DE10047492A1 - Welding metallic work material with inductive preheating has conventional welding tools like arc welders or roller electrodes coupled with inductor(s) with inductor power of 15 to 30 kW - Google Patents

Welding metallic work material with inductive preheating has conventional welding tools like arc welders or roller electrodes coupled with inductor(s) with inductor power of 15 to 30 kW

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DE10047492A1 DE2000147492 DE10047492A DE10047492A1 DE 10047492 A1 DE10047492 A1 DE 10047492A1 DE 2000147492 DE2000147492 DE 2000147492 DE 10047492 A DE10047492 A DE 10047492A DE 10047492 A1 DE10047492 A1 DE 10047492A1
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Abstract

Welding metallic work material with an inductive preheating is described. Conventional welding tools like arc welders or roller electrodes are coupled with one or more inductors. In accordance with the work material to be joined with regards to its electrical and thermal conductivity as well as its thickness, an inductor power of about 15 to 30 kW is held up and worked in a medium frequency range of the frequency converter used of about 9 to 23 kHz. The respective inductor used for the partial preheating is matched specially with butt welding, seam welding, build-up welding or overlap welding.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer in Varianten verwendbaren Vorrichtung zum vollmechanisierten Lichtbogen- und Rollennahtschweißen, unter gleichzeitiger Vorwärmung von vorzugsweise warmfesten und Aluminiumwerkstoffen.The invention relates to a method with a device for use in variants fully mechanized arc and roller seam welding, with simultaneous preheating of preferably heat-resistant and aluminum materials.

Aus der Patent- und Fachliteratur ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die ein Aufhärten von Schweißverbindungen während des Fügens verhindern oder beseitigen sollen. Beispiels­ weise wird die Induktionserwärmung deshalb zu Wärmenachbehandlungen oder parallel beim Laserauftragschweißen verwendet. Bekannt ist auch, daß induktiv gelötet werden kann und die Induktionserwärmung ebenso beim Umschmelzen von Bördelnähten zum Einsatz kommt. Unter Verwendung von gleichzeitigem, seitlichem Rollendruck wird der Fügeprozeß längs zu schweißender Rohre oder ein ggfs. nachfolgendes Schweißnahtglühen mittels anderer Verfahren geschweißter Rohre unterstützt. Diese Art des Fügens und Nachbehandelns erfolgt meist im hochfrequenten Bereich.A large number of processes are known from the patent and specialist literature which involve hardening prevent or eliminate welded joints during joining. example Induction heating is therefore used for post-heat treatments or in parallel with Laser cladding used. It is also known that induction can be soldered and induction heating is also used for remelting flared seams. Using simultaneous, lateral roll pressure, the joining process becomes longitudinal welding pipes or a subsequent weld annealing by means of others Process of welded pipes supported. This type of joining and post-treatment takes place mostly in the high-frequency range.

Auch auf dem Gebiet des Hochstromschweißens (MAG; MIG; UP) wurden Versuche unternommen, die Schweißgeschwindigkeit mittels der Kombination mehrerer Lichtbögen oder Kathodenanordnungen entscheidend zu verbessern, was aber letztlich die "äußere" und "innere" Nahtform nicht zufriedenstellend ausbildete.Tests have also been carried out in the field of high-current welding (MAG; MIG; UP) made the welding speed by combining several arcs or to improve cathode arrangements decisively, but what ultimately the "outer" and The "inner" seam shape did not develop satisfactorily.

So wird z. B. in der Patentschrift JP 010 40 194 A ein vorheriges Induktionserwärmen beim Laserschweißen beschrieben, wodurch die Gefügeausbildung im Schweißnahtbereich mittels hochfrequenter Induktionserwärmung keine Aufhärtung erfahren soll.So z. B. in the patent JP 010 40 194 A prior induction heating Laser welding is described, which means that the microstructure formation in the weld seam area high-frequency induction heating should not experience any hardening.

Mit der Konzeption ist es offenbar nicht möglich, entsprechend der unterschiedlichsten Nahtformen ein befriedigendes Ergebnis auch bei Lichtbogenschweißverfahren zu erreichen.With the conception it is obviously not possible, according to the most varied Seam forms achieve a satisfactory result even with arc welding processes.

