DD213152A1

DD213152A1 - PARTIAL AUTOMATIC ARC WELDING WITH ENDLESS ELECTRODE

Info

Publication number: DD213152A1
Application number: DD24708983A
Authority: DD
Inventors: Arnold Weisselberg; Hans Meister
Original assignee: Arnold Weisselberg; Hans Meister
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1984-09-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum teilautomatischen Lichtbogenschweissen mit einer endlos umhuellten Drahtelektrode. Ziel ist eine selbsttaetige Umhuellung dieser Drahtelektrode. Dazu sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, unter Ausnutzung der Erwaermung des freien stromdurchflossenen Elektrodenendes. Erfindugsgemaess sintert ein feinkoerniges Schweisspulver selbsttaetig an das erhitzte freie Elektrodenende an, wobei das Schweisspulver waehrend des Prozesses teilweise aufschmilzt und eine sich kontinuierlich bewegende Drahtelektrode mit einer teigigen Schicht umgibt. In Verbindung mit einem Kuehlsystem fuehrt si zu einer geschlossenen Umhuellung des freien Elektrodenendes der Drahtelektrode mit einem glasigen Schlackenmantel. Zum besseren Aushaerten der Umhuellung koennen im Schweisspulver 3...8% Bindemittelbeimengungen enthalten sein. Zur Durchfuehrung des Verfahrens ist dem Schweiskopf nachfolgend eine spezielle Duese angeordnet.The invention relates to a method and a device for semi-automatic arc welding with an endlessly wrapped wire electrode. The goal is a self-enclosed wrapping of this wire electrode. For this purpose, a method and a device are to be developed, taking advantage of the warming of the free current-carrying end of the electrode. According to the invention, a fine-grained welding powder sinters spontaneously to the heated free end of the electrode, during which process the welding powder partially melts and a continuously moving wire electrode surrounds a doughy layer. In conjunction with a cooling system, si leads to a closed envelopment of the free electrode end of the wire electrode with a glassy slag jacket. For better Aushaerten the wrapping can be contained in the welding powder 3 ... 8% binder admixtures. To carry out the method of the welding head is subsequently arranged a special Duese.

Description

Teilautomatisches Lichtbogenschweißen mit endlos umhüllter ElektrodeSemi-automatic arc welding with endless coated electrode

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum teilautomatischen Lichtbogenschweißen mit einer endlos umhüllten Drahtelektrode, unter Ausnutzung der beim Stromdurchfluß entstehenden Widerstandserwärmung des freien Slektrodenendes, wobei die Umhüllung lichtbogenstabilisierende Elemente enthält und das Schmelzbad vor atmosphärischen Einflüssen schützt. Das Verfahren ist sowohl zum Auftrags- als auch Verbindungsschweißen von Metallen in waagerechter Schweißposition geeignet.The invention relates to a method and a device for semi-automatic arc welding with an endlessly coated wire electrode, taking advantage of the resulting during Stromdurchfluß resistance heating of the free Slektrodenendes, the sheath contains arc stabilizing elements and protects the molten bath from atmospheric influences. The method is suitable both for the assembly and joint welding of metals in a horizontal welding position.

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Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt ,...daß für das teilautomatische Schweißen mit offenem Lichtbogen verschiedene Schweißverfahren entwickelt, teilweise genutzt und einige wegen Unwirtschaftlichkeit bzw. komplizierter Verfahrenstechnik wieder eingestellt wurden. Dazu gehört ein Verfahren zum· teilautomatischen Lichtbogenschweißen unter Verwendung von Handschweißelektroden, wobei aus einem Magazin durch eine endlose Kette, auf der sich drei Elektrodenhalter befinden, nach dem Abschmelzen.einer Elektrode die nächste automatisch zugeführt wird. Andere Verfahren benutzen kein Magazin, sondern die Elektroden müssen in den Sie let; rodenhalte r eingesteckt werden oder weisen besondere Slektrodenhalterungen und/ oder -Zuführungsmechanismen auf.It is known ... that for welding with semi-arc welding with open arc different welding processes developed, partly used and some were set back because of inefficiency or complicated process technology. This includes a method for semi-automatic arc welding using manual welding electrodes, wherein the next one is automatically fed from a magazine through an endless chain on which there are three electrode holders after melting one electrode. Other methods do not use a magazine, but the electrodes must be in the let; be inserted or have special Slektrodenhalterungen and / or supply mechanisms on.

