DD297584A5 - PROCESS FOR WELDING COATED, IN PARTICULARLY INCORPORATED DUNISHED SHEETS - Google Patents

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DD297584A5
DD297584A5 DD34391190A DD34391190A DD297584A5 DD 297584 A5 DD297584 A5 DD 297584A5 DD 34391190 A DD34391190 A DD 34391190A DD 34391190 A DD34391190 A DD 34391190A DD 297584 A5 DD297584 A5 DD 297584A5
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Hans Hohenberger
Dieter Boehme
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweiszen von beschichteten, insbesondere verzinkten Duennblechen. Die Durchfuehrung der Verschweiszung mit dem Plasma-Lichtbogen-Schweiszverfahren, wobei neben Argon als Zentrumsgas ein Argon-Sauerstoff-Gemisch mit 87 bis 97 * Argon und 3 bis 13 * Sauerstoff als Auszen- oder Schutzgas, eingesetzt wird, liefert ueberraschend ein sehr gutes Schweiszergebnis, womit dieses Verfahren eine Alternative zu den bekannten MAG-Schmelzschweiszverfahren darstellt. Figur{Schweiszverfahren; MAG-Schmelzschweiszverfahren; Duennblechverschweiszen; verzinktes Blech; Argonsauerstoffgemisch; Schutzgas}The invention relates to a method for Verschweiszen of coated, in particular galvanized Duennblechen. The execution of the Verschweiszung with the plasma arc Schweiszverfahren, where in addition to argon as the center gas, an argon-oxygen mixture with 87 to 97 * argon and 3 to 13 * oxygen as Auszen- or inert gas, is used, surprisingly provides a very good Schweiszergebnis , making this method an alternative to the known MAG-Schmelzschweiszverfahren. FIG {Schweiszverfahren; MAG Schmelzschweiszverfahren; Duennblechverschweiszen; galvanized sheet metal; Argon oxygen mixture; Inert gas}

Description

Beim Plasmaschweißen sind als Außengase bisher nur Mischungen von Argon mit Wasserstoff, Helium oder Stickstoff bekannt,In plasma welding, only mixtures of argon with hydrogen, helium or nitrogen have hitherto been known as external gases,

und darüber hinaus ist Sauerstoff als Außengasanteil wegen der Oxidationsgefahr für die Elektrode sogar eher als ungünstigeinzustufen. Bei Versuchen hat sich diesbezüglich zudem gezeigt, daß das Plasmaschweißverfahren mit konventionellenand, moreover, oxygen is more likely to be unfavorable as an external gas content because of the danger of oxidation of the electrode. In experiments, it has also been shown in this regard that the plasma welding process with conventional

Außengasen keine guten Schweißergebnisse liefert, überraschenderweise jedoch mit der sauerstoffhaltigenOutside gases does not provide good welding results, but surprisingly with the oxygen-containing Außengasmischung qualitativ hochwertige Schweißnähte in einem stabilen Schweißprozeß erzielt werden.Outside gas mixture high quality welds can be achieved in a stable welding process. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, also der Anwendung des Plasma-Lichtbogen-Schweißverfahrens mit der genanntenWith the method according to the invention, so the application of the plasma arc welding process with the above Gasmischung in der beschriebenen Weise, ergibt sich also entgegen den Erwartungen ein sehr gutes Schweißergebnis mitGas mixture in the manner described, thus results in contrast to expectations with a very good welding result

sicher aufgeschweißten, regelmäßigen, glatten und korrosionsstabilen Schweißnähten, die in einem stabilen Schweißvorgangpraktisch ohne Schweißspritzer entstehen.safely welded, regular, smooth and corrosion-resistant welds that arise in a stable welding practical without welding spatter.

Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Anwendung desw Plasma-Lichtbogen-A particularly advantageous variant of the method according to the invention consists in the use of the plasma arc Schweißverfahrens mit pulsförmigem Stromverlauf, dem sog. Plasma-Impuls-Lichtbogenschweißen, das bezüglich desWelding process with pulse-shaped current profile, the so-called plasma pulse arc welding, with respect to the Wärmeeintrags in die zu verschweißenden Werkstücke besonders fein regulierbar ist. Diese Verfahrensvariante ist deshalbHeat input into the workpieces to be welded is particularly finely regulated. This process variant is therefore

besonders für die Verschweißung von Dünnblechen, insbesondere Blechen unter 1 mm Wandstärke, vorteilhaft.especially for the welding of thin sheets, in particular sheets under 1 mm wall thickness, advantageous.

