DE1115382B

DE1115382B - Process for inert gas arc welding with two wire electrodes under carbon dioxide

Info

Publication number: DE1115382B
Application number: DEN18997A
Authority: DE
Inventors: Leon Frits Defize; Paul Christiaan Van D Willigen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-10-06
Filing date: 1960-10-03
Publication date: 1961-10-19

Description

Verfahren zum Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit zwei Draht-Elektroden unter Kohlendioxyd Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum. Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit zwei in Schweißrichtung hintereinandergeführten abschmelzenden Draht-Elektroden und mit C02 als Schutzgas, bei dem die beiden Elektroden an getrennten Gleichstromquellen liegen und die gemeinsame Schutzgasdüse einen inneren öffnungsumriß aufweist, der aus je einem Kreis um die Elektrodenachse als Mittelpunkt und den gemeinsamen Tangenten zusammengesetzt ist.Process for shielding gas arc welding with two wire electrodes under carbon dioxide The invention relates to a method for. Inert gas arc welding with two consumable wire electrodes guided one behind the other in the welding direction and with C02 as protective gas, in which the two electrodes are connected to separate direct current sources lie and the common protective gas nozzle has an inner opening outline that from a circle around the electrode axis as the center point and the common tangent is composed.

Die Erfindung bezweckt, Maßnahmen und Mittel anzugeben, die es ermöglichen, ein solches Verfahren mit gutem Erfolg durchzuführen, d. h. derart, daß beim Schweißen kein störendes Spritzen auftritt, eine Schweißraupe mit einem wenig konvexen Profil entsteht und daß bei hoher Stromstärke ohne übermäßigen Einbrand unter angemessenem Verbrauch von Kohlendioxyd schnell geschweißt werden kann.The aim of the invention is to specify measures and means which make it possible to carry out such a procedure with good success, d. H. such that when welding no annoying splashing occurs, a weld bead with a slightly convex profile arises and that at high amperage without excessive penetration under adequate Consumption of carbon dioxide can be welded quickly.

Gemäß der Erfindung bleiben die Vertiefungen im Schmelzbad, die sich unter den beiden Lichtbögen bilden, durch einen Damm aus flüssigem Schweißmaterial dadurch getrennt, daß die beiden Elektroden in einem Achsabstand von mindestens der halben und höchstens in an sich bekannter Weise der einfachen Düsen-Öffnungsleiste angeordnet werden.According to the invention, the depressions remain in the weld pool, which are Form under the two arcs, through a dam of liquid welding material separated by the fact that the two electrodes are at a center distance of at least the half and at most in a known manner the simple nozzle opening strip to be ordered.

Vorzugsweise beträgt bei einem Elektrodendrahtdurchmesser von 1,5 bis 2 mm der Abstand der Elektrodenachsen 8 bis 15 mm bei einer Düsen-Öffnungsbreite von etwa 7,5 mm.With an electrode wire diameter of 1.5 up to 2 mm, the distance between the electrode axes is 8 to 15 mm with a nozzle opening width of about 7.5 mm.

Es ist zwar bereits bekannt, für zwei hintereinander arbeitende Lichtbögen eine gemeinsame Schutzgasdüse anzuwenden, wobei die beiden Elektroden in einem Abstand gleich der Öffnungsbreite der Gasdüse angeordnet sind und wobei der Ö%fnungsumriß der Gasdüse dadurch gebildet ist, daß um die beiden Elektrodenachsen je ein Kreis gezogen ist, welche durch die gemeinsamen Tangenten verbunden sind. Jedoch wird bei diesem bekannten Brenner zusätzlich zu den beiden Lichtbögen zwischen Elektrode und Werkstück noch ein dritter Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden gezogen, und die Elektroden sind auch nicht abschmelzende.It is already known for two arcs working one behind the other Apply a common shielding gas nozzle with the two electrodes at a distance are arranged equal to the opening width of the gas nozzle and where the opening outline the gas nozzle is formed by a circle around each of the two electrode axes which are connected by the common tangents. However, will in this known torch in addition to the two arcs between the electrode and workpiece a third arc is drawn between the two electrodes, and the electrodes are also non-consumable.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Achsabstand der Elektroden maximal gleich der Öffnungsbreite der Gasdüse und minimal gleich der halben Öffnungsbreite.In the method according to the invention, the distance between the axes of the electrodes is maximum equal to the opening width of the gas nozzle and minimum equal to half the opening width.

Bei niedrigeren Stromstärken, z. B. 350 A, ist der kleinere Abstand, etwa 8 mm, und bei höheren Stromstärken, z. B. 700 A, der größere Abstand, etwa 15 mm, zu bevorzugen.At lower currents, e.g. B. 350 A, is the smaller distance, about 8 mm, and at higher currents, e.g. B. 700 A, the greater distance, about 15 mm, preferable.

