DD142305A1

DD142305A1 - Vorschub-und verformungsvorrichtung fuer schweissdraehte

Info

Publication number: DD142305A1
Application number: DD21167679A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Probst; Wesselin Wodenitscharow
Original assignee: Reinhard Probst; Wesselin Wodenitscharow
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1980-06-18
Also published as: DD142305B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorschub- und Verformungsvorrichtung fuer Schweissdraehte, insbesondere zum Lichtbogenverbindungsschweissen dicker Bleche, wobei der Schweissdraht waehrend des Schweissvorgangs abwechselnd der einen oder anderen Seite des Schweissspalts zugefuehrt wird. Ziel ist eine verbesserte Qualitaet der Schweissnaht bei verringertem Vorrichtungsaufwand und Schweissdrahtverbrauch. Mit der Vorschub- und Verformungseinrichtung soll die Verweilzeit der Spitze des Schweissdrahtes an den Seiten des Schweissspalts bestimmt und die stromdurchflossene Laenge des freien Endes des Schweissdrahtes konstant gehalten werden. Hierzu sind ueber dem Spalt von der Kontaktduese zwei mit Druck aneinander anliegende gegenlaeufig antreibbare Rollen mit den Achsen parallel zueinander und quer zur Laengsachse des Schweissspalts angeordnet, von denen mindestens eine am Umfang mit einer oder je nach Zahl der zu verschweissenden Schweissdraehte mit mehreren Fuehrungsrillen entsprechend dem Schweissdrahtdurchmesser versehen ist, deren Verlauf von der senkrecht zu den Achsen der Rollen verlaufenden Ebene staendig oder streckenweise abweicht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Vorschub- und Verformungsvorrichtung für Schweißdrähte, die als Elektroden - oder Fülldraht insbesondere zum einseitigen Lichtbogenverbindungsschweißen, vorzugsweise unter Schutzgas mit Badsicherung, zum Verbinden vorwiegend dicker Bleche ab ca. 20 mm dienen, wobei die Spitze des freien Endes der Schweißdrähte beim Schweißen jeder Lage abwechselnd der einen und anderen Seite des Spalts zwischen den zu verbindenden Blechen zugeführt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei einer bekannten Vorrichtung der o.g. Art wird über zwei in Schweißrichtung hintereinanderliegenden Kontaktdüsen ein Schweißdraht der einen und ein Schweißdraht der anderen Seite des Spaltes zwischen den zu verbindenden Blechen zugeführt, nachdem die Schweißdrähte jeweils vor ihrer Kontaktdüse über ein Rollensystem geführt und durch dieses Rollensystem in der entsprechenden Richtung abgebogen wurden (US-PS 3 519 789). Diese Vorrichtung erfordert auf Grund der notwendigen zwei Schweißdrahtzuführungen mit zwei Kontaktdüsen, zwei Antrieben und dem notwendigen Steuerungssystem für das Ausrichten der Kontaktdüsen einen sehr hohen Herstellungs- und Wartungsaufwand,

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird der Schweißdraht in einer Kontaktdüse mittig geführt und nach jeder geschweißten Lage zusammen mit der Kontaktdüse im Spalt zwischen den zu verbindenden Blechen so in- Schräglage geschwenkt, daß das freie Ende des Schweißdrahtes abwechselnd der einen und der anderen Seite des Spalts zugewandt ist (HW, Doc. XII - B - 149-74)_e

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Neben dem Aufwand für die Schwenkvorrichtung besteht hier der Nachteil, daß durch das Schwenken der Kontaktdüse im Spalt größere Spaltbreiten und damit ein verhältnismäßig hoher Aufwand an Schweißdrahtmaterial und Arbeitszeit für das Auffüllen des Spalts erforderlich ist. Hierdurch ist die Dicke der zu verschweißenden Bleche stark begrenzt.

