DD141798A1

DD141798A1 - Verfahren zum mbl-schweissen dickwandiger querschnitte

Info

Publication number: DD141798A1
Application number: DD21052379A
Authority: DD
Inventors: Ehrenfried Penning
Original assignee: Ehrenfried Penning
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1980-05-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Schweißen zweier rohr förmiger Teile mit Wanddicken > 5 mra unter Vervzendung eines magnetisch bewegten Lichtbogens. Ziel ist, unter diesen speziellen Bedingungen die Anlaufzeit des bewegten Lichtbogens zu stabilisieren. Es sind Maßnahmen vorzusehen, die Einfluß nehmen auf die Anlaufzeit des Lichtbogens unter Berücksichtigung des sich zu diesem Zeitpunkt aufbauenden rotierenden magnetischen Feldes im Schweißspalt. Erfindungsgemäß wird in der Anlaufzeit des bewegten Lichtbogens ein Anlaufström verwendet, der in < 0,05 s nach dem Zünden einen Wert erreicht, der in Abhängigkeit vom Schweißquerschnitt und der Wanddicke das 1,4 bis 1.,8-fache des anschließend eingestellten' Vorwärmstromes beträgt, wobei der Anlaufström in Abhängigkeit vom Stabilisierungszustand des Lichtbogens zeitlich begrenzt wird und als Maß für den Stabilisierungszustand und für die zeitliche Begrenzung des AnlaufStromes die Umlauffrequenz des Lichtbogens genommen wird und vorzugsweise, die Umschaltung vom Anlaufstr.om auf den Vorwärmstrom bei einer Umlauffrequeriz von >15 s"1 erfolgt.

Description

21.0 523

Verfahren zum liBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum MBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte mit geschlossenem Nahtverlauf, vorzugsweise zum Schweißen zweier rohrförmiger Teile mit Wanddicken =5 n"&t insbesondere zur Stabilisierung des Lichtbogens unter Vermeidung von Kurzschlüssen der Lichtbogenbewegung und Erreichung von Schweißnähten mit einer hohen Schweißnahtgüte.

Charakteristik der bekannten technischen,Lösungen

Es ist bekannt, daß beim Schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (MBL-Schweißen) Rohrstöße mit Wanddicken bis 5 πμ geschweißt werden. Unter der Wirkung eines radialen Magnetfeldes im Schweißspalt rotiert der Lichtbogen entlang der geschlossenen Migeflache und erwärmt diese· Durch einen Stauchschlag werden die schmelzflüssigen Fügeflächen miteinander verbunden.

Nach der DD-PS 129 179 wird die Erwärmung der Stoßkanten Suren ein Stromprogramm gesteuerte Aus dem Zündvorgang des Lichtbogens heraus wird der Strom mit einem geringen Anstieg auf einen konstanten Wert, der als Vorwärmstrom. gekennzeichnet ist, gebracht _ί um dann in der letzten Lichtbogenbrennphase kurzzeitig einen hohen Strom mit sehr großer Anstiegsgeschwindig» keit -wirken zu lassen. Ungelöst bleibt hierbei eine Stabilisierung der Lichtbogenanlaufphase _t die für das Schweißen dickwandiger Querschnitte unbedingt erforderlich ist« Der sehr kleine Stromanstieg nach dem Zünden des Lichtbogens und der sich dann einstellende zu geringe Strom führen zu Störungen, durch Kurzschlußbrücken *

Nach der DE-OS 155 5041 wird der Anlaufström klein gehalten und das radiale Magnetfeld hoch eingestellt«, Wenn der Lichtbogen in die gewünschte Rotationsbewegung gesetzt wurde, erfolgt eine Erhöhung des Stromes und eine Reduzierung des Magnetfeldes» Dieses Verfahren ist anwendbar für Rohr bis 5 mm Wanddicke₆ Bei dickwandigen Rohren lassen, sich hiermit Störungen in der Anlaufphase durch Kurzschlußbrücken nicht ausschalten«,

