriebs- und Drahtlenkeinrichtungen bewirkt häufig, dass der Draht während des Schweissvorganges nicht immer derselben Stelle des Lichtbogens zugeführt wird, sondern z. B. die Wolframelektrode berührt und kurzschliesst oder ohne Abschmelzen an der Lichtbogenzone vorbeiläuft. Diese Eigenschaften eines kaltverformten Zusatzdrahtes erfordern daher eine ständige Kontrolle und Korrektur der Zusatzdrahtzuführung in die Schmelzzone durch den Schweisser.
Diese Schwierigkeiten waren der Grund, dass das mechanische WIG-Schweissen mit einer die Schweisszone völlig umfassenden Schutzgasabdeckung ohne Zusatzmaterial durch reines Verschmelzen der Werkstückkanten erfolgen musste, da der Schweisser das Zulaufen des Drahtes nicht mehr beobachten konnte. Die Anwendung dieser aus Gründen der Güte des Schweissgutes (Porenfreiheit und Freiheit von Warmrissen) sehr günstigen WIG-Schweissung unter völligem Ausschluss der Atmosphäre war sowohl in der Beherrschung verschiedener Werkstoffe als auch der Beherrschung grösserer Schweissnahtstärken beschränkt.
Die Erfindung ermöglicht hingegen auch die Verwendung von Zusatzdrähten bei abgeschlossenen Schutzgasräumen um die Schmelzzone und bringt weiterhin eine Vereinfachung des Schweisskopfs auch für Schweissnahtformen, die nicht in sich geschlossen sind, mit sich.
Um dieses Ziel zu erreichen und um obige Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das Zusatzmaterial in Form von abgelängten geraden Drahtstücken unter einem Winkel von mindestens 300 zur Werkstückoberfläche dem vorderen Rand der Lichtbogenzone mit kraftschlüssigem Antrieb durch Federkraft, durch Schwerkraft od. dgl. zugeführt wird.
Der kraftschlüssige Vorschub der Drahtstücke erfolgt in bevorzugter Weise durch mindestens eine mechanisch angetriebene Rolle mit Schlupf, wobei die Relativbewegung des Schweisskopfes zum Werkstück in vorteilhafter Weise für den Antrieb des Rollensystem herangezogen wird.
Das Verfahren dient zum mechanischen Schutzgasschweissen sowohl von in sich geschlossenen vorzugsweise kreisförmigen Konturen als auch zur Herstellung von geradlinigen oder gekrümmten Schweissnähten mit einem die gesamte Schweisskontur bzw. Schweissnaht oder einen Teil derselben umfassenden Schutzgasraum.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wie es gegebenenfalls für ein automatisches Einschweissen von Rohren in Rohrplatten zur Anwendung kommen kann, dargestellt ist.
--1- bezeichnet eine Schweisspistole, welche mit einer Wolframelektrode --2-- und einer die Schweiss zone --3-- völlig umfassenden Schutzgasabdeekung--4--versehen ist, deren bodenseitiger offener Rand einen Kranz --5-- aus Fasern, Borsten od. dgl. aus hitzebeständigem Material aufweist, mit welchem die Abdeckung entlang des Werkstückes gleiten kann. Die Abdeckung --4-- ist an eine nicht dargestellte Schutzgasleitung zur Zufuhr von Schutzgas in die Schweisszone angeschlossen und besitzt eine Führung --15--, durch welche Zusatzmaterial in Form eines Drahtes --6-- unter einem Winkel a von mindestens 300 zur Werkstückoberfläche zum Rand der Lichtbogenplasmazone gelenkt wird. Der Einfachheit wegen wird nachfolgend das Zusatzmaterial als Draht bezeichnet.
Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, nicht nur Runddraht, sondern auch jede Art von profiliertem Draht oder Band verwenden zu können. Auch die Dicke des Drahtes hängt vom Verwendungszweck ab, so dass dieser auch als Stab bezeichnet werden kann. Der Draht läuft dem Schmelzbad --7-- vor, wobei mit Pfeil A die Bewegung der Schweisspistole, mit Pfeil B die Vorschubrichtung des Drahtes --6-- angedeutet ist.
Der Draht --6-- besteht aus abgelängten geraden Stücken, wodurch das bei Rollendraht unvermeidliche Abweichen von der idealen Abschmelzlage vermieden wird. Der Vorschub des Drahtes erfolgt durch ein mechanisches Antriebssystem, z. B. einen Elektromotor, der mit Rollen den Draht kraftschlüssig zuführt, so dass beim Anstossen des Drahtes auf der Werkstückoberfläche --11-- die weitere Förderung des Drahtes unterbleibt. Im vorliegenden Falle ist der Antriebsteil, welcher mit --14-- bezeichnet ist, mit der Schweisspistole-l-verbunden. Er weist eine angetriebene Rolle --8-- mit Gummiauflage --9-- sowie eine
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Feder --10-- für den kraftschlüssigen Antrieb auf.