Um den Spalt enger halten zu können, führt man bei einer anderen bekannten Vorrichtung den Schweißdraht in einer Schleife einer auf einer schwenkbaren Platte befindlichen. Umformtrommel zu (HW· Doc. XII - B - 212-77)· Der Schweißdraht bekommt hierdurch eine Krümmung, die beim Austritt aus der Kontaktdüse erhalten bleibt. Durch das Schwenken der' Platte erhält der Schweißdraht zusätzlich eine Torsionsverformung, durch die das gekrümmte freie Ende des Schweißdrahtes abwechselnd der einen und der anderen Seite des Spalts zwischen den Blechen zugewandt ist. Dem Vorteil des engeren Spalts steht ein erhöhter Aufwand für die komplizierte Vorrichtung zur Krümmung und Verdrehung des Schweißdrahtes gegenüber.

Man hat auch bereits eine Vorrichtung entwickelt, mit welcher der Schweißdraht wellenartig verformt und anschließend über eine mit rechteckigem Querschnitt ausgebildete Führung einer Kontaktdüse dem Spalt vertikal zur Längsachse des Spalts zugeführt wird« (US-PS 3 576 966), Zur Verformung wird der Schweißdraht nacheinander durch zwei Rollenpaare geführt, wobei das eine Rollenpaar durch einen Kurbeltrieb quer zur Längsachse des Spalts in symetrischer Auslenkung zur vertikalen Achse der Kontaktdüse abwechselnd nach der einen und der anderen Seite des Spalts verschwenkt wird. Durch den Vorschub des Schweißdrahtes in der rechteckigen Führung der Kontaktdüse in Verbindung mit dem Abschmelzen des wellenartig verformten Schweißdrahtos ist die Spitze des freien Endes des Schweißdrahtes abwechselnd der einen und der anderen Seite des Spalts zugewandt. Auch

diese Vorrichtung ist verhältnismäßig kompliziert und aufwendig· Außerdem wechselt während des Schweißprozesses laufend die Länge des stromdurchflossenen freien Endes des Schweißdrahtes durch den Wechsel der Kontaktstellen, der sich aus der abwechselnden Anlage von zwei benachbarten Wellenbergen an der Kontaktdüse ergibt,, Hierdurch ergeben sich zwangsweise Spannungsschwankungen, die zur Unstabilität des Lichtbogens führen und damit die Qualität der Schweißnaht beeinträchtigen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß auf Grund der verwendeten Rollen lediglich eine sinusförmige Ausbildung der einzelnen Wellen des wellenförmig verformten Schweißdrahtes möglich ist» Hierdurch verweilt der Lichtbogen nur'kurzzeitig an den Seiten des Spalts, so daß die gewünschte Wärmeableitung und die Sicherung des Einbrandes des abschmelzenden freien Endes des Schweißdrahtes bei dünnen Schweißdrähten nicht gewährleistet sind. Auf Grund der ungleichmäßigen Zuführung des abschmelzenden Materials kann keine gleichbleibende Qualität der Schweißnaht gewährleistet werden,

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorschub- und Verformungsvorrichtung für Schweißdrähte insbesondere zum einseitigen Lichtbogenverbindungsschweißen vorwiegend dicker Bleche ab ca· 20 mm Dicke zu schaffen, die bei verringertem Herstellungsaufwand und Schweißdrahtverbrauch die Herstellung einer Verbindungs-Schweißnaht mit an jeder Stelle der Schweißnaht nahezu gleichbleibend guter Qualität gestattet·

