CH278663A - Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzschweissung in einem Gasschutzmantel. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzschweissung in einem Gasschutzmantel.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur  Schmelzschweissung in einem Gasschutzmantel.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren heim  zeichnet sieh dadurch, dass in die zu sehwei  ssenden Metallteile durch eine     Hochfrequenz-          Induktionsschleife    ein Hochfrequenzstrom in  duziert wird, um die Metallteile lokal auf  Schweisstemperatur zu bringen, und dass gleich  zeitig ein zur Abschirmung der     Schweisszone          gegen    die Atmosphäre dienender Strom eines  inerten Gases gegen Induktionsschleife und  Schweisszone gerichtet wird, welcher die In  duktionsschleife kühlt     und    dadurch getrocknet  und     vorgewärmt    wird, bevor er die Schweiss  zone erreicht.  



  Die     Vorrichtung    gemäss der vorliegenden  Erfindung     zur    Durchführung des Verfahrens  kennzeichnet. sich dadurch, dass eine Hoch  frequenz-Induktionsschleife und eine Düse  für ein inertes Gas vorgesehen sind, die in  bezug aufeinander so angeordnet. sind, dass die  Austrittsöffnung der Düse gegen die Induk  tionsschleife gerichtet ist.  



  Das erfindungsgemässe     Verfahren    gestattet  die Schweisseng ohne jegliches Flussmittel,  was besonders bei der Sehmelzschweissung  von rostfreiem Stahl und Aluminium von  Vorteil ist. Da kein Lichtbogen     verwendet     wird, fallen alle     Schwierigkeiten    und Unan  nehmlichkeiten im Unterhalt. der Elektroden  weg. Das Verfahren eignet sich besonders gut  für die Schweisseng von Metallblechen, die    dünn genug sind, um für die Schweisseng ge  flanscht zu werden, weil sich die Induktions  schleife in unmittelbarer Nähe der aufgebo  genen Fugenflansche bewegt und das direkt  unter der Schleife liegende Metall. durch In  duktion rasch erwärmt. und geschmolzen wird.

    Die Lebensdauer der Induktionsschleife wird  durch die Tatsache, dass die Schleife während  des     Schweissvorganges    ständig in den kühlen  den Strom inerten Gases getaucht ist, be  trächtlich erhöht. Damit. sind die Unterhalts  kosten. des Heizelementes im Vergleich zu  denen der ZVolframelektroden der Lichtbogen  sehweissung wesentlich herabgesetzt.  



  Ausführungsbeispiele des Verfahrens und  der Vorrichtung gemäss der Erfindung wer  den im folgenden an Hand der Zeichnung  erläutert.  



  Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht  einer ersten Ausführungsform der Vorrich  tung während des Schweissens.  



  Fig. \? ist eine Teilansicht, teilweise im  Schnitt und teilweise im     Seitenaufriss    darge  stellt, einer Modifikation, und       Fig.    3 ist. eine Ansicht im     Schnitt.    nach  Linie     111-III    der     Fig.    2.  



  Gemäss     Fig.    1 der Zeichnung wird das Ar  beitsstück W mittels geeigneter Klammern  (nicht dargestellt) auf einer     wassergekühlten     Auflagestange 10 aus Kupfer montiert, die an  der obern Seite eine Längsnut 12 aufweist.  Das dargestellte Arbeitsstück W besteht aus  zwei Metallblechen     S    mit aufgebogenen Kan-      ten oder Flanschen 14, die seitlich aneinander  gelegt sind und eine Schweissfuge 15 bilden,  die über der Nut. 12 liegt. Das Arbeitsstück Il'  und die Auflagestange werden in der Lauf  riehtung der Fuge 11 unter einer Hochfre  quenzinduktions-Heizschleife C in Form einer  Haarnadel     bewegt.     



  Die Schleife C besteht aus     Kupferrohr,     durch welches durch geeignete Mittel (hier  nicht dargestellt) Kühlwasser     zirkuliert;.    Das  Wasser fliesst durch Einlass 16 in die Schleife  Leid durch Auslass 17 heraus. Eine geeignete  Hochfrequenzstromquelle G, beispielsweise 500  bis 500 000 Perioden, wird mit dem Einlass 1.6  und dem Auslass 17 durch isolierte Leiter ver  bunden. Die     Quelle        C=    kann ein Elektronen  stromgenerator mit, entsprechender Ausgangs  leistung (1 bis 200     KW)    und Frequenz zur  Erwärmung und Schmelzung des Metalles des  Arbeitsstückes direkt unter der Schleife     C     sein, wenn sich die Fuge in ihrer Laufrich  tung bewegt.  