Weiterhin sind Methoden bekannt, bei denen die Siektrodenzuführung nicht am Elektrodenende, sondern kurz über dem Lichtbogen erfolgt. Um die Stromzuführung trotz der Umhüllung in Lichtbogennähe vornehmen zu können, wird die Umhüllung geteilt in zwei Halbschalen zugeführt und nachder Stromzuführung in einer Düse zusammengelegt. Die Halbschalen, ähneln einer Gliederkette, wobei die Glieder durch eingepreßte Drähte miteinander verbunden sind,Furthermore, methods are known in which the electrode feed is not at the end of the electrode, but shortly above the arc. In order to make the power supply in spite of the enclosure near the arc, the envelope is divided into two half-shells supplied and merged after the power supply in a nozzle. The half-shells, similar to a link chain, wherein the links are connected by pressed-wires,

Neben der Verwendung von Sinze!elektroden ist aber auch der Einsatz endlos umhüllter Elektroden bekannt, mit einer dicht über dem Lichtbogen liegenden Stromzuführung. Das wird dadurch erreicht, daß der Kerndraht von einem Maschennetz aus dünnen Drähten umhüllt ist, die den Strom von der. Düse auf den Kerndraht übertragen. In die Maschen des Drahtnetzes ist die Umhüllungsmasse eingepreßt, die einen ausreichenden Schlackenschutz über dem Schmelzbad sichert.In addition to the use of Sinze! Electrodes, however, the use of endlessly coated electrodes is also known, with a power supply lying close to the arc. This is achieved by the fact that the core wire is covered by a mesh of thin wires, the current from the. Transfer nozzle to the core wire. In the mesh of the wire mesh, the wrapping mass is pressed, which ensures adequate slag protection over the molten bath.

Nachteilig für die genannten und- beschriebenen Verfahren ist, daß entweder ein aufwendiger Zuführungsmechanismus für die notwendigen Elektroden erforderlich ist,- sie mit einer komplizierten Stromzuführung verbunden sind oder die Betriebszuverlässigkeit nicht gewährleistet ist. Teilweise lassen sich die erforderlichen endlosen. Elektroden, und auch Einzelelektroden nur mit einem, hohen Material- und damit Kostenaufwand herstellen. Bei anderen Verfahren werden endlose Elektroden dadurch hergestellt, daß Elektrodenstäbe mechanisch oder durch Widerstandsschweißen zusammengefügt werden. Über eine Abflachung der-Umhüllung bzw. eine eingepreßte Eiile längs der Elektrode, kann der Strom dicht oberhalb des Lichtbogens zugeführt werden. Diese Verfahren haben sich jedoch wegen häufiger Funktionsstörungen beim Verbinden der Elektroden in der.-Praxis nicht durchgesetzt. Neben festen sind auch pulverförmige Umhüllungen bekannt, z. B. beim Magnetpulverschweißen. Sine magnetische pulverförmig e Umhüllungsmasse umgibt unter Ausnutzung des beim Schweißen um den Kerndraht entstehenden Magnetfeldes die Elektrode. Die Stromzuführung erfolgt ebenfalls kurz über dem Lichtbogen. Dieses Verfahrensprinzip wird bei bestimmten Anwendungsfällen auch mit dem CCU-Schweißen kombiniert. Nachteile sind die hohen Pulverkosten und eine noch nicht sichere Verfahrenstechnologie. Das bekannteste Verfahren des Schweißens mit umhüllter Elektrode ..ist das UP-Schweißen. Hierbei handelt es sich zwar nicht um eine wörtliche Umhüllung der Elektrode, sondern um ein Einhüllen des gesamten Lichtbogenschweißprozesses durch vor und während des Schweißens zugeführtes Schweißpulver. Neben den Verfahrensvorteilen des UP-Schweißens, die zu umfangreichen Anwendungen in der Industrie geführt haben, werden der hohe Pulververbrauch und Schlackenanteil als Nachteile angesehen.A disadvantage of the mentioned and described method is that either a complex feed mechanism for the necessary electrodes is required, - they are connected to a complicated power supply or the reliability is not guaranteed. Partially, the required endless. Electrodes, and also individual electrodes only with one, high material and thus cost to produce. In other methods, endless electrodes are made by joining electrode rods mechanically or by resistance welding. About a flattening of the wrapper or a pressed-in Eiile along the electrode, the current can be supplied just above the arc. However, these procedures have not prevailed because of frequent malfunction in connecting the electrodes in der.-practice. In addition to solid and powdered shells are known, for. B. in Magnetpulverschweißen. A magnetic powdery coating material surrounds the electrode by utilizing the magnetic field generated around the core wire during welding. The power supply also takes place shortly above the arc. This process principle is also combined with CCU welding in certain applications. Disadvantages are the high powder costs and not yet safe process technology. The most well-known method of welding with coated electrode .. is the UP welding. Although this is not a literal wrapping of the electrode, but a wrapping of the entire arc welding process by before and during the welding supplied welding powder. In addition to the process advantages of UP welding, which have led to extensive applications in the industry, the high powder consumption and slag content are considered disadvantages.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ss ist Ziel der Erfindung, eine selbsttätige Umhüllung der Drahtelekt.rode und damit auch einen genügenden Schutz des Schmelzbades zu erreichen. Dadurch soll die- bisher erforderliche abdeckende lose Pulverschicht eingespart, der hohe Schlackenanteil und die .Verfahrenskosten durch einen geringeren Material- und Energieaufwand reduziert werden.It is an object of the invention to achieve an automatic wrapping of the wire electrode and thus also a sufficient protection of the molten bath. This should save the hitherto required covering loose powder layer, the high proportion of slag and the .Processing costs are reduced by a lower material and energy costs.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum teilautomatischen Lichtbogenschweißen mit endlos umhüllter Drahtelektrode zu schaffen und geeignete Mittel zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, wobei unter Ausnutzung der an sich bekannten Widerstandserwärmung des freien stromdurchflossenen Slektrodenendes eine selbsttätige Umhüllung der kontinuierlich vorgeschobenen Drahtelektrode erfolgt.The invention has for its object to provide a method for semi-automatic arc welding with endless coated wire electrode and propose suitable means for performing the method, taking place using the known resistance heating of the free current flowing through Slektrodenendes an automatic wrapping the continuously advanced wire electrode.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein feinkörniges Schweißpulver selbsttätig an das erhitzte freie Elektrodenende ansintert, wobei das Schweißpulver _. während des Prozesses teilweise aufschmilzt und eine sich kontinuierlich bewegende. Drahtelektrode mit einer teigigen Schicht umgibt, die in Verbindung mit einem Kühlsystem zur geschlossenen Umhüllung des. freien Elektrodenendes der Drahtelektrode mit einem glasigen Schlackenmantel führt.According to the invention the object is achieved in that a fine-grained welding powder automatically sintered to the heated free end of the electrode, wherein the welding powder _. during the process partially melts and a continuously moving. Surrounds a wire electrode with a doughy layer which, in conjunction with a cooling system, leads to a closed enclosure of the free electrode end of the wire electrode with a glassy slag jacket.

