Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schweissgerät für Schutzgas-Lichtbogenschweissen, insbesondere, aber nicht ausschliesslich, zum automatischen Schweissen ringförmiger Werkstücke.
Die Herstellung zufriedenstellender Schweissungen, insbesondere bei grosser Dicke der zu schweissenden Querschnitte, führt zu bedeutenden Problemen, von denen eines der wichtigsten die Schaffung eines für den Schweissvorgang geeigneten Zuganges zur Schweisszone ist. Im allgemeinen ist das Zugangsproblem beim Schweissen dicker Werkstücke durch eine Formgebung derselben gelöst worden, durch welche die zu schweissende Fuge einen U - oder V -förmigen Kanal von beträchtlicher Weite resp. Öffnungswinkel bildet, um die Ablage von Schweissmaterial zu ermöglichen. Solche Fugen können durch eine Schutzgas-Lichtbogenschweissung geschweisst werden, bei welcher mehrere Streifen des zum Schweissen benützten Metalles, d. h. mehrere Schweissdurchgänge benötigt werden, um jede einzelne geschweisste Schicht zu bilden.
Dabei bilden aber, wenn einmal die breiteren Bereiche des U oder V erreicht sind, die notwendigen grossen Mengen von Schweissmaterial einen Nachteil, der sich in langen Schweisszeiten, übermässigen Kosten und groben Verzerrungen beim Abkühlen auswirkt. Eine weitere Schwierigkeit entsteht, wenn die Schweisspistole in einer andern als der Abwärtsstellung verwendet werden muss, d. h. in derjenigen, in welcher die Schwerkraft das Schweissmaterial verteilt. Andere Lagen der Schweisspistole kommen insbesondere beim automatischen Schweissen einer sich nicht drehenden Rohrverbindung vor.
Das wesentliche Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines tragbaren Gerätes zur Verschweissung von zwischen ringförmigen Werkstücken bestehenden engen Fugen.
Das erfindungsgemässe Schweissgerät zum Schutzgas Lichtbogenschweissen gegenüberliegender Wände einer schmalen Schweissfuge, ist gekennzeichnet durch eine Schweisspistole zum Halten und Steuern einer nichtabschmelzbaren Elektrode, und mit Mitteln um, unter Verwendung einer Verschalung, welche den rückwärtigen Teil der Elektrode im Abstand umgibt, dem Gebiet des Schweissbogens ein Schutzgas zuzuführen, wobei die Elektrode über die Verschalung hinausragt und zwei langgestreckte Schilder aneinander diametral entgegengesetzten Stellen der Verschalung angebracht sind, um, zusammen mit den Fugenwänden, den freien Teil der Elektrode mit Ausnahme ihrer Spitze beim Betrieb des Gerätes zu umgeben, dergestalt dass das Schutzgas bis in unmittelbare Nähe des Schweissgebietes geleitet wird.
Es kann mit dem vorgeschlagenen Gerät das Schweissen von ringförmigen Werkstücken sowohl bei stationärem Gerät und drehendem Werkstück, wie auch bei irgend einer bequemen Lage verharrendem Werkstück und sich automatisch drehendem Gerät durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Schilder U-förmige Querschnitte auf, welche sich nicht berühren und deren Hohlseiten einander gegenüberliegen, um zusammen mit der Verschalung und der Schweissfuge den Gasstrom im wesentlichen nur auf das Schweissgebiet hinzuleiten.
Es soll im folgenden die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine zu schweissende Anordnung, sowie eine in Arbeitsstellung befindliche Ausführungsform des vorgeschlagenen Gerätes,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. 1 längs der Linie A-A,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weitern Ausführungsform,
Fig. 4 eine rechtwinklig zur Bildebene der Fig. 3 betrachtete Teilansicht derselben Anordnung,
Fig. 5 eine teilweise Frontansicht des Gerätes der Fig. 3.