Ebenso entwickelte das Institut für Werkstoff- und Strahltechnik der Fraunhofer Gesellschaft ein Hybridverfahren, in welchem die Kombination des Laserschweißens mit der Induktions­ erwärmung hergestellt wurde. Damit wurde es möglich, die rißfreie Laserstrahlschweißung von Stählen mit Kohlenstoffgehalten < 0,2% zu erreichen. Die als Zusatzenergiequelle zu be­ zeichnende Induktionserwärmung sorgt dabei für eine gestaffelte und steuerbare Temperatur­ absenkung in der Schweißnaht, wodurch Martensitbildungen vermieden werden.The Fraunhofer Society's Institute for Material and Beam Technology also developed a hybrid process in which the combination of laser welding with induction heating was produced. This made it possible to use crack-free laser beam welding of steels with carbon contents <0.2%. The be as an additional energy source Drawing induction heating ensures a staggered and controllable temperature lowering in the weld seam, which prevents martensite formation.

Gemäß der DE 196 37 465 C1 wird ein Verfahren zum Strahlschweißen von härtbaren Stählen mittels Kurzzeitwärmebehandlung vorgeschlagen. Die Kurzzeitwärmebehandlung geschieht hier durch die Strahlschweißquelle selbst (Elektronenstrahl) oder mittels zusätzlicher induktiver Wärmequelle. Einwirkungstiefe und -zeit werden so gesteuert, daß die Schweißnaht min­ destens die Qualität einer Vergütung der Ausgangswerkstoffe nachweist und ferritisch­ perlitische Verhältnisse sowie die Bildung von Zementit unterstützt werden. In der Wärme­ einflußzone sollte dabei eine HV < 350 erreicht werden.According to DE 196 37 465 C1, a method for beam welding curable materials Steel proposed using short-term heat treatment. The short-term heat treatment happens here through the beam welding source itself (electron beam) or by means of additional inductive  Heat source. The depth and time of action are controlled so that the weld seam min proof of the quality of remuneration of the raw materials and ferritic pearlitic conditions and the formation of cementite are supported. In the warmth influence zone should reach an HV <350.

Mit dem dargestellten Stand der Technik ist festzustellen, daß ein variables Wärme-Vor- Behandeln der Nahtflanken zu verbindender Werkstücke mit unterschiedlicher Nahtgeometrie und auch speziell unterschiedlich dicken Blechstärken noch nicht bekannt ist und dies ganz besonders nicht für das Lichtbogenschweißen.With the prior art shown, it can be established that a variable heat pre- Treatment of the seam flanks of workpieces to be joined with different seam geometries and also specifically different thicknesses of sheet metal is not yet known, and this entirely especially not for arc welding.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzubieten die es gestattet, auch bei Verfahren des Lichtbogen- und Rollennahtschweißens eine optimale, gesteuerte Vorwärmung unter Zuhilfenahme speziell angepaßter Induktoren, vorzugsweise für die Stumpf- und Kehlnaht- sowie Überlappnahtschweißung, zu erreichen und ggfs. bei Vorhandensein von Werkstückdicken in unterschiedlicher Stärke einen günstigeren Einbrand entsprechend der Nahtgeometrie zu erzielen, wobei auch die Rißempfindlichkeit von warm testen Stählen und niedriglegierten Kohlenstoffstählen positiv beeinflußt wird.The invention is therefore based on the object of offering a solution which allows an optimal, controlled process for arc and roller seam welding Preheating with the help of specially adapted inductors, preferably for the Butt and fillet welds as well as overlap welds to achieve and if necessary at Presence of workpiece thicknesses in different thicknesses a cheaper penetration to achieve according to the geometry of the seam, the sensitivity to cracking of hot test steels and low-alloy carbon steels is positively influenced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des ersten Anspruches genannten Merkmale gelöst.According to the invention the object is characterized by the characterizing part of the first claim mentioned features solved.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt sodann in den Ansprüchen 2 bis 10.The further development of the invention then takes place in claims 2 to 10.

