DD216185A1 - Verfahren zur gas-druck-formung von schweissnaehten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gas-Druck-Formung von Schweissnaehten, die ohne Zusatzwerkstoffe gefertigt werden. Ziel ist es, den technologischen Aufwand, Energie- und Zusatzwerkstoffeinsatz zu senken. Es ist ein Verfahren zu entwickeln, um Schweissverbindungen mit hohem elastischem Verhalten und guten Trageigenschaften herzustellen. Erfindungsgemaess besteht das Loesen der Aufgabe darin, dass ein Lichtbogen die zu verbindenen Bauteilkanten aufschmilzt, durch beidseitig am Brenner angeordnete Gaszufuehrungen ein Gasstrahl unter einem bestimmten Winkel und mit einem bestimmten Druck auf das Schmelzbad gerichtet wird, das fluessige Schmelzbad zur Nahtmitte entgegengesetzt der Schweissrichtung zusammengedrueckt und die Schweissnaht formt.

Description

Verfahren zur Gas-Druck-Formung von Schweißnähten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gas-Druck-Formung von Schweißnähten vorzugsweise beim Schweißen; von Stumpfnähten, insbesondere mit Hilfe des WIG-Schweißens.

27. M 1983*099409

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt,'daß beispielsweise in der metallverarbeitenden Industrie Schweißnähte mit geringem Querschnitt mittels herkömmlicher Schweißverfahren (MAG) und in seltenen Fällen mit zusatzwerkstofflosen Verfahren gefertigt werden. / Nachteilig beim Verschweißen zweier Teile unterschiedlicher' Dicke ist , daß eine sehr langsame Schweißgeschwindigkeit erforderlich ist, um rißfreie Nähte zu erreichen. Wird die Streckenenergie beim Schweißen erhöht, um die Wärmeeinbringung zu vergrößern, so wird zwar ein größerer Oberflächenbereich erwärmt, aber den eigentlichen gewünschten Effekt einen größeren tragenden Nahtquerschnitt zu erhalten, erzielt man nicht. Die höhere Streckenenergie, beispielsweise beim Schweißen ohne Zusatzwerkstoff, führt zum Abstrahlen der Wärmξ von der Verbindungsstelle, so daß ein großer flacher Querschnittsbereich aufgeschmolzen wird, aber die Nahtdicke sich trotz wesentlicher Energieerhöhung nicht vergrößert. Das Breiten/Dickenverhältnis beträgt bis zu 10/1 und ein Verändern der technologischen Parameter kann die Nahtdicke nicht entscheidend verbessern, wobei ein Wert von 2 mm bis 3 mm nicht überschritten wird. Weiterhin ist bekannt, daß durch vorlaufende Brenner eine intensive Vorwärmung ermöglicht wird, um eine sichere tragende Naht mit geringem Querschnitt auszuführen. Nachteilig ist hierbei, daß diese zusätzliche Energieeintragung nur möglich ist mittels mehrfacher aufwendiger technologischer Arbeitsgänge. Um die Einsparung derartiger technologischer Prozesse zu erreichen, verzichtet man auf die notwendigen geringeren Schweißnahtquerschnitte und arbeitet mit größeren als erforderlich. Hierbei werden Zusatzwerkstoff und Schweißenergie eingesetzt, die in dieser Größe und Art nicht erforderlich sind.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist.ein Verfahren zu schaffen, um den technologischen Fertigungsaufwand, Energie- und Zusatzwerkstoff einsatz zu senken.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, um Schweißverbindungen mit hohem elastischem Verhalten und guten Trageigenschaften herzustellen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Lichtbogen die zu verbindenden Bauteilkanten aufschmilzt, durch beidseitig am Brenner angeordnete Gaszuführungen ein Gasstrahl unter einem bestimmten Winkel und mit einem bestimmten Druck auf das Schmelzbad gerichtet wird, das flüssige Schmelzbad zur Nahtmitte entgegengesetzt der Schweißrichtung zusammendrückt und die Schweißnaht formt.. Ein für eine Schweißung vorgesehener Schweißstoß wird auf sein Fertigmaß /derart zugeschnitten, daß die Kontaktfläche und der Stoßspalt in Abhängigkeit von Spaltbreite/ Bleckdicke von den zu verbindenden Schweißteilen gestaltet werden muß.' Beim. Schweißen dünner Bleche bis 3 mm Dicke mit Stumpfstoß sollte der Luftspalt als Extremwert von 0,3 mm nicht überschritten werden und bei dickeren Blechen muß das Verhältnis dünnste Blechdicke zu größtem Luftspalt (s : b = 10 : 1) bis 10 mm Blechdicke eingehalten werden. Mit dem Verfahren ohne Zusatzwerkstoff entsteht die beste Nahtform, eine Naht mit geringem Querschnitt. Um wirtschaftlich dünne Nahtquerschnitte herzustellen, beispielsweise ohne Züsatzwerkstoff und mit hohen Schweißgeschwihdig'keiten, ist es notwendig, die große erforderliche