Um. die Bildung der Umhüllung zu begünstigen, können im Schweißpulver 3 ··- 8 % Bindemittelbeimengungen, ζ. Β. Phenolharze, enthalten sein.Around. to favor the formation of the coating, can in the welding powder 3 ·· - 8 % binder admixtures, ζ. Β. Phenol resins, be included.

Das Verfahren wird derart realisiert, daß einem Schweißkopf nachfolgend eine Düse angeordnet ist, deren Einsatz eine Gleitführung zur Zentrierung des freien Elektrodenendes der Drahtelektrode und drei um 120° versetzt angeordnete Kanäle besitzt, über die eine an der Gleitführung anschließende Bohrung mit dem Pulverspeicher und/oder demThe method is implemented such that a welding head is subsequently arranged a nozzle whose use has a sliding guide for centering the free electrode end of the wire electrode and three offset by 120 ° channels, via the adjoining the sliding guide bore with the powder reservoir and / or the

Pulvertrichter in Verbindung steht, wobei der Durchmesser der Bohrung dem Endmaß der umhüllten Drahtelektrode entspricht und die sich zum besseren Drahtaustritt aus der Düse in Richtung des Düsenendes, das ein Kühlsystem besitzt, schwach konisch erweitert.Powder funnel is connected, wherein the diameter of the bore corresponds to the final dimension of the coated wire electrode and which widen slightly conical for better wire exit from the nozzle in the direction of the nozzle end, which has a cooling system.