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorschub- und Verformungsvorrichtung für Schweißdrähte zu entwickeln, die es mit wesentlich einfachen Mitteln für den Vorschub und die Verformung auch beim Schweißen mit dünnen Schweißdrähten gestattet j die Verweilzeit des abschmelzenden freien Endes des Sehweißdrahtes an den Seiten des Spalts ent-

sprechend den Erfordernissen zu bestimmen und zur Erzielung eines weitgehend stabilen Lichtbogens die stromdurchflossene Länge des freien Endes des Schweißdrahtes nahezu konstant zu halten. Damit soll die Vorrichtung einen guten Einbrand des abschmelzenden Schweißdrahtes in die zu verbindenden Teile und damit eine gute Verbindung gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorschub- und Verformungsvorrichtung im wesentlichen aus zwei über dem Spalt vor der Kontaktdüse mit den Achsen parallel zueinander und quer zur Längsachse des Spalts angeordneten mit Druck aneinander anliegenden gegenläufig antreibbaren Rollen besteht, von denen mindestens eine am Umfang mit einer oder je nach Zahl der zu verschweißenden Schweißdrähte mit mehreren Führungsrillen entsprechend dem Schweißdrahtdurchmesser versehen ist, deren Verlauf von der senkrecht zu den Achsen der Rollen verlaufende Ebene ständig oder streckenweise abweicht.

Ausführungsbeispiel:

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden« In den zugehörigen Zeichnungen zeigern

Figo 1t die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorschub- und Verformungsvorrichtung an einer Einrichtung zum Lichtbogen-Verbindungsschweißen,

Fig. 2$ die Draufsicht einer Rolle mit einer Führungsrille mit elypsenförmigem Verlauf für größere Schweißdrahtdurchmesser,

Fig. 3i die. Draufsicht einer Rolle mit einer Führungsrille

mit achtähnlichem Verlauf für kleinere Schweißdrahtdurchmesser

Pig. 4: eine grafische Darstellung des Vorschubweges der Spitze des freien Endes des Schweißdrahtes

Pig· 5: die Anordnung des wellenartig verformten Schweißdrahtes in der Kontaktdüse und im Spalt zwischen den zu verbindenden Blechen,

Pig. 6: eine grafische Darstellung der Verformung des 'Schweißdrahtes im Wendepunkt einer Führungsrille,

Pig. Ii eine grafische Darstellung der Verformung des Schweißdrahtes bei max. Steigung der Führungsrille.

Wie Pig. 1 zeigt besteht die Vorschub- und Verformungsvorrichtung im wesentlichen aus zwei mit den Achsen parallel zueinander und quer zur Schweißrichtung auf einer Platte angeordneten Rollen 2; 3. Die Rolle 2 ist beispielsweise mit einer Führungsrille 4 gem. Fig. 2 oder einer Führungsrille 5 gem. Fig. 3 versehen. Die Rolle 3 wird durch eine Feder 6 an die Rolle 2 bzw, den dazwischenliegenden Schweißdraht 7 angedrückt, der von einer nicht gezeigten Vorratsrolle über einen Richtsatz 8 den Rollen 2$ 3 zugeführt und in der Führungsrille 4 bzw. 5 der Rolle 2 geführt wird.

Die Rolle 2 wird durch einen nicht gezeigten Antrieb angetrieben. Die gegenläufige Mitnahme der Rolle 3 erfolgt durch die Reibung zwischen den Rollen 2; 3 unter Zwischenschaltung des Schweißdrahtes 7. Es ist auch denkbar die Rollen 2; 3 spiegelbildlich jeweils mit einer gleichen Rille zu versehen« In diesen Fällen sind zweckmäßigerweise beide Rollen 2j 3 synchron anzutreiben«, Der Vorschub des Schweißdrahtes 7 erfolgt mit Hilfe der Reibung über den Antrieb der Rolle 2 in einer der Umfangsgeschwindigkeit der Rolle

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entsprechenden Vorschubgeschwindigkeit V₃.

