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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Unterpulverschweissen der Quernähte von stehenden Blechwänden, mit einem über Laufrollen rittlings am oberen Rand des zu verschweissenden Schusses aufgesetzten, verfahrbaren Gestell, das zum beidseitigen Schweissen der Naht auf jeder Wandseite ein Schweissaggregat trägt, wobei die jeweils einen Schweisskopf und eine vorzugsweise als umlaufendes Asbestband ausgebildete Pulverstütze samt zugehöriger Pulveraufgabe-und-absaugeeinrichtung aufweisenden Schweissaggregate gegeneinander in Schweissrichtung versetzt sind.
Beim Unterpulverschweissen taucht eine Blankdrahtelektrode in eine die Schweissfuge ausfüllende Schweisspulverschicht, die beim Schweissprozess teilweise schmilzt und wärmeumsetzend und gleichzeitig abdeckend wirkt und gegen den Einfluss der Aussenluft schützt. Das Unterpulverschweissen bringt gegenüber dem Schutzgasschweissen den Vorteil geringerer Kosten und höherer Schweissgeschwindigkeiten mit sich und ermöglicht ausserdem das Erreichen eines schönen, kerbenfreien Übergangs von der obersten Deckraupe zum Grundwerkstoff. Das Unterpulverschweissen eignet sich daher besonders zum Schweissen dicker Rohrbleche und Profile vor allem im Kessel-, Behälter-, Stahl- und Schiffbau.
Um nun bei stehenden Blechwänden, beispielsweise bei Lagertanks, die Quernähte zwischen den einzelnen Blechschüssen beidseitig schweissen zu können, wird auf den oberen Rand des Schusses ein verfahrbares Gestell aufgesetzt, das zwei gegeneinander versetzte Schweissaggregate aufweist. Auf jeder Wandseite ist somit ein eigenes Schweissaggregat, das als Pulverstütze meist mit einem endlos über zwei entsprechende Rollen umlaufenden Asbestband ausgerüstet ist, das sich zur Wand hin neigt und mit dem Aussenrand seines oberen Trums an der Blechwand anliegend sich an dieser beim Schweissvorgang abwälzt. Auf dieses Asbestband wird das Schweisspulver in Schweissrichtung vor der Schweisselektrode aufgebracht, so dass es die Schweissfuge ausfüllt, und am Ende des Bandes wieder absaugt.
Bisher wird nun auch die dem voreilenden Schweissaggregat abgewendete Seite der Schweissfuge mit Schweisspulver abgedeckt, so dass sich beim Wurzelschweissen beträchtliche Schwierigkeiten einstellen. Wird nämlich durch das voreilende Schweissaggregat die Wurzelnaht geschweisst, so bildet sich naturgemäss sowohl auf der dem voreilenden Aggregat zugewandten als auch auf der ihm abgewendeten Seite der Schweissfuge, bedingt durch das Einwirken des Schweisspulvers, auf der Schweissbandoberfläche Schlacke. Bei grossem Abstand der beiden je einer Schweissfugenseite zugeordneten Schweissaggregate ist daher die Schlackenschicht auf der Seite des nacheilenden Schweissaggregats bereits durcherstarrt, wenn die nacheilende Schweisselektrode eintrifft, wodurch sehr ungünstige Verhältnisse beim Zünden des Lichtbogens dieser nacheilenden Schweisselektrode entstehen.
Werden hingegen die beiden Schweissaggregate einander so weit genähert, dass die Schlacke noch teigig ist, wenn die nacheilende Schweisselektrode eintrifft, kommt es zwar zu keinen Zündschwierigkeiten, doch führen die einander genäherten Schweisselektroden zu einer hohen Wärmeeinbringung, was die Gefahr von Wurzelrissen mit sich bringt. Um ausserdem auch die Gegenseite der voreilenden Schweisselektrode mit Schweisspulver abdecken zu können, muss das als Pulverstütze notwendige Asbestband sehr lang sein und aus dem Bereich des nacheilenden Schweissaggregats bis in den des voreilenden Schweissaggregats reichen. Diese grosse Bandlänge verhindert aber ein Schweissen der Quernähte von gekrümmten Behälterwänden, da eine saubere Anlage des Bandes an der Behälterwand dann nicht mehr gewährleistet ist.