Bei diesem Verfahren erfolgt das Schweißen mit einer dünnen hoch strombelasteten endlosen Drahtelektrode. Das freie Slektrodenende. d. h. der Abstand zwischen Stromkontaktdüse und Schweißtsil, ist größer als 50 mm. Dadurch erfolgt eine stärkere Erwärmung dieses stromführenden Elektrodenabschnittes. Es werden -Temperaturen - 600⁰C erreicht. Unterhalb der Stromkontakt düse, wird in einer elektrisch isolierten Düse feinkörniges Schweißpulver von der heißen Elektrode angesintert bzw. angeschmolzen. Durch Kühlung des unteren Düsenendes wird die Schlacke in einen teigigen bzw. glasigen Zustand versetzt, so daß die Elektrode infolge des Vorschubes umhüllt zur Schweißstelle geführt wird. Durch die Liohtbogenwärme wird die Schlacke flüssig und fließt über den Lichtbogen, der durch die Schlackesubstanzen stabilisiert wird, auf das Schmelzbad und überdeckt es infolge des geringeren spezifischen Schlackengewichtes mit flüssiger Schlacke. Mit dem..Fortgang des SchweiBVorganges bzw. Entfernen des-Lichtbogens erstarrt die Schlacke über der Schweißnaht.In this method, the welding is done with a thin high current loaded endless wire electrode. The free end of the sleet electrode. ie the distance between the current contact nozzle and the welding part is greater than 50 mm. This results in a stronger heating of this current-carrying electrode section. Temperatures - 600 ⁰ C are reached. Below the power contact nozzle, fine-grained welding powder is sintered or fused in an electrically insulated nozzle of the hot electrode. By cooling the lower end of the nozzle, the slag is placed in a doughy or glassy state, so that the electrode is guided as a result of the feed wrapped to the weld. By the Liohtbogenwärme the slag is liquid and flows through the arc, which is stabilized by the slag substances on the molten bath and covers it due to the lower specific slag weight with liquid slag. With the passage of the welding process or removal of the arc, the slag solidifies over the weld seam.

ÄusführungsbeispielÄusführungsbeispiel

Die Erfindung, soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Verfahrens-, und Einrichtungsprinzip sowie einen . Schnitt durch die Düse zur Führung der Drahtelektrode. Unter Verwendung eines üblichen UP-Schweißgerätes. bzw. Schweißkopfes 1 wird die Drahtelektrode 2 durch die Stromkontaktdüse 3 vorgeschoben. Die Drahtelektrode 2 erhält hier wie bisher ihre. Stromübertragung. Die Länge des freien Elektrodenendes 4 zwischen Werkstück 19 und Stromkontaktdüse 3 beträgt dabei je nach Durchmesser der Draht elektrode 2 (2 - 4- mm) ca. 80 - 200 mm und entspricht etwa dem Düsenabstand. Um ein Ausknicken der .. Drahtelektrode 2 zu vermeiden und ein Zentrieren bis zur Schweißstelle zu erreichen, wird die Drahtelektrode 2 in einer.-elektrisch isolierten Düse 5 nochmals geführt. Die Düse 5 besitzt im Oberteil einen Einsatz 6 mit einer Gleitführung 17 für die nicht umhüllte Drahtelektrode Dadurch wird.deren Zentrierung in der sich nun erweiternden Bohrung 7 gegeben. Am oberen Ende dieser Bohrung 7 befinden sich drei um 120° versetzt angeordnete schräg von oben eindringende Kanäle 8, über die feinkörniges Schweißpulver 9 der Körnung -0,5 em aus dem Pulvertrichter 10 oder dem Pulverspeicher 18 zugeführt wird. Der Mantel der Düse 5 ist durch ein Kühlsystem 11 am unteren Düsenteil wassergekühlt. ...The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment .. The accompanying drawing shows the process, and installation principle and a. Section through the nozzle for guiding the wire electrode. Using a standard UP welder. or welding head 1, the wire electrode 2 is advanced through the Stromkontaktdüse 3. The wire electrode 2 receives here as before their. Electricity transmission. The length of the free end of the electrode 4 between the workpiece 19 and 3 Stromkontaktdüse is depending on the diameter of the wire electrode 2 (2-4 mm) about 80 - 200 mm and corresponds approximately to the nozzle spacing. In order to avoid buckling of the .. Wire electrode 2 and to achieve centering to the weld, the wire electrode 2 is again performed in a. -Electrically insulated nozzle 5. The nozzle 5 has in the upper part of an insert 6 with a sliding guide 17 for the non-enveloped wire electrode Thus wird.deren centering in the now expanding hole 7 given. At the upper end of this bore 7 are three offset by 120 ° obliquely penetrating from above channels 8, via the fine-grained powder 9 of the grit -0.5 em from the powder hopper 10 or the powder reservoir 18 is supplied. The jacket of the nozzle 5 is water cooled by a cooling system 11 at the lower nozzle part. ...