Der durch die Rollen 2; 3 entsprechend dem Verlauf der Führungsrille 4 bzw. 5 wellenartig verformte Schweißdraht wird schließlich durch ein Führungsrohr 9 und eine Kontaktdüse 10 bis in den Spalt zwischen den zu verbindenden Blechen 11 j 12 geführt· Die Kontaktdüse 10 ist zur Verstellung auf einem Rohr 13 befestigt, daß mit einer Verzahnung 14 versehen und in dem Führungsrohr 9 verschiebbar angeordnet ist. Die Höhenverstellung der Kontaktdüse 10 erfolgt über ein Handrad 15 und ein nicht gezeigtes Zahnritzel, das in die Verzahnung 14 des Rohres 13 eingreift» Unabhängig davon ist im dargestellten Beispiel eine Gasdüse 16 mit einer Gaszuführung 17 über ein an einer Stange 18 befindliches Gewinde 19 über eine Gewindebuchse 20 in der Höhe verstellbar. Hierzu ist die Stange über eine Schelle 21 fest mit der Gasdüse 16 verbunden. Die Abdichtung zwischen der Gaszuführung 17 und der Gasdüse 16 wird durch einen Ziehbalk 22 in jeder Stellung gesichert. Das Schweißen der Schweißlagen 23;24 erfolgt zur Badsicherung auf einer Schweißunterlage 25.

Die Wirkungsweise der Vorschub- und Verformungsvorrichtung ist wie folgt:

Nach dem Einschalten des Antriebs wird der Schweißdraht 7 durch die Rollen 2; 3 vorgeschoben. Hierbei wird der Schweißdraht 7 zwangsweise in der Führungsrille 4 bzw. 5 geführt und entsprechend der Abweichung der .Führungsrillen 4| 5 von der senkrecht zur Achse der Rolle 2 liegenden Ebene wellenartig verformt. Der Verlauf des Abschmelzvorganges ist aus der grafischen Darstellung des Vorschubweges der Spitze des freien Endes des Schweißdrahtes gem. Fig. 4 ersichtlich* Die Periodenzeit für eine Umdrehung der Rolle 2 ist mit t und die Verweilzeit der Spitze an den Seiten des Spalts mit t bezeichnet.

Die am Austritt verjüngte Bohrung der Kontaktdüse 10 gem. Pig· 5 gewährleistet stets die gleiche Länge des stromdurchflossenen freien Endes des Schweißdrahtes 7. Während der wellenartig verformte Schweißdraht zunächst in der erweiterten Bohrung geführt wird, erfolgt im verjüngten Teil der Bohrung ein Zusammendrücken der, Wellenberge im Bereich der elastischen Verformung des Schweißdrahtes 7. Hierdurch erhält das freie Ende des Schweißdrahtes stets an der gleichen Stelle kurz vor dem Austritt aus der Kontaktdüse 10 einen sehr guten elektrischen Kontakt mit der Kontaktdüse 10, Dies wirkt sich bekanntlich sehr günstig auf eine gleichbleibende und gute Qualität der Schweißnaht aus. Durch Veränderung des Verlaufs der Führungsrillen 4j 5 in Verbindung mit der gewählten Vorschubgeschwindigkeit v_o kann der Abschmelzvorgang der Spitze des Schweißdrahtes 7 entsprechend der Tiefe und Breite des jeweiligen Spalts zwischen den zu verbindenden Blechen 11; 12 optimiert werden, um eine gleichbleibende und gute Qualität der Schweißnaht, insbesondere auch durch einen guten Einbrand zu sichern.

Die Verformung des Schweißdrahtes 7 soll an Hand der Pig« 6 und.7 näher erläutert werden. Durch die Abweichung des Verlaufs der Führungsrillen 4} 5 von der üblichen Kreisform erfolgt bei jeder Umdrehung der Rolle 2 eine wellenförmige Verformung des Schweißdrahtes 7 in einer Ebene, die parallel zu den Achsen der Rollen 2j 3 und damit quer zur Schweißrichtung liegt· Mit w ist ein Verformungszyklus während einer Umdrehung der Rolle 2 und mit w/4 die Verformung nach einer viertel Umdrehung bezeichnet. Der durch den Druck der Rolle 3 ständig in der Führungsrille 4 bzw. 5 gehaltene Schweißdraht pendelt an der Berührungsstelle der beiden Rollen 2| 3 zwischen den beiden äußeren Wendepunkten. Bei einem elypsenförmigen Verlauf der Führungsrille 4 gern« Fig. 5 wird der Schweißdraht 7