Zwischen Feder --10-- und Gummiauflage --9-- der Rolle --8-- wird der Draht --6-- geführt.
Der Abstand des Zusatzdrahtes von der Wolframelektrode --2-- auf der Werkstückoberfläche beträgt im Regelfall 1, 5 bis 2 mm, kann jedoch bei verschiedenen Stromstärken und Lichtbogenlängen davon abweichende Werte annehmen.
Wird das am Werkstück aufliegende Drahtende durch das Lichtbogenplasma abgeschmolzen, kann der Vorschub im selben Mass erfolgen, als das Zusatzmaterial in das Schweissband aufgenommen wird.
Vorteilhafterweise wird bei Beginn des Schweissvorganges der Draht --6-- noch nicht bis zur Werkstückoberfläche vorgeschoben, sondern bleibt in einem Abstand von zirka 5 mm vor der Werkstückoberfläche stehen. Durch eine Koppelung des elektrischen Antriebmotors mit dem Schweissstromschütz beginnt der Vorschub erst zu laufen, sobald der Wolframlichtbogen --12-- gezündet wird. Es kann daher das Grundmaterial vom Lichtbogen --12-- einwandfrei aufgeschmolzen werden, wobei der Zusatzdraht einige Sekunden später in den Rand der Lichtbogenzone, wie dargestellt, eintaucht. Kaltschweissstellen und Bindefehler werden dadurch vermieden.
Ist bei einem motorischen Antrieb die mögliche Drahtzufuhrgeschwindigkeit grösser als die Abschmelzgeschwindigkeit, wird die abgeschmolzene und als Tropfen --13-- in Zeitabständen abfallende Drahtlänge nur vom Lichtbogen her bestimmt. Bei grösserer Lichtbogenlänge und daher breiterem Lichtbogen mit grösserer Leistung wird mehr Draht abgeschmolzen als bei kurzem schmäleren Lichtbogen mit kleinerer Leistung. Dieser Effekt wirkt sich vorteilhaft zur Erzielung gleichmässiger Nahtoberflächen aus.
Dies macht sich insbesondere bei der Einschweissung von Rohren in senkrecht stehende Rohrplatten bemerkbar. In den seitlichen Schweisspositionen wird das Schmelzbad immer die Tendenz haben der Schwerkraft nachgebend abzufliessen und dadurch die Lichtbogenlänge erhöhen. Dementsprechend kann mehr Zusatzdraht abschmelzen und den Materialabgang ausgleichen. Verkleinert sich die Lichtbogenlänge, z. B. durch Erreichen des Nahtanfanges bei in sich geschlossenen Konturen, so sinkt die Drahtzufuhrmenge wesentlich ab. Durch diese Selbstregelung der Abschmelzmenge erübrigt sich in vielen Fällen eine Programmsteuerung der Drahtzufuhr.
An Stelle eines Elektromotors kann auch die Relativbewegung des Schweisskopfes zum Werkstück für den Antrieb der Rollen oder zum direkten Vorschub des Drahtes benutzt werden. Der Vorschub des Zusatzdrahtes kann jedoch auch in verschiedenen andern Ausführungen, z. B. beim Schweissen an horizontaler Rohrplatte durch das Eigengewicht des Drahtes erfolgen.
Im allgemeinen genügt zur Erzielung ausreichender Wandstärken eine Zusatzmateriallänge, die bei in sich geschlossenen Konturen (Rohreinschweissung) dem Umfang der Schweisskontur entspricht. Es brauchen daher nur Abschmelzlängen von ungefähr 100 mm Länge, je nach Rohrdurchmesser, zur Anwendung zu kommen.
Es lässt sich auch mit einfachen Mitteln erreichen, dass nur die Materialmenge für einen Umlauf des Schweisskopfes zugeführt wird, indem nach der gewünschten Abschmelzlänge am Zusatzdraht ein Anschlag befestigt wird, der einen Vorschub über das gewünschte Mass hinaus unterbindet, so dass der Auslauf des Schweisskopfs mit der üblichen Stromabsenkung bereits ohne Zusatzmaterial erfolgt.
Bei einem Antrieb durch die Schwerkraft kann dieser Anschlag zur Erhöhung des Drahtgewichtes und damit zum sicheren Nachgleiten des Drahtes benutzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum mechanischen WIG-Schweissen mit Zusatzmaterial, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass das Zusatzmaterial in Form von abgelängten geraden Drahtstücken unter einem Winkel von mindestens 300 zur Werkstückoberfläche dem vorderen Rand der Lichtbogenzone mit kraftschlüssigem Antrieb, durch Federkraft, durch Schwerkraft od. dgl. zugeführt wird.
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