Beim Lichtbogenschweißen mit offenem oder verdecktem Lichtbogen wird im Nahtbereich, dem Brenner vorlaufend, ein konzentriert auf die Werkstückoberfläche gerichtetes elektromagnetisches Feld eingekoppelt. Dies führt zur Induktion von Wirbelströmen und in deren folge zur Widerstandserwärmung der betroffenen Bereiche. Es kommt darauf an, daß die Erwärmung induktiv nicht nur die Oberflächenbereiche erfaßt, sondern auch, abhängig von der anliegenden Induktorleistung, die Nahtgeometrie insgesamt mit angrenzenden Arealen vorgewärmt wird. Dazu eignet sich besonders ein im MF-Bereich betriebener Frequenzumrichter, der mit einem Koaxialtransformator gekoppelt ist. Dabei muß unterschieden werden, ob Stahl oder Aluminiumlegierungen mit dem Verfahren des Verbindungs- oder Auftragschweißens bearbeitet werden. Beim Schweißen von Stählen im Behälterhau, beispielsweise von warmfesten Stählen, kann im Hinblick auf die vorliegende Nahtvorbereitung mit einer Induktorleistung von ca. 15 kW bis 21 kW ausreichend vorgewärmt werden, was einer erreichbaren Temperatur von etwa bis zu 300°C im Nahtbereich entspricht. Die Eignung der induktiven Erwärmung wird hauptsächlich so effektiv nutzbar beim Verbindungsschweißen mit Lichtbogen bzgl. von MIG-, MAG- und UP-Verfahren, wobei hier wiederum Kehl- und Stumpfnähte als, I, V, HIV, Y oder X-Nahtformen vorgewärmt und nachfolgend mit nichtabschmelzender Elektrode oder abschmelzender Massiv- oder Fülldrahtelektrode bearbeitbar sind. Mittels kontinuierlicher Temperaturmessung werden die Vorwärmtemperaturen so gesteuert, daß in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit vs stets gleiche Verhältnisse herrschen.In arc welding with an open or concealed arc, an electromagnetic field is focused on the workpiece surface in the seam area, leading the torch. This leads to the induction of eddy currents and consequently to resistance heating of the affected areas. It is important that the heating inductively not only detects the surface areas, but also, depending on the inductor output, the entire seam geometry is preheated with adjacent areas. A frequency converter operated in the MF range, which is coupled to a coaxial transformer, is particularly suitable for this. A distinction must be made here whether steel or aluminum alloys are processed using the method of joining or cladding. When welding steels in the container house, for example heat-resistant steels, it is possible to preheat sufficiently with regard to the seam preparation in question with an inductor output of approx. 15 kW to 21 kW, which corresponds to an achievable temperature of approx. The suitability of inductive heating is mainly used so effectively when welding with an arc with regard to MIG, MAG and UP processes, here again fillet and butt welds as, I, V, HIV, Y or X seam shapes preheated and subsequently can be processed with a non-melting electrode or a melting solid or cored wire electrode. The preheating temperatures are controlled by means of continuous temperature measurement in such a way that the same conditions prevail depending on the welding speed v s .

In diesem Zusammenhang soll auf die ständige Wechselbeziehung mit der induktiven Erwärmung stehenden Parameter verwiesen werden. Dazu zählen insbesondere:
In this context, reference should be made to the constant interrelation with the induction heating parameters. These include in particular:

  • - Die räumlich-zeitlich begrenzte Temperaturerhöhung.- The spatially-temporally limited temperature increase.
  • - Der Abstand des Induktors zum Brenner und zur Werkstück-/Bauteiloberfläche.- The distance between the inductor and the torch and the workpiece / component surface.
  • - Die Bewegungsgeschwindigkeit des Brenners bzw. die Schweißgeschwindigkeit.- The speed of movement of the torch or the welding speed.
  • - Die Wärmeableitungsbedingungen im Werkstoff der zu fügenden Bauteile.- The heat dissipation conditions in the material of the components to be joined.

Beim Auftragschweißen von Stählen wird hingegen zum Erreichen einer höheren Ab­ schmelzleistung mit Induklorleistungen von bis zu 24 kW gearbeitet, wobei theoretisch bei einer Schweißgeschwindigkeit vs von ca. 3 m.min-1 noch Vorwärmtemperaturen von ca. 260°C erreicht werden.When welding on steel, on the other hand, to achieve a higher melting rate, inductor powers of up to 24 kW are used, with theoretically preheating temperatures of approximately 260 ° C being achieved at a welding speed v s of approx. 3 m.min -1 .

Während beim Schweißen von Stählen die Schweißgeschwindigkeit höher und die notwendige Induktorleistung geringer als beim Schweißen von Al-Legierungen ist, werden bei letzterem Werte von 30 kW-Induktorleistung und mehr sowie ein Abstand des Induktors zur Werkstück/Bauteiloberfläche von max. 1 mm notwendig.While when welding steels, the welding speed is higher and the necessary inductor power is lower than when welding Al alloys the latter values of 30 kW inductor power and more as well as a distance from the inductor to Workpiece / component surface of max. 1 mm necessary.