Lange Asbestbänder erfordern darüber hinaus auch relativ grosse Anlagekräfte, für die eine steife, schwere Gestellkonstruktion Voraussetzung ist, was wieder die Verwendung dieser Vorrichtung wegen ihres hohen Gewichts zum Schweissen von dünnwandigen Blechen unmöglich macht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die ein problemloses, qualitativ hochwertiges Wurzelnahtschweissen erlaubt und nicht nur bei dicken, geraden oder schwach gekrümmten Blechwänden, sondern auch bei dünnen oder stärker gekrümmten Blechwänden eingesetzt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Gestell auf der Seite des nacheilenden Schweissaggregats mit einem dem voreilenden Schweissaggregat zugeordneten, schutzgasumspülten Kupferschuh versehen ist, der im Bereich des voreilenden Schweissaggregats an der diesem Aggregat abgewendeten Schweissfuge anliegt. Da nun statt einer Pulverabdeckung zur Sicherung gegen ein Durchbrennen der Wurzelnaht im Bereich des voreilenden Schweissaggregats ein Kupferschuh dient, bildet sich auf der Seite des nacheilenden Schweissaggregats kaum Schlacke, was die Zündung des Lichtbogens der nacheilenden Schweisselektrode auch bei grossem Abstand der beiden Schweissaggregate nicht mehr in Frage stellt, so dass die Schweissaggregate weit genug auseinanderliegen können, um eine zu hohe Wärmeeinbringung und damit die Gefahr von Wurzelrissbildungen auszuschliessen.
Der Kupferschuh ist in
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seiner Form der bearbeiteten Schweissfuge angepasst und wird, um eine Oxydation der Wurzeloberfläche durch Luftzutritt zu verhindern, mit einem geeigneten Schutzgas, beispielsweise CO, umspült. Die erfindungsgemässe Kombination der Schweissaggregate mit dem Kupferschuh ermöglicht aber nicht nur die Schweissung einer Wurzelnaht hoher Qualität, sondern sie macht auch lange Pulverstützen bzw.
Asbestbänder unnötig, da diese ja nur mehr im unmittelbaren Bereich der zugehörigen Schweisselektroden erforderlich sind, so dass auch bei stärker gekrümmten Blechwänden ein gutes Anliegen der Bandränder an den Blechwänden gewährleistet ist und für die Anlage keine besonders hohen Kräfte aufgebracht werden müssen. Es genügt ein relativ leichtes Gestell, so dass die erfindungsgemässe Schweissvorrichtung universell einsetzbar ist und mit ihr nicht nur gekrümmte, sondern auch dünnwandige Behälter u. dgl. geschweisst werden können.
Um den Kupferschuh mit der erforderlichen Schutzgasbrause auszustatten, ist in einer Weiterbildung der Erfindung der Kupferschuh von einer Gas-Ringleitung mit zur Blechwand gerichteten Ausblasöffnungen umgeben, wobei vorteilhafterweise die Gas-Ringleitung einen sich von der Mündung der Zuleitung weg verjüngenden Querschnitt aufweist. Das aus den Ausblasöffnungen ausströmende Schutzgas dringt in den Spalt zwischen Kupferschuh und Blechoberfläche ein und ergibt einen geschlossenen Schutzgasmantel, der den Luftzutritt zur Schweissbadoberfläche verhindert. Der sich verjüngende Querschnitt der Ringleitung lässt dabei aus den einzelnen Öffnungen ungefähr gleich grosse Gasmengen ausströmen und einen gleichmässig starken Schutzgasmantel entstehen.
Als Ausblasöffnungen sind kleine Bohrungen mit vorzugsweise 0, 6 bis 1 mm Durchmesser vorgesehen und die für diese Gasbrause benötigte Gasmenge beträgt zirka 10 bis 15 l/min, welche Gasmenge natürlich weit unter der Gasmenge, die für eine entsprechende reine Schutzgasschweissung erforderlich wäre, liegt.
