DD159752A1 - Verfahren zum lichtbogenschweissen mit hoher einbrandtiefe und geringen spritzverlusten unter verwendung von schutzgas - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Lichtbogenschweissen mit hoher Einbrandtiefe und geringen Spitzverlusten unter Verwendung von Schutzgas. Die Erfindung zielt auf ein wirtschaftliches Lichtbogenschweissverfahren unter Schutzgas insbesondere zum Schweissen mit tiefem Einbrand bei Verbesserung der Nahtausbildung und Verringerung der Spritzverluste bei Verwendung von hohen Stromstaerken und hoeheren Schweissgeschwindigkeit. Sie stellt sich die Aufgabe eine effektiveren Nutzung der Eigenschaften der fuer die Schutzgasschweissung bekannten Schutzgase. Diese Aufgabe loest die Erfindung durch Erzeugung eines schutzgasmodulierten Schweissprozesses, indem unterschiedliche Schutzgase oder Schutzgasgemische getrennt und zeitlich parallel oder im zeitlichen Wechsel dem Lichtbogenund den Schmelzbadbereichen zugefuehrt werden. Sich dadurch bildende Zonen unterschiedlicher Gasatmosphaere fuehren zur Verbesserung des Schweissprozesses.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Lichtbogenschweißen mit hoher Einbrandtiefe und geringen Spritzverlusten unter Verwendung von Schutzgas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen mit hoher Einbrandtiefe und geringen Spritzverlusten unter Verwendung von Schutzgas*'

Charak.t er i s;ULk^er_r J?_ek^^ Lp sungen

Zum Lichtbogenschweißen unter Schutzgas mit abschmelzender Elektrode werden in der Regel Argon oder Helium als inerte und Kohlendioxyd oder Gasgemische aus Argon bzw« Helium und Kohlendioxid und gegebenenfalls auch Sauerstoff als aktive Schutzgase verwendet*

Sowohl der Werkstoffübergang von der Elektrode zum werkstückseitigen Schmelzbad, als auch das aufschmelzende Profil im Grundwerkstoff werden wesentlich vom verwendeten Schutzgas beeinflußt. .

So stellt sich bei der Verwendung von Kohlendioxyd in der Regel ein grobtropfiger Werkstoffübergang, verbunden mit hohen Spritzverlusten, ein und der Grundwerkstoff wird tief aufgeschmolzen·

Bei der Verwendung von Argon als-Schutzgas sind ein feintropfiger Werkstoffübergang, eine glattere Hahtoberflache 'und geringere Spritzverluste zu verzeichnen· Gegenüber der Verwendung von Kohlendioxid wird ein flacheres Aufschmels-

profil im Grundwerkstoff erreicht.

Insbesondere die höhen Spritzverluste und das ungleichmäßige Uahtaussehen bei der Verwendung von reinem Kohlendioxyd förderten' die Anwendung von Mischgasen. .

Das Verbindungsschweißen, besonders von dickeren Blechen, kann dann wirtschaftlich durchgeführt werden, wenn zur Herstellung der Schweißnaht aufgeschmolzener Grundwerkstoff mit hinzugezogen wird. Das aber erfordert entsprechend große Aufschmelztiefen und demzufolge hohe Schweißstromstärken. Diese wiederum ergeben beim Schweißen mit abschmelzender Elektrode bei den üblichen Verfahren hohe Abschmelzleistungen und führen daher zu ungünstigen äußeren Nahtgeometrien bei geringen "Iahtbreiten und starken Nahtüberhöhungen. Ähnlich ungünstige Nahtgeometrien und Verschlechterungen im Nahtaussehen ergeben sich auch durch hohe Schweißgeschwindigkeiten·

Überdies sind in der Praxis Schweißverfahren zum Schweißen mit Schutzgas oder Schutzgasgemischen bekannt, bei denen das Schutzgas oder Schutzgasgemisch der Schweißstelle konzentrisch zur Elektrode oder aber extern zugeführt wird und somit die abschmelzende Elektrode, den Lichtbogenbereich, das Werkstück und das elektrodenseitige Schmelzbad vor Einflüssen der Atmosphäre schützt. '

Diese Schutzwirkurig des Schutzgases bzw» Schutzgasgemisches ist ausreichend für einen stabilen Schweißprozeß zur Herstellung von Schweißnähten, die den üblichen Qualitätsanforderungen entsprechen. Die Art der Zuführung des Schutzgases bzw. Schutzgasgemisches hat jedoch nur einen geringen Einfluß auf die Ausbildung des Schweißprozesses und die Qualität des Schweißergebnisses·

Weiterhin ist es beim Plasmaschweißen bekannt, unterschiedliche Gase oder Gasgemische konzentrisch zur Elektrode zuzuführen· Die unterschiedlichen Eigenschaften dieser Gase oder Gasgemische können jedoch nur konzentrisch zur Elektrode in den Randzonen des Lichtbogens und des werkstückseitigen Schmeizbades lind ohne größere Variationsmöglichkeiten genutzt "werden. Das elektrodenseitige Schmelzbad, das .Abschmelzverhalten, das gesamte werkstoffseitige Schmelzbad und das Aufschmelzverhalten sowie der Lichtbogen in seinem gesamten Querschnitt sind nicht beeinflußbar· ·

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Ziel der Erfindung

•Die Erfindung zielt auf ein wirtschaftliches Lichtbogenschw'eißverfahren unter Schutzgas insbesondere zum Schweißen mit tiefem Einbrand bei Verbesserung der Nahtausbildung und Verringerung der Spritzverluste bei Verwendung von hohen Stromstärken und höheren Schweißges-chwindigkeiten. .