  Während des Schweissvorganges werden  die geschmolzenen Metallpartien 1.9 direkt.  unter der Schleife und die hocherwärmten an  sehliessenden Metallteile des Arbeitsstückes ITT  ständig durch einen Strom eines inerten Gases  20 gegen die Atmosphäre abgeschirmt, welches  einer Düse N aus Glas, keramischem Stoff  (oder     Kupfer,    in welchem Falle die Düse mit  tels eingebauter Wasserzirkulation wasserge  kühlt werden muss ) entströmt. Das Gas wird  der Düse N aus einer geeigneten Quelle in ab  gestimmten Mengen unter Druck     zugeführt     (die Quelle wird nicht dargestellt).

   Das Gas  ist, beispielsweise für die Schweissung von rost  freiem Stahl, Aluminium und ihrer Legierun  gen, welche ein schweissfestes     Oxyd    bilden,  reines Argon, Helium oder eine Mischung  davon, oder ein anderes inertes Gas. Im Falle  von Kupfer kann jedoch etwas     Wasserstoffgas     mit dem inerten Gas vermischt. werden.  



  Die Düse N weist eine lange schmale Öff  nung 21 auf,     die    über der durch die beiden  Schenkel. der     Haarnadel        C    gebildeten Öff  nung     angeordnet    ist, so dass das Gas auf  seinem Weg zu dem darunterliegenden     Ar-          beitsstiiek    zwischen und über die Seiten dieser    Haarnadel fliesst. Infolgedessen wird die     Heiz-          schleife    (' durch das Gas gekühlt und gegen  die Atmosphäre und das heisse Metall abge  schirmt.

   Gleichzeitig wird auch das Gas, be  vor es die geschmolzene Partie 19 des Metalles  erreicht, etwas     vorgewärmt..    Das durch die  Schleife C etwas vorgewärmte Gas schreckt  das durch die Schleife erwärmte Gebiet nicht  zu schnell. ab. Der Gasstrom trägt ferner zur       Kühlung    des untern Düsenteils bei. Während  des Vorganges wird die Auflagestange 10 in  der Längsrichtung zur     Verhinderung    des  Schmelzens von Kühlwasser durchflossen. Ein       keramisches    oder nichtkeramisches Element  (nicht dargestellt) kann zwischen dem Ar  beitsstüek und der Auflagestange     zwecks     besserer Schweissung angeordnet sein, oder die  Auflagestange selbst kann aus keramischem  Material bestehen.  



  Das Arbeitsstück IV kann stationär ange  ordnet, sein, in welchem Falle die Schleife C  und die Düse N in der Laufrichtung der Fuge  1.5     reit.        konstanter        Geschwindigkeit    über das       Arbeitsstück    bewegt werden. Bei dieser An  ordnung werden Schleife und Düse mit Vor  teil zu einer Einheit verbunden, in welcher  die Schleife an der Unterseite der Düse mon  tiert ist.  



  Das geschmolzene Metall erstarrt     wieder,     wenn sich die     Heizschleife    der Fuge 15 ent  lang weiterbewegt. Dadurch ergibt sich eine  feste Schweissnaht 22, welche die beiden  Bleche     S    einwandfrei miteinander verbindet.  Die Schweissgeschwindigkeit ist ziemlich hoch,  insbesondere, wenn das Arbeitsstück aus dem  Blech eines Metalles besteht, das einen     verhält-          nismässi-    niedrigen Schmelzpunkt besitzt, wie  beispielsweise     Aluminium    und     Magnesium,    so  wie deren     Legierungen.     



  Gemäss Fig. 2 und 3 wird ein Stab oder  Draht R aus Metall abwärts durch die Mitte  einer Düse     N'        zugeführt.,    so dass der Stab R  auch eine Hochfrequenzschleife C passiert,  die     zwisehen    dem Ende der Düse und dem       Arbeitsstüek    11" angeordnet ist.

   Auf diese  Weise wird der Stab R beim Vorschub durch  die     Sehleife    richtig vorgewärmt und geschmol  zen.     Gleielizeiti,        wird    das     hocherwärmte    Me-      tall des Stabes innerhalb und unterhalb der  Schleife durch. inertes Gas, das durch die  Düse N' austritt, abwärts zuerst über die  Schleife     C"    und dann über die geschmolzene  Partie 23 des Metalles in der Schweisszone  fliesst und letztere geben die Atmosphäre  schützt., gegen die Einwirkung der Atmo  sphäre abgeschirmt. Auch hier wird das Gas  etwas vorgewärmt und getrocknet und trägt zu  der Kühlung der Schleife und zu ihrem Schutz  gegen die Hitze des Stabes R und der  Schweisszone bei.  



  Das Arbeitsstück W' ist in der Fuge zwi  schen den beiden Teilen mit einer Nut V ver  sehen, in diesem Falle zwischen den anein  andergefügten Platten P, welche Nut mit, dem  Metall gefüllt wird, das beim Fortgang des  Schweissprozesses in der Laufrichtung der  Fuge durch den Stab R geliefert wird. Bei der  Schweissung kann natürlich auch jedes geeig  nete Flussmittel auf dem Arbeitsstück oder  dem Schweissstab verwendet werden, falls sieh       dies    als wünschbar erweist.  



