Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenverschweissen zweier Bleche Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zum beidseitigen Lichtbogenverschweissen zweier Bleche unter Schutzgas mit abschmelzender, automatisch zugeführter Drahtelektrode.
Es ist bekannt, die Qualität der Schweissnaht bei Schweissverbindungen von Blechen dadurch zu verbes sern, dass nach der ersten Schweissung eine sogenannte Gegenschweissung auf der Rückseite des Bleches vorge nommen wird. Bei der Handschweissung ,ist es- vielfach üblich, die Gegenschweissung von einem zweiten Schwei sser durchführen zu lassen, dessen Schweissstelle sich in bezug auf die Schweissnaht in einem geeigneten Abstand hinter der Schweissstelle des ersten Schweissers befindet. Entsprechende Verfahren sind auch in der automati schen Schweisstechnik, insbesondere für das Lichtbogen schweissen mit sich nicht verbrauchender Elektrode, das sogenannte TIG-Verfahren, bekanntgeworden.
Im Gegensatz zu dieser Entwicklung des TIG-Ver- fahrens ist das Lichtbogenschweissen mit abschmelzen der Drahtelektrode, das sogenannte MIG-Verfahren, bisher einen anderen Weg gegangen. Während beim TIG-Verfahren im Zentrum des Lichtbogens Tempera turen zwischen 3000 und 4000 C herrschen, werden beim MIG-Verfahren solche bis zu 10 000 C erreicht. Durch dieses wesentlich grössere Wärmeeinbringen fand das MIG-Verfahren vor allem Eingang in die Schweiss technik dicker Bleche. Beim Verschweissen dicker Bleche wird im allgemeinen so verfahren, dass - z.
B. im Falle einer V-Naht - zunächst von einer Seite des Bleches eine Schweisswurzel aufgebracht wird, auf die anschlie ssend in mehreren Arbeitsgängen von derselben Blech seite her weitere Lagen zur Ausfüllung der Fuge aufge tragen werden. Die Fuge auf der Rückseite des Bleches wird dann, nachdem sie wegen der .im allgemeinen schlechten Güteeigenschaften der Schweisswurzel, aus geschliffen oder ausgekreuzt wurde, mit einer Gegen schweissung ausgefüllt. Auch im Falle einer X-Naht sind bei dicken Blechen mehrere entsprechende Arbeits gänge erforderlich.
Bei der weiteren Entwicklung des MIG-Verfahrens in seiner Anwendung auf das Verschweissen von Blechen wurde vor allem versucht, das Verfahren durch geeignete Massnahmen zu beschleunigen. Aufgrund der Notwen digkeit, vor allem bei dicken Blechen, die Schweissfuge durch mehrere Lagen des Schweissmaterials aufzufüllen, schien es weniger erfolgversprechend zu sein, Schwei ssung und Gegenschweissung gleichzeitig durchzuführen, als vielmehr zu versuchen, durch Vergrösserung der Abschmelzleistung Arbeitsgänge einzusparen.
Im Zuge dieser Entwicklung sind deshalb Verfahren angegeben worden, bei denen einerseits durch Anordnung von Schweissköpfen hintereinander auf derselben Blechseite mehrere Lagen in einem Arbeitsgang aufgebracht wer den können, anderseits auch solche, bei denen die Ab schmelzleistung erhöht wurde. Alle diese Verfahren hatten zwar einen gewissen Fortschritt zur Folge, sind jedoch vor allem wegen ihres immer noch grossen Zeit bedarfes im Hinblick auf die heutigen Anforderungen beim Bau grosser technischer Anlagen immer noch unbe friedigend.
Der vorliegenden ,Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Anwendung des Schutzgas lichtbogenschweissens mit abschmelzender Drahtelek trode zu entwickeln, das @es ermöglicht, Bleche in be liebiger Lage und, hinsichtlich der Qualität der Schweiss naht, zuverlässig zu verschweissen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwei ein ander gegenüberstehende Drahtelektroden in einem ge meinsamen Schweissbad abgeschmolzen werden.
Diese neuartige Anwendung des sogenannten MIG- Verfahrens bringt vor allem beim Verschweissen dicker Bleche einen erheblichen Fortschritt mit sich. Dieser Fortschritt war nicht vorauszusehen, da die Meinung vorherrschte, :dass, aufgrund des an sich schon verhält- nismässig grossen Schweissbades, der Tropfenübergänge sowie des unruhigen Brennens des Lichtbogens eine derartige Anwendung des MIG-Verfahrens zu keinen zufriedenstellenden Schweissverbindungen führen kann.