Uach der DE-OS 25 O? 448 wird der Lichtbogenstrom so programmiert, daß er nach dem Zünden einen sehr kleinen Wert hat und von diesem aus langsam ansteigt_β ILrst gegen Ende des Erwäroiungsvorganges wird die Stromstärke sehr schnell erhöhte.Für eine gleichmäßige Erwärmung dickwandiger Rohre wird ein Zusatzmagnetfeld vorgeschlagen. Die Einrichtung zur Erzeugung dieses Feldes ist im Innern des Rohres angeordnet und somit für die praktische Realisierung sehr problematische Die Stabilisierung der Anlaufphase bleibt auch hier ungelöst«,

Es ist bekannt, daß sich das im Bchweißspalt aufbauende rotierende magnetische Feld zusammensetzt aus

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dem Feld der Induktionsspulen von außen und dem Feld des Schweißlichtbogens.

Messungen im Schweißspalt ergaben, daß über der Wanddicke, ausgehend von der Außenkante in Richtung Innenkante, ein starker Abfall der Felddichte vorhanden ist. Das Feld an der Innenkante wird „bei Rohren mit Wanddicken > 5 mm so klein, daß der Lichtbogen an dieser Stelle zum Stehen kommt, eine Kurzschlußbrücke bildet und erlischt. Eine Erhöhung der magnetischen Induktion von außen wirkt sich nur an der Außenkante in einer höheren Felddichte aus, hat-aber auf die Felddichte an der Innenkante keinen entscheidenden Einfluß. Nur eine Erhöhung des Schweißstromes erhöht auch an der Innenkante das den Lichtbogen bewegende Feld.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum MBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte zu schaffen, daß unter diesen speziellen Bedingungen die Anlaufzeit des bewegten Lichtbogens stabilisiert.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum MBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte mit geschlossenem Nahtverlauf, vorzugsweise zum Schweißen zweier rohrförmiger Teile mit Wanddicken = 5 mm zu entwickeln und Maßnahmen vorzuschlagen,"die Einfluß nehmen auf die Anlaufzeit des bewegten Lichtbogens unter Berücksichtigung des sich zu diesem Zeitpunkt aufbauenden rotierenden magnetischen Feldes.im Schweißspalt, derart» daß den Erwarmungsvorgang störende Kurzschlüsse beseitigt werden und ein Abreißen des Lichtbogens nicht erfolgt;.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst» daß in der Anlaufzeit des bewegten Lichtbogens ein Anlauf strom .verwendet wird, der in ~ 0_$05 s- nach dem Zünden einen Wert erreicht» der in Abhängigkeit vom Schweißquerschnitt, und der Wanddicke das 1,2 bis 1,8-fache des anschließend eingestellten Vorwärm— stromes beträgt, wobei der Anlaufstrom in Abhängigkeit vom Stabilisierungszustand des Lichtbogens zeitlich begrenzt wird und als Maß für den Stabilisierungszustand· und für die zeitliche Begrenzung des Anlaufstromes die Umlauffrequenz des Lichtbogens genommen wird und daß vorzugsweise die Umschaltung vom Anlaufstrom auf den Vorwärmstrom bei einer TJmlauffre-

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quenz von = 15 s erfolgt» Bei zu verschweißenden Wanddicken von 7 mm.ist der Stabilisierungsvorgang durch einen veränderlichen Schweißspalt dadurch zu unterstutζenj daß dieser unmittelbar nach dem Zünden auf dem Maxirnalabstand des .SchweiBspalt.es, vorzugsweise auf 2,2 bis 2_?5 tarn» gefahren und anschließend synchron mit dem Einschalten des Yorwärmstromes oder kurz davor auf den Normalabstand des Schweißspaltes von 2 mm reduziert wird...Dadurch- ist es möglich^ dickwandige Rohrteile miteinander zu verschweißen, wobei der Lichtbogen stabilisiert wird, die Lichtbogenbewegung frei von Kurzschlüssen ist, eine Kraterbildung an den Schweißstoßkanten nicht eintritt und Schweißnähte mit einer hohen Nahtgüte erreicht werden«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an-einem Ausf üh'rungs--· beispiel mit Hilfe des in der Zeichnung dargestellten Diagrammes näher erläutert werden, welches den Schweißstrom I„, den Schweißspalt b und die Umlauffrequenz η in Abhängigkeit von der Zeit darstellt*