Die verschiedenartig geformten Induktoren werden im Regelfall dem Brenner vorlaufend angeordnet was aber nicht ausschließt, daß bei starken Blechen oder unterschiedlich starken eine Parallel- oder einseitige Führung durchgeführt wird.The variously shaped inductors usually lead the burner arranged which does not exclude that with thick sheets or different thicknesses a parallel or one-sided tour is carried out.

Die zum Einsatz kommenden Induktoren sind als ein- oder zweiwindige Schleifen der entsprechenden Nahtgeometrie (Kehlnaht, Stumpfnaht, Auftragschweißen und Rollen­ nahtschweißen) konstruktiv so angepaßt, daß der Nahtbereich in seiner Tiefe durchwärmt wird. Sie sind dabei gewölbt, gebogen oder gerade mit rechtwinkliger Abknickung und ggfs. mit eingesetztem Weicheisenpaket gestaltet. Letzteres dient zur Verstärkung des elektro­ magnetischen Feldes im unmittelbar induktiv erwärmten Nahtbereich oder der Oberfläche beim Auftragschweißen.The inductors used are as one or two wind loops appropriate seam geometry (fillet weld, butt weld, build-up welding and rolling seam welding) so that the depth of the seam area warms up becomes. They are arched, curved or straight with a right-angled bend and if necessary. designed with inserted soft iron package. The latter serves to reinforce the electro magnetic field in the directly inductively heated seam area or the surface during build-up welding.

Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei zur Erklärung auf einzelne Figuren zurückgegriffen wird. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments, wherein Explanation is used on individual figures. Show:

Fig. 1 Darstellung angepaßter Induktorformen Fig. 1 representation of adapted inductor shapes

Fig. 2 Querschnitt Auftragschweißung ohne (a) und mit (b) induktiver Vorwärmung Fig. 2 cross-section surfacing without (a) and with (b) inductive preheating

Fig. 3 Querschnitt Kehlnahtschweißung ohne (a) und mit (b) induktiver Vorwärmung Fig. 3 cross-section fillet weld without (a) and with (b) inductive preheating

Fig. 4 Querschnitt Stumpfnahtschweißung ohne und mit induktiver Vorwärmung (UP-Schweißen) Fig. 4 Cross section of butt weld without and with inductive preheating (submerged arc welding)

Die in den einzelnen Figuren verwendeten Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung: 1 Induktor für Kehlnahtschweißung
2 Induktor für Kehlnaht-(Wurzelschweißung)
3 Induktor für Decklagenschweißung
4 Induktor für Kehlnahtschweißung
5 Schmelzprofil ohne Induktor beim Auftragschweißen
6 Schmelzprofil mit Induktor beim Auftragschweißen
7 Schmelzprofil ohne Induktor beim Kehlnahtschweißen
8 Schmelzprofil mit Induktor beim Kehlnahtschweißen
9.1 Schmelzprofil Stumpfstoß Lage 1 (ohne indukt. Vorwärmung)
9.2 Schmelzprofil Stumpfstoß Lage 2 (ohne indukt. Vorwärmung)
10.1 Schmelzprofil Stumpfstoß Lage 1 (ohne indukt. Vorwärmung)
10.2 Schmelzprofil Stumpfstoß Lage 2 (mit indukt. Vorwärmung)
The reference symbols used in the individual figures have the following meaning: 1 inductor for fillet weld
2 inductor for fillet weld (root weld)
3 Inductor for top layer welding
4 inductor for fillet welding
5 Melting profile without inductor during build-up welding
6 Melting profile with inductor during build-up welding
7 Melting profile without inductor in fillet welding
8 Melting profile with inductor for fillet welding
9.1 Melting profile butt joint position 1 (without induction preheating)
9.2 Melting profile butt joint position 2 (without induction preheating)
10.1 Melt profile butt joint position 1 (without induction preheating)
10.2 Melting profile butt joint position 2 (with induction preheating)

Verfahrensgemäß wird unterschieden, daß die induktive Vorwärmung vorzugsweise für das Verbindungsschweißen mil offenem oder verdecktem Lichtbogen von warmfesten Stählen im Behälter-, Rohrleitungs- und Schienenfahrzeugbau sowie zum Schweißen von Al-Guß- und Al-Knetlegierungen eingesetzt wird. Als Beispiel seien der Stahl 13 CrMo 45 bzw. AlMgSiO5 oder AlMg3 genannt.A distinction is made according to the method that the inductive preheating is preferably for the Connection welding with an open or covered arc of heat-resistant steels in the Container, pipeline and rail vehicle construction as well as for welding of aluminum castings and Al wrought alloys is used. The steel 13 CrMo 45 or AlMgSiO5 or AlMg3 called.