Es zeigte sich aber überraschenderweise, dass mit dem erfindungsgemässen Verfahren nicht nur Schweissnähte guter Qualität erzielt werden können, sondern dass dar überhinaus wegen der grossen Abschmelzleistung, welche eine Verwendung grösserer Schweissdrahtdurchmesser er möglicht, ein einziger Arbeitsgang zum Verschweissen selbst dicker Bleche bis über 30 mm Stärke ausreicht.
Einer der wichtigsten Vorteile der vorliegenden Er findung ist demnach darin zu sehen, dass mit ihrer Hilfe ein erheblicher Zeitgewinn erzielt werden kann. Dieser Zeitgewinn beruht einerseits auf der Möglichkeit, bisher notwendige weitere Arbeitsgänge zum Auffüllen der Schweissnaht zu vermeiden, anderseits darauf, dass ein Ausschleifen oder Auskreuzen der Schweissnaht vor der Durchführung der Gegenschweissung nicht mehr erfor derlich ist.
Weiterhin besitzen überraschenderweise die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Schweissnähte, vor allem bei dickeren Blechen, bessere mechanische Gütewerte, als sie bisher erreicht werden konnten. Auch die Sicherheit gegen Schweissfehler, wie Kaltschweissungen, Wurzelfehler, Poren und Winkel schrumpfung wird erhöht, während gleichzeitig eine gute Raupenform und eine einwandfreie Nahtoberfläche erzielt werden können. Die Durchführung einer Schweissverbindung nach dem erfindungsgemässen Ver fahren bringt ausserdem Einsparungen an Energie und Schutzgas mit sich, die vor allem seine Wirtschaftlichkeit unterstreichen.
Von besonderer Bedeutung ist die Anwendung des erfindungsgemässen Schweissverfahrens auf das Ver schweissen von senkrecht stehenden Blechen. Insbeson dere können auch senkrechte Schweissnähte in einem Arbeitsgang und in zufriedenstellender Qualität herge stellt werden. Das grosse Wärmeeinbringen der zwei, in einem gemeinsamen Schweissbad wirkenden Brenner macht es sogar möglich, senkrechte Nähte von oben nach unten - sogenannte Fallnähte - sicher zu schwei ssen, was bisher wegen den, bei der hierbei erforderli chen Schweissgeschwindigkeit leicht auftretenden Kalt schweissungen nicht möglich war.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich dadurch auszeichnet, dass zwei, die Drahtelektroden tragende Schweissköpfe auf einem gemeinsamen Fahr werk einander gegenüberstehend angebracht sind, wobei sich der Spalt zwischen den zu verschweissenden Blechen zwischen den Schweissköpfen befindet.
Ein derartiges Fahrwerk ist für das automatische Verschweissen von senkrecht :stehenden Blechen, das beispielsweise im Behälterbau oder im Schiffsbau häufig verlangt wird, von besonderer Bedeutung. In diesem Fall besitzt dieses Fahrwerk Mittel, die eine Bewegung der Schweissköpfe in beliebiger, vorzugsweise senkrech ter oder waagrechter Richtung ermöglichen. Im Gegen satz zu bekannten Schweissautomaten mit einem Schweisskopf, die entweder nur für eine senkrechte oder nur für eine waagrechte Naht verwendet werden können, genügt hier ein einziger Automat für die Herstellung senkrechter und waagrechter Schweissnähte.
Die Bewe gung der Schweissköpfe erfolgt :in diesem Fall durch zwei getrennte, unabhängig voneinander in ihrer Ge schwindigkeit stufenlos regelbare und in senkrechter bzw. waagrechter Richtung wirkende Antriebe. Eine für das Schweissen von ungleichmässigen Spaltbreiten be sondere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung er gibt sich durch einen weiteren Antrieb, der eine zur Schweissnaht unter einem beliebig einstellbaren Winkel erfolgende und in der Grösse ihrer Auslenkung ebenfalls beliebig einstellbare Pendelbewegung der Schweissköpfe gestattet.
Weitere konstruktive Massnahmen ermöglichen eine Schrägstellung der Schweissköpfe in bezug auf die Oberfläche der zu verschweissenden Bleche, sowie eine Versetzung der beiden Schweissstellen gegeneinander in Richtung :der Naht.
Weitere Einzelheiten können aus dem in den Zeich nungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden. Gleiche Teile haben in allen Figu ren gleiche Bezugszeichen. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens, Fig. 2 eine Vorrichtung zum Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen beim Bau von Behältern mit kreisförmigem Querschnitt, von oben gesehen, Fig. 3 dieselbe Vorrichtung, von der Seite gesehen. In Fig. 1, die das Verfahren schematisch darstellt, sind mit 1 und 2 die beiden Bleche bezeichnet, die mit einander verschweisst werden sollen.
