DE1022722B

DE1022722B - Device for shielding gas arc welding with devices for cooling and shielding gas purging of the top and bottom of the welding point

Info

Publication number: DE1022722B
Application number: DEI12026A
Authority: DE
Inventors: Thomas Thorley; Raymond Robinson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1955-08-04
Filing date: 1956-08-03
Publication date: 1958-01-16

Description

Vorrichtung zum Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit Einrichtungen für Kühlung und Schutzgas-Bespülung der Ober- und Unterseite der Schweißstelle Die Erfindung bezieht sieh auf eine Vorrichtung zum Schutzgas-Lichtbogenschweifien von Metallen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Schweißen von reaktionsfähigen Metallen, wie beispielsweise Titan.Device for shielding gas arc welding with devices for Cooling and protective gas purging of the top and bottom of the weld. The invention relates to a device for gas-shielded arc welding of metals and in particular to a device for welding reactive metals, such as titanium.

Wenn dünnwandiges Metall geschweißt wird, ist es wünschenswert, die in der Nähe der Schweißstelle austretende Wärme so schnell wie möglich zu verteilen, um eine Ver"verfung des 'Metalls beim Schweißen weitgehend zu vermeiden, und es ist üblich, für diesen Zweck entsprechende metallische Kühlvorrichtungen vorzusehen. Wenn reaktionsfähige Metalle, wie Titan, geschweißt werden, ist es wesentlich, daß während der Schweißung das Metall gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt wird, um zu verhindern, daß das geschmolzene Metall Sauerstoff und Stickstoff aufnimmt, wodurch die mechanischen Eigenschaften der fertigen Verbindung in nachteiliger Weise beeinflußt würden. Bekanntlich erfolgt dieser Schutz meist durch Anwendung eines inerten Gases, wie beispielsweise Argon, um das geschmolzene Schweißmetall und das benachbarte erhitzte Metall zu schützen. Um das geschmolzene Metall rasch abzukühlen, ist es üblich, Stalilklemmbacken oder entsprechende Kühlvorrichtungen vor7use#hen, welche gewöhnlich etwa 12 mm stark sind und die zu schweißenden Stücke gegen eine Unterlagplatte pressen; diese ist mit Einrichtungen versehen, durch die eine Argonschutzatmosphäre an der unteren Oberfläche der geschweißten Verbindung geschaffen wird. Obwohl auf diese Weise befriedigende Schweißverbindungen hergestellt werden können, hat es sich gezeigt, daß durch diese Kühlvorrichtungen leicht Wirbel in dem Argonschutzstrom auftreten können, durch welche Luft mitgerissen werden kann, was eine Verunreinigung der Schweißverbindung zur Folge hat.When welding thin-walled metal, it is desirable to have the to distribute heat escaping near the welding point as quickly as possible, in order to largely avoid distortion of the 'metal during welding, and it it is common practice to provide appropriate metal cooling devices for this purpose. When welding reactive metals such as titanium, it is essential that during the welding the metal is shielded from the atmosphere in order to to prevent the molten metal from taking up oxygen and nitrogen, thereby adversely affects the mechanical properties of the finished joint would. It is well known that this protection is usually provided by the use of an inert gas, such as argon, around the molten weld metal and the adjacent one to protect heated metal. To quickly cool the molten metal, it is It is customary to provide steel clamping jaws or corresponding cooling devices, which usually about 12 mm thick and the pieces to be welded against a backing plate press; this is provided with facilities through which a protective argon atmosphere is created on the lower surface of the welded joint. Though on this way satisfactory welded joints can be made, it has These cooling devices have been shown to easily create eddies in the protective argon stream can occur, through which air can be entrained, resulting in contamination of the welded joint.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung von Iiihlflossen, die nicht kleiner als 32 mm sind und die Verlängerungen der inneren Kanten der Kühlvorrichtungen darstellen, bessere Ergebnisse erzielt werden und gute Schweißverbindungen mit einer geringen Verunreinigung verhältnismäßig leicht hergestellt «,-erden können, vorausgesetzt, daß ein entsprechend gleichmäßige, Anklemmen der zu verschweißenden Stücke stattfindet. Diese Arbeitsweise bereitet zwar keine Schwierigkeiten, wenn die zu- verbindenden Stücke aus geraden flachen Teilen bestehen. Wenn jedoch die zu verschweißenden Teile eine komplizierte Gestalt besitzen, werden die Kosten für die Herstellung der entsprechenden Kühlvorrichtungen und l-Taltevorrichtungen recht hoch.It has been shown that through the use of iliac fins, the are not smaller than 32 mm and the extensions of the inner edges of the cooling devices represent better results and good welded joints with a relatively easy to produce "and earth, provided that that a correspondingly uniform clamping of the pieces to be welded takes place. This way of working does not cause any difficulties when the to be connected Pieces consist of straight flat parts. However, if the parts to be welded have a complicated shape, the cost of manufacturing the corresponding Coolers and oil devices quite high.

Durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren wird nunmehr eine Einrichtung und Arbeitswei,e vorgeschlagen, wodurch diese Schwierigkeiten in einfacher und wirksamer Weise überwunden werden können. Die Erfindung betrifft demnach eine Vorrichtung zum Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit Einrichtungen zur Kühlung und zur Sehutzgas-Bespiilung der Ober- und Unterseite der Schweißstelle, und die Erfindung besteht darin, daß die Werkstücke neben der Schweißnaht mit Hilfe dünner, biegsamer, flüssigkeitsdurchströmter Kühlvorrichtungen 5, 8 belegt sind, welche sich leicht derart formen lassen, daß sie in enger Berührung mit der Oberfläche der zu verbindenden Teile 1, 2 in der Nähe der Schweißstelle verlaufen, Gemäß einer VG'eiterbildung der Erfindung wird oberhalb und unterhalb der Schweißnaht die Schutzgasatmosphäre an der Schweißstelle mit Hilfe von Abschirmungen 4, 7 aufrechterhalten, die an den Kühlvorrichtungen 5, 8 angebracht sind.The method forming the subject of the invention now a set up and working method proposed, eliminating these difficulties in can be overcome more easily and effectively. The invention therefore relates to a device for shielding gas arc welding with devices for cooling and for protective gas covering the top and bottom of the weld, and the Invention consists in the fact that the workpieces in addition to the weld seam with the help of thin, flexible, liquid-perfused cooling devices 5, 8 are occupied, which can easily be shaped so that they are in close contact with the surface of the parts 1, 2 to be connected run in the vicinity of the welding point, according to a According to the invention, the protective gas atmosphere is created above and below the weld seam Maintained at the weld with the help of shields 4, 7 attached to the Cooling devices 5, 8 are attached.

Die Kühlvorrichtungen und Abschirmungen werden in bekannter Weise aus einem Metall hergestellt, das eine hohe Leitfähigkeit besitzt, wie beispielsweise au, Kupfer oder Aluminium, in ausgeglühtem oder weichem Zustand.The cooling devices and shields are made in a known manner made of a metal that has high conductivity such as au, copper or aluminum, in an annealed or soft state.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß die Kühlvorrichtungen aus dem Blech durch verhältnismäßig einfache Verformung, wie beispielsweise durch Biegen und Hämmern, den Umrißformeri des Werkstückes angepaßtwerden,wobei dieKantendieser Kühlvorrichtung etwa parallel zu der verschweißenden Verbindung liegen. An diesen Kühlvorrichtungen sind Metallstreifen durch Löten oder auf andere Weise befestigt, und zwar senkrecht oder unter einem kleinen Winkel zur Senkrechten und parallel und dicht an den Kanten der Kühlvorrichtungen, so daß hierdurch Gasabschirmungen gebildet werden. Wenn Kühlvorrichtungen mit den an ihnen angebrachten Abschirmungen an jeder Seite der Verbindung aasgeklemmt werden, so wird von den hei.den Abschirmungen und der Schweißnaht ein Kanal gebildet, in den das Argon, das durch den Brenner oder durch eine Düse zugeführt wird, geleitet wird. Um auch die Rückseite der Schweißstellen gegen Oxydation zu schützen, ist an der Rückseite der Verbindung miit Hilfe eines Klebbandes od.dgl. ein entsprechend geformtes Stück aus einem dünnwandigen weichen Metall, wie beispielsweise Kupferfolie, angebracht, und hierdurch wird auch an der Rückseite der Schweißstelle eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Argonstromes geschaffen.The basic principle of the invention is that the cooling devices from the sheet metal by proportionately simple deformation, such as by bending and hammering, the contour shape of the workpiece can be adapted, wherein the edges of this cooling device approximately parallel to the welded joint lie. On these cooling devices are metal strips by soldering or on other Way, perpendicular or at a small angle to the vertical and parallel and close to the edges of the cooling devices, thereby creating gas shields are formed. If cooling devices with the shields attached to them are pinched on each side of the connection, the hot shields and the weld seam forms a channel into which the argon flowing through the torch or fed through a nozzle. Also around the back of the welds Protection against oxidation is to be found at the rear of the connection with the help of a Adhesive tape or the like. a correspondingly shaped piece made of a thin-walled soft Metal, such as copper foil, attached, and this is also attached to the Back of the weld a device to maintain a continuous Argon streams created.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Kühlvorrichtungen und Abschirmungen, wie sie beim Verschweißen eines schräg abgeschnittenen Teiles eines Halbrohres mit einem entsprechenden Ausschnitt eines flachen Bleches erhalten werden; Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt auf der Linie .-1-.-f der Fig. 1; Fig.3 zeigt eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1, in Richtung des Pfeiles B gesehen.In the drawing, an example embodiment is shown, namely, Fig. 1 shows a perspective view of the cooling devices and Shields such as those used when welding a part of a cut off at an angle Half-pipe can be obtained with a corresponding cutout of a flat sheet; Fig. 2 shows a longitudinal section on the line.-1 -.- f of Fig. 1; Fig.3 shows a View of the object of FIG. 1, seen in the direction of arrow B.

Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, bestehen die zu verschweißenden Teile aus einem schrägen Abschnitt eines Halbrohres 1 und einem flachen Blech 2, von dem ein Teil ausgeschnitten ist, um den Teil t aufzunehmen. Ein Kühlblech 3 für den schrägen Teil wird dadurch hergestellt, daß ein ausgeglühtes Kupferblech von 1,6 mm Stärke entsprechend dem inneren Radius des schrägen Teiles 1 gebogen wird, wobei die Kanten dieses Bleches derart beschnitten sind, daß sie etwa parallel und in einem Abstand von etwa 6 mm von den Kanten des schrägen Teiles 1 verlaufen. An der gebogenen Seite des Kühlbleches 3 ist in einem Abstand von etwa 8 mm und parallel zu dessen Kanten durch Löten eine gewisse Länge eines Kupferstreifens 4 befestigt, der nicht weniger als 32 mm breit ist. Dann wird an das Kühlblech, und zwar an seiner Unterseite und hinter den Streifen 4, ein Kupferrohr 5 angelötet. In ähnlicher Weise wird ein Kühlblech 6 für das Blech 2 hergestellt, wobei der Streifen 7 in einer Entfernung von etwa 8 mm von der Kante der Kühlvorrichtung 6 angebracht ist, die parallel zu dem Profil des Teilest liegt, das in das Blecht eingeschnitten ist. Ein kupfernes Kühlwasserrohr 8 ist an das Blech 2 an der Unterseite des Streifens 7 angelötet.As can be seen from the drawings, there are those to be welded Parts from an inclined section of a half-pipe 1 and a flat sheet metal 2, part of which is cut out to accommodate part t. A heat sink 3 for the inclined part is made by using an annealed copper sheet 1.6 mm thick according to the inner radius of the inclined part 1 bent is, the edges of this sheet are trimmed so that they are approximately parallel and extend at a distance of about 6 mm from the edges of the inclined part 1. On the curved side of the cooling plate 3 is at a distance of about 8 mm and a certain length of a copper strip 4 parallel to its edges by soldering attached, which is no less than 32 mm wide. Then attach to the cooling plate, and a copper tube 5 is soldered onto its underside and behind the strip 4. In a similar way, a cooling plate 6 is produced for the plate 2, with the strip 7 at a distance of about 8 mm from the edge of the cooling device 6 which is parallel to the profile of the part that is cut into the sheet metal is. A copper cooling water pipe 8 is attached to the sheet 2 on the underside of the strip 7 soldered on.

Die relative Lage der die Gasabschirmung bildenden Streifen 4 und 7 zueinander ist wichtig. Der Abstand zwischen den oberen Kanten sollte so klein wie möglich, aber derart sein, daß diese die Führung des Schweißbrenners nicht behindern.The relative position of the gas shield forming strips 4 and 7 to each other is important. The distance between the top edges should be as small as possible, but be such that they do not interfere with the guidance of the welding torch.