Aber auch Auftragschweißungen und die besondere Form des Verbindungsschweißens- das Rollennahtschweißen werden durchgeführt.But also build-up welding and the special form of connection welding - that Roll seam welding is carried out.

Energetisch wird bzgl. der Induktorleistung beim Verbindungs- und Auftragschweißen sowie auch Rollennahtschweißen mit 15 bis 30 kW gearbeitet, wobei beim Stumpfnahtschweißen von I, V, Y-Nähten im UP-Verfahren eine Induktorleistung von ca. 21 kW schon ausreicht. Wesentlich zur Herbeiführung des Vorwärmeffektes in den v. g. Verfahren ist es, daß die speziellen Ausführungsformen der Induktoren 1 bis 4 sehr nahe an die Bauteiloberfläche oder auch an die Nahtflanken zu schweißender Wurzellagen geführt werden, um Aufhärtungen und mögliche Rißbildungen beim Schweißen zu vermeiden sowie den Einbrand in den Grundwerkstoff zu erhöhen.In terms of energy, the inductor output in connection and cladding welding as well as roller seam welding is worked with 15 to 30 kW, whereby an inductor output of approx. 21 kW is already sufficient for butt weld welding of I, V, Y seams in the UP process. It is essential to bring about the preheating effect in the above-mentioned processes that the special embodiments of the inductors 1 to 4 are guided very close to the component surface or to the seam flanks of the root layers to be welded, in order to avoid hardening and possible cracking during welding and to penetrate into to increase the base material.

Die Induktorleislung selbst wird über einen Koaxialtransformator erzeugt, der mit einem Frequenzumrichter gekoppelt ist, wobei letzterer im MF-Bereich mit Frequenzen von ca. 9 bis 23 kHz arbeitet. The inductor itself is generated via a coaxial transformer that works with a Frequency converter is coupled, the latter in the MF range with frequencies from about 9 to 23 kHz works.  

Die angegebenen Leistungsparameter des/der Induktors/-en entsprechen vorliegenden Blech­ stärken von < 6 mm.The specified performance parameters of the inductor (s) correspond to the existing sheet thickness of <6 mm.

Da sich die induktive Vorwärmung auch für die gezielte Beeinflussung eines gleichmäßigen Einbrandes zu fügender Bauteile mit unterschiedlichen Blechstärken eignet (Überbrückung von 10 bis 30 mm) wird der jeweilige Induktor ggfs. einseitig führbar gestaltet.Since inductive preheating is also suitable for influencing a uniform Burning-in components to be joined with different sheet thicknesses is suitable (bridging from 10 to 30 mm), the respective inductor may be designed to be guided on one side.

Es ist die Regel, daß ein Induktor vorteilhafterweise bis zu 100 mm vor dem Brenner bewegt wird.The rule is that an inductor advantageously moves up to 100 mm in front of the burner becomes.

Die Arbeitshöhe des Induktors liegt beim Schweißen von Stählen zwischen 1 und 2 mm und beim Schweißen der v. g. Al-Legierungen möglichst nahe 1 mm oder noch darunter.The working height of the inductor when welding steels is between 1 and 2 mm when welding the v. G. Al alloys as close as possible to 1 mm or even less.

Kehlnahtschweißungen beispielsweise 10 mm dicker Bleche können mittels Induktoren und integriertem Weicheisenpaket bei 15 kW Leistung des Induktors und Vorwärmtemperaturen von 250 bis 300°C mit Schweißgeschwindigkeiten von 40 bis 120 cm.m-1 ausgeführt werden.Fillet welds, for example, 10 mm thick sheet metal can be carried out using inductors and an integrated soft iron package with an inductor output of 15 kW and preheating temperatures of 250 to 300 ° C with welding speeds of 40 to 120 cm.m -1 .