Beim Beginn des Schweißprozesses fließt das lose feinkörnige Schweißpulver 9 j aus dem Pulvertrichter 10 kommend, über die Kanäle 8 und die Bohrung 7 zur Schweißstelle und deckt den Zündfleck der Drahtelektrode 2 auf dem Werkstück 19 ab, so daß das Schmelzbad 16 von Schweißbeginn an geschützt wird. Dieses Schweißpulver verschlackt über dem Schmelzbad 16. Gleichzeitig erhitzt sich bei Stromdurchfluß der Drahtelektrode 2 das freie Elektrodenende 4· so stark, daß das feinkörnige, in derAt the beginning of the welding process, the loose fine-grained welding powder 9 j coming from the powder funnel 10 flows through the channels 8 and the bore 7 to the weld and covers the Zündfleck the wire electrode 2 on the workpiece 19, so that the molten bath 16 is protected from the start of welding , At the same time, when the current of the wire electrode 2 flows through the current, the free electrode end 4 heats up to such an extent that the fine-grained, in the

Bohrung 7 die Drahtelektrode 2 umgebende Schweißpulver 9 teigig wird und durch den Elektrodenvorschub mitgezogen wird. Die Kühlung des unteren Teiles der Düse 5 kühlt die sich gebildete teigige Schicht 13 ab, so daß die Umhüllungsmasse durch die äußere glasartige Erstarrung gut aus der .Düsenbohrung gleitet. Eine geringe konische Bohrungserweiterung ist dabei vorteilhaft. Der um die Elektrode herum erstarrte Schlackenmantel 14-, dessen Wanddicke vorzugsweise im Bereich von (0,2... .0 ,4)d liegt, wird nach dein Austritt aus der Düse 5 wieder teigig und fließt infolge der Lichtbogenwärme von der Slektrodenspitze 15 über den Lichtbogenbereich zum Schmelzbad 16 ab. Der Lichtbogen 12 wird durch verdampfende Pulversubstanzen bzw. die Dissoziation ionisiert, so daß seine Stabilität aufrechterhalten bleibt. Der Eauptanteil der Schlacke deckt das Schmelzbad 16 ab, das dadurch gegen Aufnahme von Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft geschützt wird.Hole 7, the wire electrode 2 surrounding welding powder 9 is doughy and is pulled along by the electrode feed. The cooling of the lower part of the nozzle 5 cools the doughy layer 13 formed, so that the coating mass slides well out of the nozzle bore by the external vitreous solidification. A small conical bore extension is advantageous. The around the electrode solidified slag shell 14-, the wall thickness is preferably in the range of (0.2 ... .0, 4) d, after its exit from the nozzle 5 again doughy and flows due to the arc heat from the Slektrodenspitze 15th over the arc area to the molten bath 16 from. The arc 12 is ionized by evaporating powder substances or the dissociation, so that its stability is maintained. The main part of the slag covers the molten bath 16, which is thereby protected against absorption of nitrogen and oxygen from the air.

Claims

Invention

1. A method for teilautornatischen arc welding with endlessly sheathed wire electrode taking advantage of the current flow resulting resistance heating of.-Free Slektrodenendes, the sheath contains arc stabilizing elements and the molten bath protects against atmospheric influences, characterized in that a fine-grained welding powder (9) automatically to the annealed heated free end of the sleeving (4), wherein the welding powder (9) partially melts during the process and surrounds a continuously moving wire electrode (2) with a doughy layer (13) connected to a closed enclosure cooling system (11) free Slektrodenendes (4) of the wire electrode (2) with a glassy slag coat (14) leads.

2. '' / Experienced semi-automatic arc welding according to item 1, characterized in that in the fine-grained welding powder (9) 3 ··· S% binding medium admixtures, z. As phenolic resins are included, which harden at low temperatures, the encapsulant.

3. Device for carrying out the method according to item 1, characterized in that a nozzle (5) is arranged downstream of a welding head (1) whose insert (6) has a sliding guide (17) for centering the free electrode end (4) of the wire electrode (2) and 3 arranged offset by 120 ° channels (8), via the one to the sliding guide (17). subsequent bore (7) with the powder store (18) and / or the powder funnel (10) is in communication, wherein the diameter of the bore (7) - the Sndmaß the coated wire electrode (2) corresponds to and for better

ren wire exit from the. Nozzle (5) is. Direction of the nozzle end, which has a cooling system (11), slightly conically widened.

Hiarzu 1 page drawings