In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist der Kupferschuh mittels eines durch eine Feder belasteten Schwenkarmes od. dgl. an die Schweissfuge andrückbar oder von der Schweissfuge abhebbar gelagert. Das federnde Andrücken des Kupferschuhs an die Schweissfuge garantiert ein ordnungsgemässes Abdecken der Schweissstelle und, da die Kupferschuhabdeckung nur beim Schweissen der Wurzelnaht nötig ist, kann beim Schweissen der Full- un Decklagen der Kupferschuh auf einfache Weise weggeschwenkt werden.
Da ein Zusammenhang zwischen der Blechstärke, dem optimalen Abstand der Schweissaggregate voneinander und der Gesamtwärmeeinbringung durch die Schweissaggregate besteht, ist erfindungsgemäss das nacheilende Schweissaggregat mit verstellbarem Abstand zum Kupferschuh bzw. voreilenden Schweissaggregat angeordnet. Je nach vorhandenen Stromstärken bzw.-Spannungen, Sehweissgeschwindig- keiten und Blechstärken können so die Schweissaggregate aufeinander abgestimmt werden, wobei vorzugsweise lediglich das nacheilende Schweissaggregat verstellbar gelagert ist, da mit dem voreilenden Schweissaggregat ja auch der Kupferschuh verstellt werden müsste.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Stirnansicht, Fig. 2 und 3 die beiden Seitenansichten dieser Vorrichtung, Fig. 4 in grösserem Massstab die schematische Anordnung der Schweissaggregate in Draufsicht und Fig. 5 ebenfalls in grösserem Massstab die der Schweissnaht zugekehrte Seite eines erfindungsgemässen Kupferschuhs samt Gasbrause.
Um an einer stehenden Blechwand --1-- die in den waagrechten Schweissfugen --2-- zwischen zwei Schüssen verlaufende Quernaht beidseitig nach dem Unterpulververfahren schweissen zu können, wird rittlings auf den oberen Schuss --1'-- ein Gestell --3-- aufgesetzt, das mit Laufrädern --4--, von denen eines über einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird, entlang des oberen freien Schussrandes verfahrbar ist.
Das Gestell --3-- besteht im wesentlichen aus zwei Teilen --3a, 3b--, die im Bereich der Laufräder --4-- über ein Gelenk --5-- miteinander verbunden sind und sich jeweils auf einer Wandseite bis unter die Schweissfuge --2-- erstrecken. Jeder dieser Teile --3a, 3b-- trägt ein Schweissaggregat --6a, 6b--, das einen Schweisskopf --7a, 7b--, in dem der Schweissdraht--8a, 8b--von einer Haspelspule
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Als Pulverstütze --l1a, llb-- dient ein endlos um zwei Rollen --13a, 13b-- umlaufendes Asbestband --14a, 14b--,
das mit dem Aussenrand seines oberen Trums an der Blechwand --1-- anliegt und sich beim Verfahren des Gestells --3-- während des Schweissvorganges an der Blechwand abwälzt. Dabei wird das Schweisspulver in Schweissrichtung vor der Schweissstelle auf das Asbestband --14a, 14b-- aufgebracht und
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das beim Schweissen nicht verbrauchte Pulver nach der Schweissstelle wieder abgesaugt.
Die beidseits der Blechwand --1-- angeordneten Schweissaggregate --6a, 6b-- sind in Schweissrichtung gegeneinander versetzt, wobei das voreilende Schweissaggregat --6a-- am Teil --3a-- starr befestigt, das nacheilende Schweissaggregat --6b-- am Teil --3b-- hingegen verstellbar gelagert ist, um den gegenseitigen Abstand der Schweissaggregate verändern zu können. Am Teil --3b-- ist zusätzlich zum nacheilenden Schweissaggregat --6b-- noch ein Kupferschuh --15-- angeordnet, der dem voreilenden Schweissaggregat --6a-- gegenüberliegt und die diesem Aggregat abgewendete Seite der Schweissfuge --2-- beim Schweissen abdeckt.