  Es ist klar, dass der Apparat nach Fig. 2  auch zum Verschweissen eines Arbeitsstückes,  z. B. einer     Metallplatte,    mit dem Stab R ver  wendet werden könnte, in dem Sinne, dass die  Oberfläche der Metallplatte mit dem vom  Stabe abgeschmolzenen Material ausgekleidet  wird, indem ein Stab aus ausgesuchtem Aus  kleidemetall, wie beispielsweise Silber, rost  freiem Stahl, Kupfer usw., durch die Düse N'  und die Sehlange C' zugeführt wird, wenn der  Apparat sieh über die Oberfläche eines Kör  pers des gewählten Basismetalles, beispiels  weise     Stahl,        bewegt.    Die Frequenz der Ener  giequelle kann innerhalb solcher Grenzen ein  gestellt werden, dass sie keine Störungen für  den Fernseh- und Radioempfang verursacht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Schmelzschweissung in einem Gasschutzmantel, dadurch gekennzeich net, dass in die zu schweissenden Metallteile durch eine Hochfrequenz-Induktionsschleife ein Hochfrequenzstrom induziert wird, um die Metallteile lokal auf Schweisstemperatur zu bringen, und dass gleichzeitig ein zur Ab- schirmung der Schweisszone gegen die Atmo sphäre dienender Strom eines inerten Gases gegen Induktionsschleife und Schweisszone ge richtet wird, welcher die Induktionsschleife kühlt und dadurch getrocknet und vorge wärmt wird, bevor er die Schweisszone er reicht. II.

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochfrequenz-Induk tionsschleife und eine Düse für ein inertes Gas vorgesehen sind, die in bezug aufeinander so angeordnet sind, dass die Austrittsöffnung der Düse gegen die Induktionsschleife gerich tet ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Induktions schleife mit dem inerten Gasstrom und die zu verschweissenden Metallteile in Laufrichtung der Fuge gegeneinander verschoben werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die.

   Verschiebung von Induktionsschleife und den zu verschweissenden Metallteilen gegeneinander mit. konstanter Geschwindigkeit erfolgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet., dass Füllmaterial in Stabform durch die zur Führung des inerten Gasstromes dienende Düse und die Induk tionsschleife hindurch zur Schweisszone ge führt wird, wobei das Füllmaterial durch den Strom inerten Gases gegen .die Atmosphäre ab geschirmt und durch das Hochfrequenzfeld der Induktionsschleife geschmolzen wird und sich mit dem geschmolzenen Material der Schweisszone vereinigt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I zur Auskleidung eines Metalles mit einem andern Metall, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Auskleidung dienende Metall in Stabform durch die zur Führung des inerten Gasstromes dienende Düse und die Induktionsschleife hin durch zur Schweisszone geführt wird, wobei das Auskleidungsmaterial durch den Strom inerten Gases gegen die Atmosphäre abge- sehir#mt und durch das Hochfrequenzfeld der Induktionsschleife geschmolzen und auf dem geschmolzenen Material des Basismetalles ab gelagert wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, wobei die zu verschweissen den Teile so ausgebildet werden, dass sie eine keilförmige Fuge bilden, dadurch gekennzeich net, dass die Keilfuge durch das geschmolzene Füllmaterial ausgefüllt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I zum Schweissen von Metallen, welche ein schweiss festes Oxyd bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ein inertes Gas aus der Gruppe Argon und Helium enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch I zum Verschweissen von Blechen aus einer Magne siumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Gas reines Argon verwendet wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch I zum Verschweissen von Metallblech, dadurch ge kennzeichnet, dass als inertes Gas reines Argon verwendet wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I zum Verschweissen von Metallblech, dadurch ge kennzeichnet, dass als inertes Gas reines Helium verwendet wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I zum Verschweissen von Metallblech, dadurch ge- kennzeichnet, dass als inertes Gas eine Mi schung aus reinem Argon und reinem Helium verwendet wird. 11.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Induktionsschleife und die Düse zusammen in Laufrichtung der Fuge an den feststehenden zu verschweissenden Teilen ent lang zu bewegen. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorge sehen sind, um die zu verschweissenden Teile in Laufrichtung der Fuge an der feststehen den Induktionsschleife vorbeizubewegen. 13.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Zu führung \eines stabförmigen Füllmaterials durch Düse und Induktionsschleife hindurch vorgesehen sind, und dass die Düse so ausge bildet ist, dass das Füllmaterial von einem ringförmigen Mantel inerten Gases gegen die Atmosphäre abgeschirmt werden kann. 14. Vorriehtunf- nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktions schleife rohrartig ausgebildet, ist und von Kühlwasser durchflossen wird.