Es zeigen die Fig. 1 und 2 eine schmale Schweissfuge 1 zwischen den beiden Werkstücken 2 und 3, welche zusammen zuschweissen sind. Die Breite der Schweissfuge wird dadurch bestimmt, dass der Fluss des Schweissmetalles in allen Lagen der Fuge unter Kontrolle bleibt, und beträgt 1,5 bis 4D, wobei
D den Elektrodendurchmesser kennzeichnet und üblicherweise etwa 3 mm beträgt.
Die zum Schweissen verwendete Schweisspistole 4 ist mit einer nichtabschmelzbaren Elektrode 5 bestückt. Diese ragt aus einer Verschalung 6 bekannter Bauart hervor, welche einen keramischen Hohlkörper und Mittel zum Halten der nicht abschmelzbaren Elektrode aufweist. Der Hohlkörper steht mit einer Schutzgas-Quelle in Verbindung und leitet dieses Gas im vorliegenden Fall Argon - in Richtung der Schweissstelle.
Es ragt die Elektrode 5 um mehr als die für Wolfram Schutzgasschweissungen empfohlene Länge aus der Verschalung 6 hervor und es sind - als weitere Leitelemente - zwei Schilder 8 und 9 an der Verschalung angebracht, um das Gas bis zum Schweissgebiet 7 zu leiten. Wie aus den Figuren hervorgeht, bilden die Schilder 8 und 9, zusammen mit den einan der nahe gegenüberliegenden Wänden der engen Fuge, eine im wesentlichen umschliessende Gasabschirmung um den aus der Verschalung 6 herausragenden Teil der Elektrode 5 herum, so dass eine hinreichende Schutzgasmenge dem Schweissbereich zugeführt wird.
Es ist mit der dargestellten Anordnung möglich, die Teile 2 und 3 zufriedenstellend zusammenzuschweissen, indem die Elektrode 5 relativ zum Fugengrund bewegt wird, und zur Bildung der Schweissung Metall in Form eines endlosen Drahtes
10 geliefert wird. Dieser Draht wird durch ein Führungsrohr
11 in den Schweissbereich geführt, ohne die Seitenwände der Fuge zu berühren. Bei Verwendung pulsierender Lichtbogenschweissung ist es möglich, die Pulsfrequenz und die Ströme so einzustellen, dass das flüssige Schweissgut sowie der Schweissvorgang zu jedem Zeitpunkt und für jede Lage der Fuge unter Kontrolle bleiben.
Es gestattet die beschriebene Apparatur, eine zufriedenstellende Schweissung mittels einzelner Schweiss-Durchgänge zu erreichen, bei welchen aufeinanderfolgende Schweissbänder ähnliche Breiten aufweisen. Es ist dies unter Verwendung einer Schweisspistole möglich, da die Schweissfuge schmal sein kann, im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren, welche eine breite V -förmige Schweissfuge verlangten (wie sie etwa durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 angedeutet ist). Es ist das vorgeschlagene Gerät somit besonders geeignet für automatische Schweissvorgänge, insbesondere dem automatischen Verschweissen von ringförmigen Werkstücken, bei welchen entweder die Pistole oder aber das Werkstück rotiert.
Es zeigen die Fig. 3 bis 5 eine andere Ausführung eines Schweissgerätes, bei welcher das obere Ende einer teleskopischen Abschirmung 12 zum Führen des Gases mittels eines Flansches 13 an der Verschalung 6 befestigt ist, während das untere Ende der Abschirmung auf den zu schweissenden Teilen 2 und 3 ruht.
Die Abschirmung 12 umgibt die Elektrode 5 sowie die Schilder 8 und 9, und besteht aus einer Reihe von torusförmigen Ringen sukzessive abnehmenden Durchmessers, wobei das obere Ende jedes Ringes nach aussen, und sein inneres Ende nach innen gekröpft ist, derart, dass die Ringe ineinandergreifen, und jeder vom nächstoberen gehalten wird. Während des ersten Schweissdurchganges, d. h. wenn die Schweisspistole in ihrer niedrigsten Stellung ist, wird die Abschirmung teilweise zusammengeschoben sein, sie wird aber allmählich gestreckt werden, wenn ein Schweissdurchgang nach dem andern ausgeführt wird und die Pistole entsprechend angehoben wird.