Darlegung des Wesens der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lichtbogenschweißverfahren unter Schutzgas zu entwickeln, bei dem eine effektivere Nutzung der Eigenschaften der für die Schweißprozesse erkannten Schutzgase erreicht wird. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Erzeugung eines schutzgasmodulierten Schweißprozesses, der sich dadurch auszeichnet, daß unterschiedliche Schutzgase oder Schutzgasge- : mische getrennt und zeitparallel oder im zeitlichen Wechsel dem Lichtbogen und den Schmelzbadbereichen zugeführt werden und dabei die Elektrodenbereiche und den Lichtbogen so anströmen, daß sich Zonen unterschiedlicher Gasatmosphären im Schweißbereich einstellen, wobei in Schweißrichtung gesehen an einer Seite der abschmelzenden Elektrode, vorzugsweise vor dieser, ein Gas oder Gasgemisch hoher thermischer Leitfähigkeil und damit den AufSchmelzungsprozeß des Grundwerkstoffs förderndes und an der anderen Seite der abschmelzenden Elektrode, vorzugsweise nach dieser, ein den AufSchmelzungsprozeß des Grundwerkstoffes weniger stark förderndes Gas oder Gasgemisch geringerer thermischer Leitfähigkeit dem Schweißprozeß zugeführt wird und dabei die Strömungsrichtung dieser beiden Gasströme aufeinander zugerichtet ist, so daß im mittleren Bereich der Elektrode sich ein Gasgemisch aus den zugeführten Gasen bzw· Gasgemischen bildet·

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden·.

Die Zeichnung zeigt im Schema einen Schutzgasschweißbrenneraufbau mit einer Führung 1 für eine abschmelzende Elektrode, 2.B* Bandelektrode 2 und Gasdüsen 3 und 4 für die Schutzgaszufuhr. * ·

2 3 O 9 6 9

Über die Gasdüse 3 wird an der vorderen Kante der Bandelektrode 2 das Schutzgas Kohlendioxyd und über die Gasdüse 4 an der hinteren Kante der Bandelektrode 2 das Schutzgas Argon dem Schweißbereich 5 zugeführt. Hierdurch ergeben sich an der vorderen Bandkante die Bedingungen für einen unter Kohlendioxyd brennenden Lichtbogen· Im mittleren Bereich der Bandelektrode 2 stellen sich Bedingungen des Mischgasschweißens ein» An der vorderen Bandkante ergibt sich ein kurzer Lichtbogen, der auf Grund der großen Leistungsdichte und des hohen Lichtbogendruckes ein tiefes Aufschmelzen des Grundwerkstoffes 6 bewirkt· An der hinteren Bandkante stellt sich, insbesondere bedingt durch die geringere thermische Leitfähigkeit des Argons gegenüber dem Kohlendioxyd, ein längerer Lichtbogen ein. Durch den geringeren Lichtbogendruck und die größere Lichtbogenbreite im Argonbereich ergibt sich eine günstig ausgebildete Naht-.oberfläche· In der Bandmitte laufen die von der Mischgasschweißung bekannten Vorgänge ab, die unter anderem durch einen spritzarmen Werkstoffübergang gekennzeichnet sind« Durch die spezifische schutzgasmodulierte Ausbildung des Lichtbogens, die durch eine über die B_andkante sich ändernde Lichtbogenlänge und Lichtbogenbreite gekennzeichnet ist, stellt sich ein ruhiger und stabiler Schweißprozeß ein· Der bekannte und als typisch für das Schutzgasbandschweißen anzusehende, durch die Pendelbewegung des Lichtbogens hervorgerufene unruhige Werkstoffübergang - Hauptursache für die hohen Spritzverluste - tritt bei diesem schutzgasmodulierten Bandschweißen nicht auf· Als typisches äußeres Merkmal sseigt sich ein schräges Abschmelzen der Bandelektrode 2, wobei die tiefste Stelle an der Elektrodenseite mit der Kohlendioxydzuführung liegt. . -

Eine Anwendbarkeit dieses Verfahrens ist auch gegeben bei Ein- oder Mehrelektrodenanordnung.

Claims (2)

1. Erfindungsansprüche: ' .

   1. Verfahren zum Lichtbogenschweißen unter Schutzgas bzw. Schutzgasgemischen mit abschmelzender Elektrode, insbesondere zum Verbindungsschweißen dickerer Bleche, dadurch gekennzeichnet,

   daß durch eine getrennte und zeitparallele oder zeitlich wechselnde Zuführung von unterschiedlichen Schutzgasen oder Schutzgasgemischen zum Lichtbogen und Schmelzbadbereich ein schutzgasmodulierter Schweißprozeß mit Zonen unterschiedlicher Gasatmosphären erzeugt wird, wobei in Schweißrichtung gesehen an einer Seite der abschmelzenden Elektrode, vorzugsweise vor dieser, ein Gas oder Gasgemisch hoher thermischer Leitfähigkeit und damit den Aufschmelzprozeß des Grundwerkstoffes und die Abschmelzleistung der Elektrode förderndes und an der anderen Seite der abschmelzenden Elektrode, vorzugsweise nach dieser, ein den Aufschmelzungsprozeß des Grundwerkstoffes weniger stark förderndes Gas oder Gasgemisch geringerer thermischer Leitfähigkeit dem Schweißprozeß zugeführt wird und dabei die Strömungsrichtung dieser beiden Gasströme aufeinander zugerichtet ist, so daß im mittleren Bereich der Elektrode sich ein Gemisch aus den zugeführten Gasen bzw. Gasgemischen bildet.
2. 2. Verfahren zum Lichtbogenschweißen unter Schutzgas gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

   daß es bei Ein- und Mehrelektrodenanordnung anwendbar ist.

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