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Es sollen zwei Schweißteile miteinander verbunden werden, bei denen es sich um Rohre rait einem Durchmesser von 71 mm und einer Wanddicke von 5 mni, Werkstoff St 35 b-2, handelt. Der Lichtbogen wird in bekannter Weise durch Kontakt und Auseinanderfahren der beiden Schweißteile auf Schweißspalt b gezündet. Es wird mit einem konstanten Schweißspalt b = 1,8 mm geschweißt. Bei größeren Wanddicken muß mit einem veränderlichen Schweißspalt gearbeitet werden. Mit Hilfe des Zünd stromes "!_>, wird ein Anlauf strom von 550 A eingestellt. Er beträgt das 1,6-fache des

-'· -· -. Vorwärmstromes I_go· Es wird mit einer Anlaufzeit t >, =

3 s gearbeitet, wonach der Anlaufstrom Ip nach dem Zünden erreicht und ein wirkungsvoller Vorgang gewährleistet ist. Auf den Vorwärmstrom I - wird umgeschaltet, wenn der Lichtbogen stabil brennt, sein Bewegungsablauf durch Kurzschlüsse nicht beeinträchtigt wird

—1 und eine Umlauffrequenz η des Lichtbogens über I5 s

erreicht ist. Die Anlaufzeit t * mit erhöhtem Strom dauert maximal 6s.

Wird mit einem veränderlichen Schweißspalt b gearbeitet, wird dieser mit dem Zünden des Lichtbogens für die Dauer der Anlaufzeit t_s^ auf einen Maximalabstand Λ b^ zwischen 2,2 bis 2,5 mm eingestellt. Mit der Um

schaltung auf den Vorwärmstrom I- erfolgt die Eeduzierung des Schweißspaltes b auf den Normalabstand b₂= 2 mm. Der Schweißvorgang läuft dann in bekannter Weise ab.

Weitere Parameter: Schweißstrom I = 85O A, Vorwärmzeit t_g2 = 19 &, Schweißzeit t_s-, = 0,1 s.

Claims

E r f i η d u η g s a η s ρ r u c h

1* Verfahren zum MBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte mit geschlossenem Nahtverlauf, insbesondere zum Schweißen zweier rohrförmiger Teile mit Wanddicken = 5 HIm₅ vorzugsweise zur Stabilisierung des magnetisch bewegten Lichtbogens unter Vermeidung von Eursschlüssen der Lichtbogenbewegung f gekennzeichnet dadurch_f daß in der Anlaufzeit (t_^) des "bewegten Lichtbogens ein Anlaufstrom (I_op) verwendet wird» der in = 0,05 s nach dem Zünden einen Wert erreicht, der in Abhängigkeit vom Schweißquerschnitt und der Wanddicke das 1,'2 bis 1,8-fache des anschließend eingestellten Vorwärmstromes (I -O beträgt, wobei der Anlaufstrom (Ι_ορ) in Abhängigkeit vom Stabilisierungszustand des Lichtbogens zeitlich begrenzt wird_s . daß als Maß für den Stabilisierungszustand und für die, zeitliche Begrenzung des Anlaufstromes (I_op) die Umlauffrequenz (n) des Lichtbogens genommen wird und vorzugsweise, die Umschaltung vom Anlaufstrom (I_gp) ^an^ ^^en Vorwärmstrom (!„Ο bei einer Umlauf frequenz (η) von = 15 s" erfolgt,,

2» Verfahren zum MBL-Schweißen dickwandiger Querschnitte mit geschlossenem Nahtverlauf nach Punkt 1| gekennzeichnet dadurch, daß insbesondere bei zu· verschweißenden Wand dicken von 7 mm der Stabilisierungsvorgang durch einen veränderlichen Schweißspalt (b) dadurch unterstützt wird-, daß dieser unmittelbar nach dem Zünden auf den Maximalabstand (b^) des Schweißspaltes (b), vorzugsweise auf 2,2 bis 2₅5 dm? gefahren und anschließend synchron mit dem Einschalten des Vorwärm- stromes (I„_o) oder kurz davor auf den Normalabstand ("boO des Schweißspaltes (b) von<2 mm reduziert wird»

- Hierzu ein Blatt Zeichnungen " -