In der Ausführung der Fig. 3-5 hilft die Abschirmung 12 mit, das Gas zum Schweissgebiet zu leiten und die Luftmenge zu reduzieren, welche dieses Gebiet sonst durch die Schlitze zwischen den Schildern 8 und 9 insbesondere dann erreichen könnte, wenn die Schweissbänder die Fuge nahezu ausfüllen.
Die Fig. 5 zeigt Schilder 8 und 9, welche im Querschnitt U-förmig sind und deren konkave Seiten einander gegenüberliegen.
In einer nicht gezeigten weiteren Ausführungsform kann die Hülle aus einem Streifen gebildet sein, welcher zu einem konischen, teleskopischen Rohr spiralförmig aufgewickelt ist.
Bei der Verwendung des Gerätes sind folgende Schritte durchzuführen: - Herrichten einer zu verschweissenden Fuge, deren Breite geringer als diejenige der Verschalung der Schweiss pistole ist, - Einstellen der Elektrode, so dass sie über das von der Ver schalung weggekehrte Ende der Schilder hinausragt, - Einführen von Schildern und Elektrode in die Fuge derart, dass die Elektrodenspitze in unmittelbarer Nähe des Fugen grundes zu liegen kommt, während die Verschalung der
Pistole ausserhalb der Fuge bleibt, - Einführen eines abschmelzbaren Drahtes in die Fuge, derart, dass sein Ende in den Bereich des Lichtbogens zwischen der nichtabschmelzbaren Elektrode und der
Schweissungsoberfläche hineinragt, sowie - Durchführung der Schweissung durch Aufrechterhalten eines elektrischen Stromes zwischen der Elektrode und dem
Fugengrund,
und durch Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenspitze und der Fuge, um von dem
Draht stammendes Metall in der Fuge abzulagern, wobei für jede einzelne Schweissschicht ein einziger Durchgang ausgeführt wird, unabhängig davon, wie tief diese Schicht in der Fuge liegt. Dabei kann vorzugsweise die Weite der
Schweissfuge 1,5- bis 4mal den Durchmesser der Elektrode gewählt werden. Des weiteren kann dem Lichtbogen pul sierender elektrischer Strom zugeführt werden.
PATENTANSPRUCH 1
Schweissgerät zum Schutzgas-Lichtbogenschweissen gegen überliegender Wände einer schmalen Schweissfuge, gekennzeichnet durch eine Schweisspistole zum Halten und Steuern einer nichtabschmelzbaren Elektrode, und mit Mitteln, um, unter Verwendung einer Verschalung, welche den rückwärtigen Teil der Elektrode im Abstand umgibt, dem Gebiet des Schweissbogens ein Schutzgas zuzuführen, wobei die Elektrode über die Verschalung hinausragt und zwei langgestreckte Schilder an einander diametral entgegengesetzten Stellen der Verschalung angebracht sind, um, zusammen mit den Fugenwänden, den freien Teil der Elektrode mit Ausnahme ihrer Spitze beim Betrieb des Gerätes zu umgeben, dergestalt, dass das Schutzgas bis in unmittelbare Nähe des Schweissgebietes geleitet wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Gerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schilder U-förmige Querschnitte aufweisen, welche sich nicht berühren und deren Hohlseiten einander gegenüberliegen, um zusammen mit der Verschalung und der Schweissfuge den Gasstrom im wesentlichen nur auf das Schweissgebiet hinzuleiten.
2. Gerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schilder aus rostfreiem Stahl bestehen.
3. Gerät nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine teleskopische Abschirmung, deren eines Ende an der Verschalung befestigt ist, um bei aus der Fuge herausgezogener Elektrode diese und die Schilder im wesentlichen zu umgeben.
4. Gerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung aus einer Reihe von ineinandergreifenden Abschnitten besteht.
5. Gerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung aus flachen, zu einem teleskopischen Rohr schraubenförmig gewundenen Streifen besteht.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Gerätes nach Patentanspruch I, um eine Schweissfuge mit Hilfe einer Elektrode, deren kleinster Durchmesser 1/4 bis 2/3 der Fugenbreite beträgt, zu verschweissen.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The present invention relates to a welding device for inert gas arc welding, in particular, but not exclusively, for the automatic welding of ring-shaped workpieces.
The production of satisfactory welds, in particular with a large thickness of the cross-sections to be welded, leads to significant problems, one of the most important of which is the creation of a suitable access to the welding zone for the welding process. In general, the problem of access when welding thick workpieces has been solved by shaping the same, through which the joint to be welded has a U- or V-shaped channel of considerable width, respectively. Forms opening angle to enable the deposit of welding material. Such joints can be welded by inert gas arc welding, in which several strips of the metal used for welding, i. H. several welding passes are required to form each individual welded layer.
However, once the wider areas of the U or V have been reached, the necessary large quantities of welding material are a disadvantage, which results in long welding times, excessive costs and gross distortions during cooling. Another difficulty arises when the welding gun must be used in a position other than the down position, i.e. H. in the one in which gravity distributes the welding material. Other positions of the welding gun occur in particular when automatically welding a non-rotating pipe connection.
The main object of the present invention is to provide a portable device for welding tight joints between annular workpieces.
The welding device according to the invention for inert gas arc welding of opposite walls of a narrow welding joint is characterized by a welding gun for holding and controlling a non-meltable electrode, and with means around the area of the welding arc, using a casing which surrounds the rear part of the electrode at a distance To supply protective gas, with the electrode protruding beyond the casing and two elongated shields are attached to diametrically opposite points of the casing in order, together with the joint walls, to surround the free part of the electrode with the exception of its tip during operation of the device, in such a way that the protective gas into the immediate vicinity of the welding area.
With the proposed device, the welding of ring-shaped workpieces can be carried out both with a stationary device and a rotating workpiece, as well as with a workpiece that remains in any convenient position and an automatically rotating device.
In a preferred embodiment of the invention, the signs have U-shaped cross-sections which do not touch and whose hollow sides lie opposite one another in order, together with the casing and the weld joint, to guide the gas flow essentially only to the weld area.
In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings showing the exemplary embodiments. Show it:
1 shows a cross section through an arrangement to be welded, as well as an embodiment of the proposed device in the working position,
Fig. 2 is a section through the arrangement of Fig. 1 along the line A-A,
3 shows a schematic representation of a further embodiment,
FIG. 4 shows a partial view of the same arrangement, viewed at right angles to the image plane of FIG. 3,
FIG. 5 is a partial front view of the device of FIG. 3.
1 and 2 show a narrow welding joint 1 between the two workpieces 2 and 3, which are welded together. The width of the weld joint is determined by the fact that the flow of the weld metal remains under control in all layers of the joint and is 1.5 to 4D, where
D indicates the electrode diameter and is usually around 3 mm.
The welding gun 4 used for welding is equipped with a non-meltable electrode 5. This protrudes from a casing 6 of known design, which has a ceramic hollow body and means for holding the non-meltable electrode. The hollow body is connected to a source of protective gas and, in the present case, conducts this gas argon - in the direction of the welding point.
The electrode 5 protrudes from the casing 6 by more than the length recommended for tungsten inert gas welding and two shields 8 and 9 are attached to the casing as further guide elements in order to guide the gas to the welding area 7. As can be seen from the figures, the signs 8 and 9, together with the one of the closely opposite walls of the narrow joint, form an essentially surrounding gas shield around the part of the electrode 5 protruding from the casing 6, so that a sufficient amount of shielding gas is applied to the welding area is fed.
With the arrangement shown, it is possible to weld the parts 2 and 3 together satisfactorily by moving the electrode 5 relative to the joint base, and to form the weld metal in the form of an endless wire
10 is delivered. This wire is fed through a guide tube
11 guided into the welding area without touching the side walls of the joint. When using pulsating arc welding, it is possible to set the pulse frequency and the currents so that the liquid weld metal and the welding process remain under control at all times and for each position of the joint.