Der Kupferschuh --15-- lagert an einem Schwenkarm --16--, der mit einer Feder --17-zusammenwirkt, und ist dadurch einerseits federnd an die Schweissfuge --2-- andrückbar und anderseits von der Schweissfuge wegschwenkbar. Um einen Luftzutritt während des Schweissens im Bereich des Kupferschuhs --15-- zu verhindern, umgibt den Kupferschuh eine Gas-Ringleitung --18-- mit zur Blechwand --1-- gerichteten Ausblasöffnungen --19--, so dass für den Kupferschuh eine Schutzgasbrause entsteht, wobei der sich von der Mündung der Zuleitung --20-- des Gases weg verjüngende Querschnitt der Gas-Ringleitung --18-- für eine ungefähr gleichmässige Verteilung der ausströmenden Gasmenge entlang des ganzen Umfanges sorgt.
Auf Grund des gasumspülten Kupferschuhs, der beim Wurzelschweissen durch das voreilende Schweissaggregat praktisch eine Schlackenbildung auf der Schweissbadoberfläche, die dem nacheilenden Schweissaggregat zugekehrt ist, verhindert, kann der Abstand der beiden Schweissaggregate voneinander optimal an die gegebenen Verhältnisse angepasst werden, ohne Zündschwierigkeiten beim nacheilenden Schweissaggregat oder eine zu starke Wärmeeinbringung in Kauf nehmen zu müssen. Auch die Asbestbänder können ganz kurz bleiben, was deren satte Anlage selbst bei stark gekrümmten Blechwänden gewährleistet und eine leichte Konstruktion des Gestells erlaubt.
Zum Schutz vor Witterungseinflüssen und zur Aufnahme des Bedienungspersonals sind an den beiden Teilen --3a, 3b-- des Gestells --3-- über Schwenklager --21a, 21b-- zwei Kabinen --22a, 22b-- angelenkt. Diese Kabinen stützen sich an der Blechwand --1-- mit Stützrollen --23a, 23b-- ab, die um eine normal zur Blechwand --1-- stehende Achse --24a, 24b-- schwenkbar sind, um den Bewegungen beim Schweissvorgang einerseits und beim Auf- und Absetzen anderseits nachfolgen zu können.
Die Abstützkräfte ergeben sich dabei durch die Schwerkraft, die auf Grund der Schwenklager --21a, 21b-- ein entsprechendes Drehmoment verursacht. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei den Teilen --3a, 3b--, die ja ebenfalls gelenkig miteinander verbunden und im Bereich der Laufrollen --4-- aufgehängt sind, so dass die an den Teilen des Gestells --3-- wirksam werdenden Drehmomente zum Andrücken der Asbestbänder an die Blechwand ausgenutzt werden können, wobei sich dann die Teile --3a, 3b-- eben über die Asbestbänder --14a, 14b-- an der Blechwand-l-abstützen. Um die Asbestbänder auch entlasten zu können und ihre Abnutzung beispielsweise beim Rückfahren zu vermeiden, sind die Teile --3a, 3b-- über einen Seilzug --25a, 25b-- mit den Kabinen --22a, 22b-- verbunden,
so dass durch Betätigung dieser Seilzüge ein Aufschwenken der Teile bzw. ein Abheben der Asbestbänder von der Wand ermöglicht ist. In diesem Fall wird die ganze Drehmomentenbelastung dann von den Stützrollen --23a, 23b-- aufgenommen.
Damit die gegeneinander verschwenkbaren Teile --3a, 3b-- und Kabinen --22a, 22b-- in einer bestimmten Schwenklage fixiert werden können, was das Abnehmen und Absetzen der Vorrichtung vereinfacht und dabei Beschädigungen vermeidet, ist ein Spreizriegel --26-- vorgesehen, der in Verriegelungsstellung (in Fig. 1 strichliert angedeutet) die ganze Vorrichtung stabilisiert. Zur Erleichterung des Aufsetzens der Schweissvorrichtung auf den oberen Rand des Schusses--1'-dienen Führungen-27--, wobei selbstverständlich rechtzeitig vor dem eigentlichen Aufsetzen die Verriegelung gelöst werden muss.
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