Um die Schweißeng durchführen zu können, wird der schräge Teil 1 in seine genaue Lage in dem Ausschnitt des Bleches 2, gegebenenfalls unter Heften, gebracht, und dann wird ein Kupferrohr 9, das entsprechend der Schweißlinie geformt ist, hinter die Schweißfuge gebracht und dadurch festgehalten, daß es zunächst mit einer Kupferfolie bedeckt wird und daß dann die Kanten der Folie an dem Blech 2 mittels eines Klebestreifens befestigt werden. Das Kupferrohr9, das an einem Ende geschlossen sein kann, führt Argon zu, das an der Rückseite der Schweißstelle durch entsprechende Lochungen der Rohrwandung verteilt wird. An den Rohren 5 und 8 ist ein Wasseranschluß vorgesehen, um eine Kühlung der Kühlbleche 4 und 7 herbeizuführen. Ein dichtes Anliegen zwischen den Kanten der Kühlvorrichtungen und den Werkstücken wird durch Aashämmern erreicht. Die Kühlbleche werden durch entsprechende Klemmen in ihrer Lage gehalten. Das Verschweißen erfolgt dann in der üblichen Weise, indem durch eine große Düse Argon mit geringer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird.In order to be able to carry out the welding, the inclined part 1 in its exact position in the cutout of the sheet 2, if necessary under stapling, brought, and then a copper pipe 9, which is shaped according to the welding line is, brought behind the welding joint and thus held that it is initially with a copper foil is covered and that then the edges of the foil on the sheet 2 be attached by means of an adhesive strip. The copper pipe9 that at one end can be closed, argon feeds that through to the rear of the weld corresponding perforations of the pipe wall is distributed. On tubes 5 and 8 is a water connection is provided in order to bring about a cooling of the cooling plates 4 and 7. A tight fit between the edges of the cooling devices and the work pieces is achieved by carrion hammering. The cooling plates are secured by appropriate clamps held in place. The welding is then carried out in the usual way by Argon is fed through a large nozzle at a low flow rate.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform erfolgt der Argonschutz der Rückseite der Schweißverbindung mittels eines Kupferbleches, das derart geformt ist, daß es an die Rückseite der herzustellenden Verbindung paßt, und das Argon wird der Schweißzone durch Löcher zugeführt, welche durch die Folie hindurch in das Argonrohr gebohrt sind, das an die Rückseite der Folie angelötet ist. Durch die gemäß der Erfindung hergestellten Kühlvorrichtungen und Abschirmungen werden Einrichtungen geschaffen, wodurch nicht verunreinigte Schweißverbindungen an Titanwerkstücken von einfacher und auch von komplizierter Form hergestellt werden können. Sie haben den Vorteil, daß sie beträchtlich einfacher und billiger hergestellt «-erden können als die massiven Kühlvorrichtungen aus Stahl, die eine Anzahl von Arbeitsgängen erfordern. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Kühlvorrichtungen ausreichend fest und widerstandsfähig, so daß mit ihnen eine größere Anzahl von Arbeitsstücken hergestellt werden kann.In a modified embodiment, the argon protection takes place in the Back of the welded joint by means of a copper sheet that is shaped in this way is that it fits on the back of the joint being made, and the argon is fed to the welding zone through holes made through the foil in the argon tube that is soldered to the back of the foil are drilled. By the cooling devices and shields made according to the invention Facilities created whereby uncontaminated welded joints on titanium workpieces can be made of simple and complex shapes. They have the advantage that they can be produced considerably more easily and cheaply than the massive steel cooling devices that perform a number of operations require. In addition, the cooling devices according to the invention are sufficient solid and resistant, so that they can be used for a large number of workpieces can be produced.

Claims

PATENTANSPRt` (: HE: 1. Device for shielding gas arc welding with devices for cooling and purging with protective gas on the top and bottom the welding point, characterized. that the workpieces next to the weld seam with the help of thin, flexible, liquid-permeated cooling devices (5, 8) are documented, "-which can easily be shaped in such a way that they are in close contact with the surface of the parts to be connected (1, 2) in the vicinity of the weld get lost.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that above and below the weld seam the protective gas atmosphere at the welding point with the help is maintained by shields (4, 7) attached to the cooling devices (5, 8) are attached.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that on the flexible metal strip (10) which covers the back of the workpiece, a line (9) for supplying protective gas is soldered to the connection to be welded and that it consists of a perforated Metal tube (9) is made. Documents considered: German Patent Specifications No. 881561.