It allows the apparatus described to achieve a satisfactory weld by means of individual welding passes in which successive welding bands have similar widths. This is possible using a welding gun, since the welding joint can be narrow, in contrast to the previous methods which required a wide V -shaped welding joint (as indicated, for example, by dash-dotted lines in FIG. 1). The proposed device is therefore particularly suitable for automatic welding processes, in particular the automatic welding of ring-shaped workpieces, in which either the gun or the workpiece rotates.
3 to 5 show another embodiment of a welding device, in which the upper end of a telescopic shield 12 for guiding the gas is attached to the casing 6 by means of a flange 13, while the lower end of the shield is attached to the parts 2 to be welded and 3 rests.
The shield 12 surrounds the electrode 5 and the shields 8 and 9, and consists of a series of toroidal rings of successively decreasing diameter, the upper end of each ring being cranked outwards and its inner end being bent inwards so that the rings interlock , and everyone is held by the next highest. During the first welding pass, i. H. when the welding gun is in its lowest position, the shield will be partially collapsed, but it will gradually be stretched as one weld pass is made and the gun is raised accordingly.
In the embodiment of FIGS. 3-5, the shield 12 helps to guide the gas to the welding area and to reduce the amount of air which this area could otherwise reach through the slits between the shields 8 and 9, especially when the sweat bands hit the joint almost fill in.
Fig. 5 shows signs 8 and 9, which are U-shaped in cross-section and whose concave sides are opposite one another.
In a further embodiment, not shown, the sheath can be formed from a strip which is wound spirally to form a conical, telescopic tube.
When using the device, the following steps must be carried out: - Prepare a joint to be welded, the width of which is less than that of the casing of the welding gun, - Adjust the electrode so that it protrudes beyond the end of the signs facing away from the casing, - Insertion of shields and electrodes into the joint in such a way that the electrode tip comes to rest in the immediate vicinity of the joint, while the casing is being laid
Gun remains outside the joint, - Insertion of a fusible wire into the joint, so that its end in the area of the arc between the non-fusible electrode and the
Welding surface protrudes, and - carrying out the welding by maintaining an electrical current between the electrode and the
Grout,
and by performing relative movement between the electrode tip and the joint to move away from the
Wire-derived metal to be deposited in the joint, with a single passage being made for each individual welding layer, regardless of how deep this layer is in the joint. The width of the
Weld joint 1.5 to 4 times the diameter of the electrode. Furthermore, pulsating electrical current can be supplied to the arc.
PATENT CLAIM 1
Welding device for inert gas arc welding against opposite walls of a narrow welding joint, characterized by a welding gun for holding and controlling a non-consumable electrode, and with means to, using a casing which surrounds the rear part of the electrode at a distance, the area of the welding arc To supply protective gas, the electrode protrudes beyond the casing and two elongated shields are attached to diametrically opposite points of the casing in order, together with the joint walls, to surround the free part of the electrode with the exception of its tip when the device is in operation, in such a way that the shielding gas is directed into the immediate vicinity of the welding area.
SUBCLAIMS
1. Device according to claim I, characterized in that the signs have U-shaped cross-sections which do not touch and the hollow sides of which are opposite one another in order, together with the casing and the weld joint, to guide the gas flow essentially only to the weld area.
2. Device according to claim I, characterized in that the signs are made of stainless steel.
3. Apparatus according to claim I, characterized by a telescopic shield, one end of which is fastened to the casing in order to essentially surround this and the signs when the electrode is pulled out of the joint.
4. Apparatus according to dependent claim 3, characterized in that the shield consists of a series of interlocking sections.
5. Apparatus according to dependent claim 3, characterized in that the shield consists of flat strips which are helically wound to form a telescopic tube.
PATENT CLAIM II
Use of the device according to claim 1 to weld a welding joint with the aid of an electrode, the smallest diameter of which is 1/4 to 2/3 of the joint width.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.