Als besonders günstige Gaszusammensetzung hat sich darüber hinaus ein Außengas-Gemisch mit 91 bis 93 Vol.-% Argon und 7As a particularly favorable gas composition is also an outside gas mixture with 91 to 93 vol .-% argon and 7

bis 9 Vol.-% Sauerstoff ergeben. Glattheit und Regelmäßigkeit sowie Stabilität der Schweißnaht sind hierbei unter Einhaltungvon ansonsten üblichen Schweißparametern in optimaler Weise erreicht.to 9 vol.% oxygen. Smoothness and regularity as well as stability of the weld are achieved in an optimal manner while maintaining otherwise customary welding parameters.

Be onders vorteilhaft ist weiterhin die Durchführung der Schweißung derart, daß die zu verschweißenden Bleche oder derenBe onders advantageous is still the implementation of the weld such that the sheets to be welded or their

umg .bördelte Kanten ohne wesentliches Überstehen aufeinander zum Liegen gebracht werden und die Brennervorrichtung aufdie Stirnseiten der Bleche hin ausgerichtet und dann so geführt wird, daß der Lichtbogenfußpunkt sich immer etwa auf derUmg. flanged edges are brought to lie substantially without standing on each other and the burner device is aligned on the end faces of the sheets and then guided so that the arc root is always approximately on the

Berührungslinie oder dem eventuell vorhandenen Spalt zwischen den aufeinanderlegenden Blechkanten befindet.Contact line or the existing gap between the superimposed sheet edges is located. Ausfuhrungsbeispielexemplary

Anhand der schematischen Zeichnung soll im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft näher erläutert werden. Die Figur zeigt schematisch eine Brennervorrichtung 8 mit zugehöriger Elektrode 9 und Zufuhrkanälen 10; 11 für das Zentrumsund Außengas sowie die zu verbindenden Dünnblechteile 1; 2 mit zugehörigen umgebördelten Kanten oder Flanschen 3; 4. Wie beim Widerstandspunktschweißen oder entsprechenden MAG-Schweißverfahren sind an der Verbindungsstelle der Dünnblechteile 1; 2 die umgebördelte Flansche 3; 4 vorgesehen, die zum Verschweißen aufeinander zum Liegen gebracht werden. Im Gegensatz zu den vorbekannten Verfahren können die Flansche 3; 4 jedoch deutlich kurzer ausgelegt werden, da die Verschweißung der Bleche auch stirnseitig ausgeführt werden kann. Dazu wird die Brennervorrichtung 8 bezüglich ihrer Längsachse in etwa senkrechter Orientierung gegenüber der Ebene angeordnet, die von den Stirnflächen 5; 6 der aufeinanderliegender! Flansche 3; 4 festgelegt wird. Zum Schweißvorgang wird die Brennervorrichtung 8 dann entlang der Schweißfuge, d. h. entlang der Berührungslinie 7 der beiden Flansche 3; 4 bzw. dem eventuell vorhandenen kleinen Spalt zwischen den beiden Flanschen 3; 4 in geeignetem Abstand zum Werkstück geführt.With reference to the schematic drawing, the method according to the invention will be explained in more detail by way of example in the following. The figure shows schematically a burner device 8 with associated electrode 9 and feed channels 10; 11 for the center and outer gas and the thin sheet metal parts 1 to be joined; 2 with associated flanged edges or flanges 3; 4. As with the resistance spot welding or corresponding MAG welding process are at the junction of the thin sheet metal parts 1; 2 the flanged flanges 3; 4 is provided, which are brought to weld to lie on each other. In contrast to the previously known methods, the flanges 3; 4, however, are designed to be significantly shorter, since the welding of the sheets can also be performed on the front side. For this purpose, the burner device 8 is arranged with respect to its longitudinal axis in an approximately vertical orientation with respect to the plane which faces from the end faces 5; 6 of the one on top of each other! Flanges 3; 4 is set. For welding, the burner device 8 is then along the weld joint, d. H. along the contact line 7 of the two flanges 3; 4 or the possibly existing small gap between the two flanges 3; 4 out at a suitable distance from the workpiece.

Das bedeutet, daß der Fußpunkt des erzeugten Plasmalichtbogens immer auf der Berührungslinie 7 oder dem Spalt zwischen den zu verbindenden Dünnblechteilen 1; 2 zum Liegen kommt.This means that the base point of the generated plasma arc always on the contact line 7 or the gap between the thin sheet metal parts 1; 2 comes to rest.