Im Querschnitt des Schmelzprofils mit Induktor beim Kehlnahtschweißen 8 ist eine deutliche Erweiterung des Einbrandes gegenüber dem Querschnitt des Schmelzprofils ohne Induktor beim Kehlnahtschweißen 7 erkennbar.In the cross section of the fusion profile with inductor during fillet weld 8 , a significant expansion of the penetration compared to the cross section of the fusion profile without inductor during fillet welding 7 can be seen .

Auch beim Auftragschweißen von Stählen mit einer Induktorleistung von 24 kW, einer Vorwärmtemperatur von bis zu 260°C und einer theoretischen Schweißgeschwindigkeit von bis zu 3 m.m-1, beides erreichbar beim mechanisierten Schweißen am Schweißportal, ist die Nahtüberhöhung beim Schmelzprofil ohne Induktor 5 deutlich markanter ausgeprägt als es die Nahtüberhöhung beim Schmelzprofil mit Induktor 6 nachweist.Even when cladding steels with an inductor output of 24 kW, a preheating temperature of up to 260 ° C and a theoretical welding speed of up to 3 mm -1 , both achievable with mechanized welding on the welding portal, the seam increase in the melt profile without inductor 5 is significantly more striking pronounced than it proves the seam elevation in the melting profile with inductor 6 .

Al-Guß- und Al-Knetwerkstoffe benötigen aufgrund der besseren elektrischen und Wärme­ leitfähigkeit den Eintrag einer Induktorleistung von ca. 30 kW oder mehr mit geringst­ möglichem Induktorabstand.Cast aluminum and kneading materials require due to the better electrical and heat conductivity the entry of an inductor power of approx. 30 kW or more with the least possible inductor spacing.

Beim Stumpfnahtschweißen mittels UP-Verfahren kann die Induktorleistung 21 kW betragen, wobei die Stumpfnahtschweißung Lage 1 und 2 ohne induktiver Vorwärmung gemäß 9.1, 9.2 sowie 10.1, gegenüber der Stumpfnahtschweißung Lage 2 mit induktiver Vorwärmung gemäß 10.2 deutlich schlechtere Einbrandverhältnisse aufweist.In the case of butt seam welding using the UP process, the inductor output can be 21 kW, the butt weld welding position 1 and 2 without inductive preheating according to 9.1 , 9.2 and 10.1 , compared to the butt seam welding position 2 with inductive preheating according to 10.2, has significantly poorer penetration conditions.

Folgende zusammengefaßt dargestellte Vorteile sollen das Lichtbogenschweißen mit induktiver Vorwärmung bewerten:
The following summarized advantages should evaluate the arc welding with inductive preheating:

  • - Lokale Erwärmung der Schweißnahtzone vermeidet eine spätere Wärmenachbehandlung zum Abbau von Härtespitzen durch Reduzierung der Abkühlgeschwindigkeit.- Local heating of the weld zone prevents subsequent heat treatment to reduce hardness peaks by reducing the cooling rate.
  • - Leistungssteigerung von Lichtbogenschweißprozessen (MIG, MAG, DP) durch Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit und Abschmelzleistung.- Increase in performance of arc welding processes (MIG, MAG, DP) the welding speed and deposition rate.
  • - Positive Einflußnahme auf die äußere und innere Nahtgeometrie, wie gewollt besserer Einbrand zum Grundwerkstoff, geringere Kerbwirkung und Nahtüberhöhung.- Positive influence on the outer and inner seam geometry, as desired better Penetration to the base material, less notch effect and seam increase.
  • - Anpassung der Induktoren auch für das Auftragschweißen und Rollennahtschweiß­ verfahren in konstruktiver Variabilität möglich.- Adaptation of the inductors also for cladding and roller seam welding Constructional variability possible.