Der Elektrodendraht kann an Stelle eines runden Querschnitts auch einen abgeplatteten Querschnitt aufweisen.The electrode wire can also be used instead of a round cross section have a flattened cross-section.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt die Lage der Schutzgasdüse in bezug auf eine nicht vorbearbeitete I-Naht; Fig. 2 ist ein schematischer Längsschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 3; Fig. 3 zeigt eine Untenansicht der Düse, während Fig. 4 eine Untenansicht einer anders bemessenen Düse zeigt; Fig. 5 erläutert das neue Verfahren: eine Momentaufnahme (im Längsschnitt) während der Schweißung auf einer flachen Platte; Fig. 6 zeigt eine Lage der Elektroden, die gemäß der Erfindung unerwünscht ist: Die beiden Tropfen sind im Begriff zusammenzufließen, wodurch sich ein sie verbindender Steg aus flüssigem Metall ergibt, der sich schwer ablöst.Fig. 1 shows the position of the protective gas nozzle in relation to a non-preprocessed I-seam; FIG. 2 is a schematic longitudinal section along the line II-II of FIG. 3; Fig. 3 shows a bottom view of the nozzle, while Fig. 4 shows a bottom view of a shows a differently sized nozzle; Fig. 5 explains the new method: a snapshot (in longitudinal section) during welding on a flat plate; Fig. 6 shows a position of the electrodes which is undesirable according to the invention: the two drops are about to flow together, creating a connecting web of liquid Results in metal that is difficult to peel off.

Fig. 1 zeigt als Beispiel zwei Platten 1 und 2 mit einer Dicke, die in der Größenordnung von 12 bis 40 mm sein kann. Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Verschweißen schwerer Platten und ähnlicher Werkstücke. Gemäß Fig: 1 soll eine I-Naht dadurch hergestellt werden, daß der ersten Schweißraupe ein Einbrand gegeben wird, der etwas größer als die halbe Plattendicke ist, wonach das Werkstück umgekehrt und die.zweite Raupe in -der -gleichen Weise gelegt wird.Fig. 1 shows as an example two plates 1 and 2 with a thickness that can be on the order of 12 to 40 mm. The invention is particularly useful for welding heavy plates and similar workpieces. According to FIG. 1, a I-seam be produced by the fact that the first weld bead a A penetration is given that is slightly larger than half the panel thickness, after which the The workpiece is reversed and the second bead is laid in the same way.

Über der I=Naht ist eine Schweißdüse dargestellt; die mit zwei gegeneinander isolierten Führungsrohren 6 und 7 für zuzuführende drahtförmige Elektroden 8 und 9 versehen ist. Die Führungsrohre 6 und 7 sind von einem Gehäuse 10 umgeben (siehe auch die Fig. 2 und 3). Dem Innern dieses Gehäuses 10 kann in nicht dargestellter Weise Kohlensäure als Schutzgas zugeführt werden.A welding nozzle is shown above the I = seam; those with two against each other insulated guide tubes 6 and 7 for wire-shaped electrodes 8 and 8 to be fed 9 is provided. The guide tubes 6 and 7 are surrounded by a housing 10 (see also Figs. 2 and 3). The interior of this housing 10 can in not shown Way, carbonic acid can be supplied as a protective gas.

In Fig. 1 wird der untere Rand des Gehäuses in einem Abstand von etwa 25 mm über, den Platten 1 und 2 angeordnet.In Fig. 1, the lower edge of the housing is at a distance of about 25 mm above plates 1 and 2.

Wie aus den Fig. 1, 5 und 6 hervorgeht, liegen die Elektroden 8 und 9, in der Längsrichtung der Naht betrachtet, hintereinander. Die Fig. 5 und 6 sind somit schematische Längsschnitte durch eine Naht während der Bearbeitung.As can be seen from FIGS. 1, 5 and 6, the electrodes 8 and 8 are located 9, viewed in the longitudinal direction of the seam, one behind the other. Figures 5 and 6 are thus schematic longitudinal sections through a seam during processing.

Durch die Pfeile q ist die Bewegungsrichtung des Schweißkopfes angegeben. Der Kopf befindet sich an einer Maschine, die an der Naht entlang bewegt werden kann. Solche Maschinen sind an sich bekannt.The direction of movement of the welding head is indicated by the arrows q. The head is on a machine that moves along the seam can. Such machines are known per se.

Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor; daß die Mündung des Gehäuses im Querschnitt die Gestalt zweier Kreise Cl und C2 mit gleichem Halbmesser R aufweist, deren Mittelpunkte M1 und M2 in einem Abstand voneinander liegen, der größer als R und kleiner als 2R ist; die Kreise sind durch parallel verlaufende gemeinsame Tangenten r1 und r2 verbunden. Die Elektroden 8 und 9 gehen durch die Mittelpunkte M1 und M2.From FIGS. 3 and 4 it can be seen; that the mouth of the housing in Cross section has the shape of two circles Cl and C2 with the same radius R, whose midpoints M1 and M2 are at a distance from one another which is greater than R and is less than 2R; the circles are shared by running parallel Tangents r1 and r2 connected. The electrodes 8 and 9 pass through the center points M1 and M2.

Die Gestalt des Querschnitts durch die Mündung der Düse 10; wenn M,. M, gleich 2R ist, ist in Fig. 4 dargestellt; eine Düse mit M1 M2 C 2R zeigt Fig. 3.The shape of the cross section through the mouth of the nozzle 10; if M,. M, equal to 2R, is shown in Figure 4; FIG. 3 shows a nozzle with M1 M2 C 2R.

Bei Filmaufnahmen mit 1000 Aufnahmen in der Sekunde hat es sich herausgestellt, daß gut geflossene und flache Schweißraupen mit nur wenigen Spritzern erhalten werden, wenn, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die Elektroden 8 und 9 so weit voneinander liegen, daß die Vertiefungen 11 und 12 im flüssigen Metall 13 unter den Schweißbögen 14 und 15, welche Vertiefungen durch den Kathodenfleckdruck entstehen, durch einen Damm 16 aus flüssigem Schweißmetall voneinander getrennt sind. In dieser Lage schmelzen die Elektroden ab, ohne einander zu hindern.With film recordings with 1000 recordings per second it has been found that that well-flowing and flat weld beads with only a few spatters are obtained, when, as shown in Fig. 5, the electrodes 8 and 9 are so far apart lie that the recesses 11 and 12 in the liquid metal 13 under the welding arcs 14 and 15, which depressions are created by the cathode dot printing, by a Dam 16 made of liquid weld metal are separated from each other. Melt in this position remove the electrodes without interfering with each other.

Wenn dagegen der ElektrodenabstandM1M2 so kurz ist, daß sich eine gemeinsame Vertiefung 17 (Fig. 6) unter den Elektroden bildet, so ergibt sich eine Tropfenabspaltung zur Mitte hin zwischen den Elektroden, bei der häufig gemeinsam sehr große Schweißmetalltropfen gebildet werden, die längere Zeit hängenbleiben, wodurch ein regelmäßiger und gerichteter Tropfenübergang ausgeschlossen ist.On the other hand, if the electrode spacing M1M2 is so short that a common recess 17 (Fig. 6) forms under the electrodes, this results in a Droplet separation towards the middle between the electrodes, often common very large weld metal droplets are formed which stick for a long time, whereby a regular and directed drop transfer is excluded.

Im Vergleich zu zwei gesonderten Mundstücken mit einem kreisförmigen Mündungsquerschnitt hat der Rand des Gehäuses 10 (s. Fig. 3) einen geringeren Flächeninhalt, an dem Spritzer haften können, und der C02 Verbrauch ist um einen Prozentsatz verringert, der proportional dem Flächeninhalt x-2y in Fig. 3 ist. Im Grenzfall nach Fig. 4, bei dem X=0 ist, ist der Querschnitt der Düse im Vergleich zu derjenigen zweier gesonderter Düsen mit je einem Querschnitt gleich dem Kreis C1 bzw. C2 zwar um 149/o vergrößert und somit die lineare Geschwindigkeit des aus dem Mundstück ausströmenden C02 Gases um etwa 149/o niedriger, aber der gesamte Gasschutz wird verbessert, weil auf der Linie A-B (Fig. 4) kein Schutz vor der Luft erforderlich ist. -Infolgedessen genügt mit Rücksicht auf diesen Faktor eine um 259/a geringere C02 Menge, so daß insgesamt - noch 25 - 14 = 119/o weniger C 02 verbraucht werden müssen.Compared to two separate mouthpieces with a circular mouth cross-section, the edge of the housing 10 (see Fig. 3) has a smaller surface area to which splashes can adhere, and the CO2 consumption is reduced by a percentage which is proportional to the surface area x-2y in Fig. 3 is. In the borderline case according to FIG. 4, in which X = 0, the cross section of the nozzle is increased by 149 / o compared to that of two separate nozzles, each with a cross section equal to the circle C1 or C2, and thus the linear speed of the off C02 gas flowing out of the mouthpiece is about 149 / o lower, but the overall gas protection is improved because no protection from the air is required on the line AB (Fig. 4). - As a result, taking this factor into account, a 259 / a less C02 amount is sufficient, so that a total of - 25-14 = 119/0 less C02 have to be consumed.