In der Figur ist die Plasmabrenner-Vorrichtung irr Halbschnitt dargestellt, so daß erkennbar ist, daß die Elektrode 9 konzentrisch von den Gaszufuhrkanälen 10; 11 umgeben ist, von denen der innere Gaszufuhrkanal 10 zur Zuführung des Argon-Zentrumsgases dient und der äußere Gaszufuhrkanal 11 das Außengas liefert. Als Außengas wird ein Gasgemisch aus 92 Vol.-% Ar und 8Vol.-% O2 zugeführt, das etwa in den Bereich 13 strömt. Ein weiterer Bereich 14 des Lichtbogens 15 schnürt das Zentrums- oder Plasmagas ein. Die Brennervorrichtung 8 wird darüber hinaus in die mit dem Pfeil 16 bezeichnete Richtung vorwärtsbewegt und mit einem Grundstrom mit überlagerten Strompulsen betrieben, die mit einer Frequenz im Bereich von 3 bis 5Hz zugeführt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit liegt im Bereich von 45 bis 55cm/min und der Brennerabstand vom Werkstück wird mit Vorteil auf einem Wert zwischen 5 und 10mm gehalten.In the figure, the plasma torch device is shown in half-section, so that it can be seen that the electrode 9 concentrically from the gas supply channels 10; 11, of which the inner gas supply passage 10 serves to supply the argon center gas, and the outer gas supply passage 11 supplies the outer gas. As outer gas, a gas mixture of 92 vol .-% Ar and 8Vol .-% O 2 is supplied, which flows approximately in the area 13. Another region 14 of the arc 15 constricts the center or plasma gas. The burner device 8 is also advanced in the direction indicated by the arrow 16 and operated with a base current with superimposed current pulses, which are supplied with a frequency in the range of 3 to 5 Hz. The feed speed is in the range of 45 to 55cm / min and the torch distance from the workpiece is maintained at a value between 5 and 10mm.