Claims (10)

1. Verfahren zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung, gekenn­ zeichnet dadurch, daß übliche Schweißwerkzeuge wie z. B. Lichtbogenbrenner oder Rollenelektroden mil einem oder mehreren Induktoren gekoppelt werden, wobei in Abhängigkeit der zu verbindenden Werkstoffe bzgl. ihrer elektrischen und Wärme­ leitfähigkeit sowie ihrer Dicke eine Induktorleistung von ca. 15 bis 30 kW vorgehalten und in einem Mittelfrequenzbereich des eingesetzten Frequenzumrichters von ca. 9 bis 23 kHz gearbeitet sowie der jeweils eingesetzte Induktor zur partiell gezielten Vorwärmung beim Stumpf- oder Kehlnahtschweißen bzw. Auftrag- oder Überlappschweißen speziell angepaßt ist.1. A method for welding metallic materials with inductive preheating, characterized in that conventional welding tools such. B. arc torches or roller electrodes can be coupled with one or more inductors, with an inductor power of approx. 15 to 30 kW being held in dependence on the materials to be connected with regard to their electrical and thermal conductivity and their thickness and in a medium frequency range of the frequency converter used of approx. 9 to 23 kHz worked and the inductor used in each case is specially adapted for partially targeted preheating during butt or fillet welding or cladding or overlap welding. 2. Verfahren zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der angepaßte Induktor, dem Brenner vorlaufend, im Abstand von ca. 100 mm angeordnet ist und der Abstand zur Werkstückoberfläche zwischen 1 und 2 mm beträgt.2. Process for welding metallic materials with inductive preheating Claim 1, characterized in that the adapted inductor, the burner leading, at a distance of approx. 100 mm and the distance to Workpiece surface is between 1 and 2 mm. 3. Verfahren zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Schweißen von unterschiedlich starken Werkstücken und/oder Werkstoffkombinationen ein Induktor, in Schweißrichtung gesellen, neben dem Schweißwerkzeug geführt wird.3. Process for welding metallic materials with inductive preheating Claim 1, characterized in that when welding different strengths Workpieces and / or material combinations an inductor, in the welding direction journeyman, is performed next to the welding tool. 4. Verfahren zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine fortlaufende Temperaturmessung im Bereich des induktiven Vorwärmens vorgenommen wird, die für eine ständig nachregelbare und auf gleichem Niveau haltbare Einbringung der Streckenenergie nutzbar ist.4. Process for welding metallic materials with inductive preheating Claim 1, characterized in that a continuous temperature measurement in Range of inductive preheating is made for a constant adjustable and sustainable input of the track energy can be used is. 5. Verfahren zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung gekenn­ zeichnet dadurch, daß vorzugsweise warmfeste Stähle und Al-Legierungen behandelt werden.5. Process for welding metallic materials with inductive preheating is characterized by the fact that heat-resistant steels and aluminum alloys are preferably treated become. 6. Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung, gekennzeichnet dadurch, daß Induktoren für die Kehlnaht-, Kehlnahtwurzel- und Decklagenschweißung (1, 2, 3, 4) als ein- oder zweiwindige Hohlleiterschleifen in gewölbter oder gerader Form ausgebildet sind.6. Device for welding metallic materials with inductive preheating, characterized in that inductors for fillet weld, fillet weld root and cover layer welding ( 1 , 2 , 3 , 4 ) are designed as one or two-turn waveguide loops in a curved or straight shape. 7. Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich der unmittelbaren Wärmeemission am Induktor (3) ein Weicheisenpaket integriert sein kann. 7. A device for welding metallic materials with inductive preheating according to claim 6, characterized in that a soft iron package can be integrated in the area of direct heat emission at the inductor ( 3 ). 8. Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß der jeweilige Induktor (1, 2, 3, 4) starr mit einem Brenner bzw. einer Rollennahtschweißeinrichtung gekoppelt ist.8. A device for welding metallic materials with inductive preheating according to claim 6 and 7, characterized in that the respective inductor ( 1 , 2 , 3 , 4 ) is rigidly coupled to a torch or a roller seam welding device. 9. Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 6 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß ein Induktor (1, 2, 3, 4) konzentrisch zu einem Schweißwerkzeug angeordnet bzw. sein Wirkungsmittelpunkt mit diesem identisch ist.9. Device for welding metallic materials with inductive preheating according to claim 6 and 8, characterized in that an inductor ( 1 , 2 , 3 , 4 ) is arranged concentrically to a welding tool or its center of action is identical to this. 10. Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß beim Verbindungs- oder Auftragschweißen Induktoren (1, 2, 3, 4), in Schweißrichtung gesehen, auch neben einem Schweißwerkzeug angeordnet sind.10. Device for welding metallic materials with inductive preheating according to claim 6, characterized in that when connecting or cladding inductors ( 1 , 2 , 3 , 4 ), seen in the welding direction, are also arranged next to a welding tool.
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