Es ist leichter, die Düse nach Fig. 4 (und auch nach Fig. 3) rein zu halten, weil zwischenliegende Wände, wie sie bei zwei Düsen vorhanden sind, fortfallen und die Wände der Doppeldüse bei A und B weiter vom@Schweißbogen entfernt sind. Ausführungsbeispiele 1. Zwei unbearbeitete 16 mm dicke Platten aus Flußstahl wurden geheftet und in der Weise der Fig.1 verschweißt. Die Schweißgeschwindigkeit betrug 1,50 m/Min.; die beiden Drähte hatten einen Durchmesser von 2 mm; es wurde mit der Gleichstromplusklemme an den Elektroden geschweißt. Die Stromstärke war 2 - 600 A und die Bogenspannung 36 V. Die CO 2 Zufuhr zum gemeinsamen Mundstück betrug 301/Min.; der Abstand zwischen den beiden Elektroden war 12 mm. Nachdem die erste Schweißraupe gelegt worden war, wurde das Werkstück gewendet und dann in der gleichen Weise die zweite Schweißraupe gelegt. Die Oberfläche dieser Schweißraupen erwies sich als wenig konvex und gut ausgeflossen; die Durchschweißung war vollständig.It is easier to keep the nozzle according to FIG. 4 (and also according to FIG. 3) clean, because intermediate walls, as are present with two nozzles, are omitted and the walls of the double nozzle at A and B are further away from the welding arc . EXEMPLARY EMBODIMENTS 1. Two unprocessed 16 mm thick plates made of mild steel were stapled and welded in the manner shown in FIG. The welding speed was 1.50 m / min .; the two wires were 2 mm in diameter; it was welded to the electrodes with the DC positive clamp. The current intensity was 2-600 A and the arc voltage 36 V. The CO 2 supply to the common mouthpiece was 301 / min .; the distance between the two electrodes was 12 mm. After the first weld bead had been laid, the workpiece was turned over and then the second weld bead was laid in the same way. The surface of these weld beads turned out to be less convex and well flowing; the penetration was complete.

Wurde der gleiche Versuch mit nur einer Elektrode in Einzeldüse wiederholt, so stellte sich heraus; daß bei einer Schweißgeschwindigkeit von 0,75 m/Min. die Oberfläche der Schweißraupen konvexer und weniger schön war.If the same experiment was repeated with only one electrode in a single nozzle, so it turned out; that at a welding speed of 0.75 m / min. the The surface of the weld beads was more convex and less beautiful.

2. Zwei 13 mm dicke Flußstahlplatten wurden senkrecht zueinander befestigt und dann in Wannenlage mit Hilfe der C02-Doppeldüse verschweißt. Die beiden Drähte hatten einen Durchmesser von 1,6 mm, die Stromstärke war 2 - 550 A und die Bogenspannung 39 V. Die Kohlensäurezufuhr war 301/Min. Die Schweißgeschwindigkeit ließ sich innerhalb weiter Grenzen ändern, z. B. zwischen 0,5 und 1,5 m/Min. Die erhaltenen Nahthöhen schwankten dabei zwischen 10 und 5 mm. In sämtlichen Fällen ergab sich eine einwandfreie, gut ausgeflossene Schweißraupe mit positivem Wurzeleinbrand. Mit Hilfe des Einzelbrenners mit der halben Schweißgeschwindigkeit ließ sich dagegen kein guter Erfolg erzielen.2. Two 13 mm thick mild steel plates were attached perpendicular to each other and then welded in the tub position with the help of the C02 double nozzle. The two wires had a diameter of 1.6 mm, the amperage was 2 - 550 A and the arc voltage 39 V. The carbonation rate was 301 / min. The welding speed was within continue to change boundaries, e.g. B. between 0.5 and 1.5 m / min. The obtained seam heights fluctuated between 10 and 5 mm. In all cases there was a perfect, well drained weld bead with positive root penetration. With the help of the single burner on the other hand, no good success could be achieved with half the welding speed.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Process for gas shielded arc welding with two melting wire electrodes guided one behind the other in the direction of vision and with C02 as protective gas, in which the two electrodes are connected to separate direct current sources lie and the common protective gas nozzle has an inner opening outline that from a circle around the electrode axis as the center point and the common tangent is composed, characterized in that the depressions (11, 12) in the melt pool, which form under the two arcs (14, 15) through a dam (16) liquid welding material remain separated by the fact that the two electrodes (8, 9) at a center distance of at least half and at most can be arranged in a manner known per se of the simple nozzle opening width (2R).

2. The method according to claim 1, characterized in that with an electrode wire diameter from 1.5 to 2 mm the distance between the electrode axes (8, 9) is 8 to 15 mm a nozzle opening width of about 7.5 mm. Considered publications: German Patent Nos. 1032 863, 934 297; German interpretative document No. 1007 448.