Mit diesen Einstellwerten werden die bereits oben näher beschriebenen sehr guten Schweißergebnisse erzielt, wobei auch davon abweichende, im Rahmen vernünftiger Schweißparameter sich bewegende Einstellungen, beispielsweise stechende oder schleppende Brennerführung, oder auch das Überstehen eines Flansches aufgrund unvermeidbarer Maßschwankungen der einzelnen Bauteile in aller Regel noch zu guten Ergebnissen führt. Neben verzinkten Dünnblechen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch mit anderen Materialen beschichtete Bleche, z. B. aluminierte Dünnbleche, vorteilhaft verschweißt werden.With these settings, the above-described very good welding results are achieved, with deviating, within reasonable welding parameters moving settings, such as piercing or sluggish burner management, or even the survival of a flange due to unavoidable dimensional fluctuations of the individual components usually still too leads to good results. In addition to galvanized thin sheets can be coated with other materials coated sheets, for. As aluminized thin sheets, are advantageously welded.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verschweißen von beschichteten, insbesondere verzinkten Dünnblechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung entlang der vorgesehenen Schweißfuge mit dem Plasma-Lichtbogen-Schweißverfahren durchgeführt wird, wobei neben Argon als Zentrumsgas ein Argon-Sauerstoff-Gemisch mit 87 bis 97 Vol.-% Argon und 3 bis 13Vol.-% Sauerstoff als Außen- oder Schutzgas, eingesetzt wird.1. A method for welding coated, in particular galvanized thin sheets, characterized in that the welding along the weld seam provided by the plasma arc welding method is performed, wherein in addition to argon as the center gas, an argon-oxygen mixture with 87 to 97 vol. % Argon and 3 to 13Vol .-% oxygen as external or inert gas, is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Lichtbogen-Schweißen mit pulsförmigem Stromverlauf angewendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the plasma arc welding is applied with pulse-shaped current profile. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außengas-Gemisch mit 91 bis 93 Vol.-% Argon und 7 bis 9Vol.-% Sauerstoff verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an outer gas mixture with 91 to 93 vol .-% argon and 7 to 9Vol .-% oxygen is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Bleche oder deren umgebördelte Kanten ohne wesentliches Überstehen aufeinander zum Liegen gebracht werden und die Brennervorrichtung auf die Stirnseiten der Bleche hin ausgerichtet und dann so geführt wird, daß der Lichtbogenfußpunkt sich immer etwa auf der Berührungslinie oder dem eventuell vorhandenen S; ·'* zwischen den aufeinanderliegenden Blechkanten befindet.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the sheets to be welded or their flanged edges are brought to rest without substantial overhanging and the burner device is aligned with the end faces of the sheets and then guided so that the arc root is always approximately on the contact line or the possibly existing S; · '* Is located between the stacked sheet edges. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von beschichteten, inbesondere verzinkten Dünnblechen.The invention relates to a method for welding coated, in particular galvanized thin sheets. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Zum Verschweißen von beschichteten Dünnblechen, Blechdicken um 1 mm, beispielsweise im Automobilbau, findet bisher vor allem bekannterweise das Widerstandspunktschweißen Anwendung. Diese Schweißmethode hat neben unbestreitbaren Vorteilen vor allem in fertigungstechnischer Hinsicht auch Nachteile, z. B. vergleichsweise hohe Investitionskosten und Defizite im Hinblick auf die mechanische Stabilität der mit ihr gefertigten Bauteile, da die Kraftübertragung zwischen punktgeschweißten Bauteilen eben auch punktweise erfolgt.For welding coated thin sheets, sheet thicknesses of 1 mm, for example in the automotive industry, so far has been known, especially the resistance spot welding application. This welding method has in addition to undeniable advantages, especially in manufacturing terms and disadvantages, such. B. comparatively high investment costs and deficits in terms of the mechanical stability of the components manufactured with it, since the power transmission between point-welded components is also pointwise. Deshalb werden auch andere Schweißverfahren, insbesondere Schmelzschweißverfahren, zum Verbinden dünner Bleche angewandt, die aufgrund von durchgehend ausführbaren Schweißverbindungen eine höhere mechanische Stabilität liefern können. Bekannt ist hierbei vor allem die Anwendung des MAG-Schweißens mit abschmelzender Elektrode. Als Zusatzwerkstoffe werden dabei unlegierte Drahtelektroden nach DIN 8559 oder Bronzedrahtelektroden eingesetzt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens tritt jedoch insbesondere bei den Drahtelektroden häufig eine starke Spritzerbildung auf, die zu nicht mehr akzeptablen Bauteilen oder zu kostenintensiven Nacharbeiten führen kann. Darüber hinaus kommt os insbesondere bei dünneren Blechen des öfteren zu Baddurchbrüchen beim Schweißvc jang, da etwa senkrecht zu den Blechen in den aus dem überstehenden Unterblech und dem darauf liegenden Oberblech gebilueten Winkel geschweißt wird. Die zweitgenannte Variante mit bronzenem Elektrodendraht stellt dagegen aus Kostengründen eine nur in Sonderfällen anwendbare Möglichkeit dar.Therefore, other welding methods, in particular fusion welding, used for joining thin sheets, which can provide a higher mechanical stability due to continuous welds executable. Above all, the use of MAG welding with a consumable electrode is known. As filler metals unalloyed wire electrodes according to DIN 8559 or bronze wire electrodes are used. In the implementation of this method, however, especially in the wire electrodes often occurs a strong spattering, which can lead to unacceptable components or costly rework. In addition, especially in the case of thinner metal sheets, frequently oozing occurs in the weld openings during welding, since welding is carried out approximately perpendicularly to the metal sheets in the angle formed by the projecting lower sheet metal and the upper sheet lying thereon. The second-mentioned variant with bronzed electrode wire, however, represents a cost-effective only applicable in special cases possibility. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verschweißen von beschichteten, insbesondere verzinkten Dünnblechen zur Verfügung zu stellen, nach welchem kostengünstig und zuverlässig gearbeitet werden kann.The object of the invention is to provide a method for welding coated, in particular galvanized thin sheets, according to which can be worked inexpensively and reliably. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen von beschichteten, insbesondere verzinkten Dünnblechen zu schaffen, mit welchem sicher aufgeschweißte, regelmäßige, glatte und korrosionsstabile Schweißnähte ohne Schweißspritzer entstehen.The invention has for its object to provide a method for welding coated, in particular galvanized thin sheets, with which safely welded, regular, smooth and corrosion-resistant welds are produced without spatter. Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verschweißung mit dem Plasma-Uchtbogen-Schweißverfahren entlang der vorgesehenen Schweißfuge durchgeführt wird, wobei neben Argon als Zentrumsgas ein Argon-Sauerstoff-Gemisch mit 87 bis 97 Vol.-% Argon und 3 bis 13 Vol.-% Sauerstoff als Außen- oder Schutzgas eingesetzt wird. Diese Schweißmethode liefert beim Verschweißen von beschichteten Dünnblechen ein nicht zu erwartendes, sehr gutes Schweißergebnis, ist aber aus den bekannten Schweißverfahren nicht ohne weiteres ableitbar. Dies gilt deshalb, da Gasgemische entsprechend dem Erfindungsgemäßen in der Schweißtechnik zwar allgemein bekannt sind und angewendet werden, z. B. beim MAG-Schweißen, die Anwendung des genannten Gasgemisches jedoch bei der Plasma-Schweiß-Methode noch nicht vorgeschlagen wurde.This object is achieved in that the welding is carried out with the plasma Uchtbogen welding process along the intended weld joint, in addition to argon as the center gas, an argon-oxygen mixture with 87 to 97 vol .-% argon and 3 to 13 vol. -% oxygen is used as external or inert gas. This welding method provides a not expected, very good welding result when welding coated thin sheets, but is not readily derivable from the known welding methods. This is true because gas mixtures according to the invention in the welding technology, although generally known and applied, for. B. in MAG welding, the application of said gas mixture, however, has not yet been proposed in the plasma welding method.
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