Wärmeenergie, die durch Abstrahlung einen breiten Bereich zu beiden Seiten der Schweißfuge aufschmilzt, zu bündeln und in eine gewünschte Richtung umzulenken, wobei die seitliche Wärmeabstrahlung Energieverluste bewirkt. Der abstrahlende Energieanteil in Schweißrichtung und in Richtung der erstarrenden Naht ist erwünscht« Um eine Naht mit geringem Querschnitt auszuführen, die Wärmeeinflußzone schmal zu gestalten und die Näht über der Stoßfuge zu formen, werden neben dem Schweißbrenner zwei Gaszuführungen angeordnet.

Die seitlich zugeordneten und speziell geformten Düsen, beispielsweise rund oder elliptisch, schirmen durch einen hohen Oberdruck des vorzugsweise kalten Schutzgases den austretenden Lichtbogen seitlich ab und formen durch die Druckwelle das flüssige Schmelzbad. Das Schmelzbad und damit die Nahtform können je nach Druckgröße und -richtung gestaltet werden. Der Vorteil der seitlichen Druckformung besteht darin, daß die seitlich angeschmolzenen Teile der zu verbindenden Nahtflanken in.den Nahtbereich gedrückt und die so entstehenden Auswaschungen (Rundungen) gleichmäßig ausgebildet werden. Die unter dem seitlichen Gasdruck geformte Wärmeeinflußzone des Lichtbogens, der direkt über dem Schweißspalt steht, bewirkt eine wesentliche Vergrößerung des Nahtquerschnittes,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der dazugehörenden Zeichnung wird ein Stumpfstoß während des Schweißprozesses dargestellt. Mittig über dem Schweißspalt ist ein Schweißbrenner 1 angeordnet. Aus diesem handelsüblichen Schweißbrenner 1 ragt eine Elektrode 2 her-

aus und zwischen dieser und den mittels Stumpfstoß zu verschweißenden Schweißteilen 3 und 3 von 3 mm Blechdicke brennt ein Lichtbogen. Die beiden Schweißteile 3 und 3 besitzen keine Fugenvorbereitung und sind in einem technologisch bestimmten Abstand voneinander fixiert. Der Lichtbogen erzeugt unter dem Wärmeeinflußbereich«C- ein Schmelzbad von 1 mm bis 2 mm Tiefe. Der sich aus den gegenüberstehenden paarweise angeordneten Gaszuführungen 4 entstehende Druckwinkel oO¹,, des Schutzgases drückt das flüssige Schmelzbad zur Nahtmitte zusammen. Der Druckwinkel 0k ₂ des austretenden Schutzgases, der durch seine vorzugsweise elliptische Form einen größeren Längeneinflußbereich besitzt, formt die erstarrende Schmelze und gestaltet die Oberfläche der Nahtform 5_e Die Gaszuführungen 4, die direkt in der Halterung 6 befestigt und über ein Gelenk 8 mit dem festen Teil der Brennerhalterung 7 und dem Schweißbrenner 1 starr verbunden sind, können über die Halterungen 6 und 7 sowie über das Gelenk 8 so verstellt werden, daß jede beliebige Gas-Formung der Nähte erreichbar ist.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Gas-Druck-Formung von Schweißnähten unter Anwendung bekannter Lichtbogen-Schweißverfahren ohne Zusatzwerkstoff , vorzugsweise für Stumpf- und Kehlnähte, gekennzeichnet dadurch, daß ein Lichtbogen die zu verbindenden Bauteilkanten aufschmilzt, durch beidseitig am Brenner (1) angeordnete Gaszuführungen (4) ein Gasstrahl unter einem bestimmten Winkel und mit einem bestimmten Druck auf das Schmelzbad gerichtet wird, das flüssige Schmelzbad zur Nahtmitte entgegengesetzt der Schweißrichtung zusammendrückt und die Schweißnaht formt.

   -Hierzu ein Blatt Zeichnungen -