Die beiden Schweissköpfe 4 sind so einander gegenüberstehend an geordnet, dass ihre Drahtelektroden 5 in einem gemein samen Schweissbad 3 abgeschmolzen werden. Die Strom versorgung erfolgt durch zwei Stromquellen 6 und zwei Steuerungen 7. Es ist jedoch auch möglich, eine ge meinsame Stromquelle mit zwei getrennten Steuerungen 7 für die beiden Schweissköpfe 4 zu verwenden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine vorteilhafte Ausfüh rung einer Vorrichtung zum Verschweissen von senk recht stehenden, gekrümmten Flächen, die beispiels weise beim Bau von Behältern mit kreisförmigem Quer schnitt verwendet werden kann.
Die Vorrichtung besteht aus einem stabilen Rah men 8, der an seiner Oberseite mit Platten 9 abgedeckt ist. Dieser Rahmen 8 bewegt sich beim Schweissen von horizontalen Nähten mit Hilfe von zwei Rollen 10 und 11 auf der Oberkante 12 der Blechwandung ent lang. Der Antrieb erfolgt durch einen stufenlos regel baren Elektromotor 13, eine Hilfsrolle 14, einen Keil- riemen 15 und eine weitere Hilfsrolle 16, die sich auf einer gemeinsamen Achse mit der Antriebsrolle 10 befindet. Die Übertragung der Antriebskräfte vom Elek tromotor 13 auf die Rolle 10 kann aber auch durch andere, an sich bekannte Mittel, wie z. B. Zahnräder, erfolgen.
Zur Anpassung an den Krümmungsradiu:s der Blechwandung sind die Rollen 10 und 11 um senk rechte Achsen 17 drehbar gelagert.
Für das Schweissen von senkrechten Nähten :sind in starrer Verbindung mit dem Rahmen 8 zwei senk rechte Führungsschienen 18 vorgesehen, die einen kreis runden oder rechteckigen Querschnitt besitzen können. Die Schweissköpfe 4 sind an den Schlitten 19 so be festigt, dass ihre beiden Elektroden 5 einander gegen überstehen und ,in einem gemeinsamen Schweissbad 3 abgeschmolzen'werden.
Den Antrieb für die Vertikalbewegung der Schlitten 19 und damit der Schweissköpfe 4 liefert ein stufenlos regelbarer Elektromotor 20. Die Kraftübertragung er folgt über zwei gemeinsam auf der Achse 21 des Elektromotors 20 angebrachte Rollen 22, über die zwei an den Schlitten 19 befestigte Ketten 23 laufen. Zur Aufrechterhaltung der notwendigen Spannung der Ket ten 23 sind an ihrem zweiten Ende Gewichte 24 be festigt, die im Innern der Führungsschienen 18 auf und ab laufen.
Bei der Schweissung von Horizontalnähten bewegt sich :demnach der ganze Rahmen 8, einschliesslich der auf den Deckplatten 9 angeordneten Antriebsvorrich- tungen auf der Oberkante 12 der Blechwandung entlang, wobei er durch weitere Hilfsrollen 25 abgestützt wird. Bei der Schweissung von Vertikalnähten bewegen sich die Schweissköpfe 4 gemeinsam im Innern des Rahmens 8 entlang den Führungsschienen 18 auf und ab. Durch eine geeignete Überlagerung beider Bewegungen kann jede beliebig verlaufende Naht geschweisst werden.
Die Schweissköpfe 4 können weiterhin mit Hilfe von geeigneten, an sich bekannten Mitteln (nicht dar gestellt) eine Pendelbewegung beispielsweise um die Achsen 28 ausführen. Eine geeignete Vorrichtung zur Ausführung dieser Pendelbewegung ist z. B. ein, durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor angetriebener Exzenter, bei dem die Grösse der Auslenkung verstellbar ist. Durch Drehen der Schweissköpfe 4 um horizontale Achsen 26 kann für die Pendelbewegung ein beliebiger Winkel in bezug auf die Schweissnaht eingestellt werden.
Weitere an sich bekannte Mittel (nicht dargestellt) ermöglichen durch Drehen der Schweissköpfe 4 um weitere horizontale, zu den Achsen 26 senkrecht ste hende Achsen 27 eine Schrägstellung der Schweissköpfe 4 in bezug auf die Oberfläche der Bleche. ,Schliesslich können die beiden Schweissköpfe 4 durch eine Ver schiebung entlang der senkrechten Achsen 28 in Rich tung der Schweissnaht gegeneinander versetzt werden.
Die Erfindung .ist nicht allein auf das sogenannte MIG-Schweissen beschränkt. Er kann auch auf andere Lichtbogenschweissverfahren, beispielsweise auf ein sol ches, bei dem der Lichtbogen zwischen zwei abschmel zenden Drähten brennt und das Werkstück stromlos ,ist, angewandt werden.