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nur einseitig von der Mittellinie des Umfangs abgelenkt und im Winkel oC^ elastisch verformt * Nach einer viertel Umdrehung der Rolle d.h. nach einem viertel des Verformungszyklus w/. erfolgt beim Übergang des Schweißdrahtes 7 am Punkt A, wo der Steigungswinkel /3 am größten ist, eine durch das Drehmoment M. verursachte Verformung des Schweißdrahtes im Winkel cCp ^β . Nach einer weiteren viertel Umdrehung kommt der nächste Wendepunkt, in dem keine plastische Verformung des Schweißdrahtes 7 auftritt. Im zweiten Teil des Verformungszyklus d.h. nach einer dreiviertel und einer vollen Umdrehung wird eine entgegengesetzte gleichgroße Verformung erzielt. Damit wird mit jeder Umdrehung ein kompletter Verformungszyklus w erreicht.

Für größere Schweißdrahtdurchmesser etwa ab 1,4 mm ist der elypsenförmige Verlauf der Führungsrille gut geeignet, da sich bei den üblichen Drahtvorschubgeschwindigkeiten v, Pendelfrequenzen ergeben, die einen einwandfreien Einbrand und damit eine gute Qualität der Schweißnaht sichern«. Um bei kleineren Schweißdrahtdurchmessern beispielsweise von 1,2 mm ähnlich hohe Abschmelzleistungen zu erzielen, sind fast doppelt so hohe Drahtvorschubgeschwindigkeiten v-, erforderlich als dies beispielsweise für einen Schweißdrahtdurchmesser von 1,6 mm notwendig ist.

Bei elypsenförmigem Verlauf der Führungsrille gem. Fig. 2 würden sich hierbei zu hohe Pendelfrequensen ergeben, die zur Unstabilität des Lichtbogens an den Seiten des Spalts und damit zu einem schlechten Einbrand führenv Eine brauchbare Pendelfrequenz für kleinere Schweißdrahtdurchmesser mit hoher Drahtvorschubgeschwindigkeit v. wird erzielt, wenn ein etwa achtähnlicher Verlauf der Führungsrille gem. Fig. 3 gewählt wird. Hier ergibt sich ein kompletter Verformungszyklus w für eine Pendelung erst nach zwei Umdrehungen der Rolle*

Claims

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Erfindungsanspruch:

"Vorschub- und Verformungsvorrichtung, für Schweißdrähte, die als Elektroden - oder Fülldraht insbesondere zum einseitigen Lichtbogenverbindungsschweißen, vorzugsweise unter Schutzgas mit Badsicherung, zum Verbinden vorwiegend dicker Bleche ab ca, 20 mm dienen, wobei die Spitze des freien Endes der Schweißdrähte beim Schweißen jeder Lage abwechselnd der einen und der anderen Seite des Spalts zwischen den zu verbindenden Blechen zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorschub- und Verformungsvorrichtung im wesentlichen aus zwei über dem Spalt vor der Kontaktdüse (10) mit den Achsen parallel zueinander und quer zur Längsachse des Spalts angeordneten mit Druck aneinander anliegenden gegenläufig antreibbaren Rollen (25 3) besteht, von denen mindestens eine am Umfang mit einer oder je nach Zahl der zu verschweißenden Schweißdrähte (7) mit mehreren Führungsrillen (4? 5) entsprechend dem Schweißdrahtdurchmesser versehen ist, deren Verlauf von der senkrecht zu den Achsen der Rollen (2; 3) verlaufenden Ebene ständig oder streckenweise abweicht.

Hierzu
2 Blatt Zeichnungen