-
Verfahren zum Senkrecht-Lichtbogenschweißen unter Schutzgas unter
Verwendung von Gleitschuhen und Gleitschuh zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Senkrecht-Lichtbogenschweißen unter Schutzgas unter Verwendung
von Gleitschuhen, durch die das Schutzgas in den Schweißspalt eingeblasen wird,
und einen Gleitschuh zur Ausführung des Verfahrens.
-
Beim maschinellen Senkrechtschweißen unter Schutzgas wird der Schweißspalt
seitlich durch Gleitschuhe geschlossen. Durch diese Gleitschuhe wird das Schutzgas
in den Schweißspalt geblasen und soll dort die Lichtbogenzone und die Schmelze vor
Luftzutritt schützen. Die Abmessungen des Gleitschuhes und insbesondere die Lage
der Bohrung für den Schutzgasaustritt im Gleitschuh sind von entscheidender Bedeutung
für den fehlerfreien Ablauf des Schweißvorganges.
-
Nun ist es zum einen von Vorteil für die Reinheit des Schutzgases
in der Lichtbogenzone, daß die Bohrung im Gleitschuh möglichst tief unterhalb der
Oberkante des Gleitschuhes liegt. Wird der Abstand zwischen Oberkante-Gleitschuh
und Bohrung zu gering, so besteht ab einer kritischen Blechdicke die Gefahr, daß
infolge einer Injektorwirkung Luft mit in den Schweißspalt gesogen wird und dort
zur Verunreinigung des Schutzgases führt.
-
Zum anderen macht eine zu tief liegende Bohrung das Schweißen unmöglich,
da dann die Elektrode über eine zu große freie Länge geführt wird vom Verlassen
der Drahtzuführung bis zum Lichtbogen. Mit größer werdendem Drahtende wächst die
Möglichkeit des Rührens der Elektrode im Schweißspalt, was wiederum zur Folge haben
kann, daß der Michtbogen die Gleitschuhe berührt und dadurch zerstört.
-
Es hat sich herausgestellt, daß der maximale Abstand zwischen Gleitschuhoberkante
und Schmelzbadoberfläche etwa 40 mm betragen sollte, wenn man die Elektrode sicher
im Schweißspalt führen will. Dieses hat wiederum zur Folge, daß die Schutzgasbohrung
im Gleitschuh zu dicht an die Oberkante des Schuhes gelegt werden muß, da der Abstand
zwischen Schmelzbadniveau und Unterkante der Schutzgasbohrung erfahrungsgemäß etwa
15 mm nicht unterschreiten soll, um sicherzustellen, daß die Schmelze nicht in die
Bohrung gelangt. Beim Einströmen des Schutzgases in den Schweißspalt wird dann von
einer kritischen Blechdicke an aufwärts sehr leicht Luft mit über die Oberkante
des Gleitschuhes in den Schweißspalt hineingesogen (Fig. 1).
-
Diese Injektorwirkung wird noch verstärkt, wenn man aus dem oberhalb
der Bohrung liegenden Teil des Gleitschuhes das Gleitschuhmaterial unter 45° entfernt,
um hierdurch den Spritzern die Möglichkeit zu nehmen, in die Gasbohrung hineinzufliegen
und diese zu verstopfen (Fig. 2).
-
Diese Nachteile werden nach der Erfindung vermieden, und es wird auch
oberhalb der kritischen Blechdicke ein sicherer Gasschutz gewährleistet.
-
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß an jedem Gleitschuh
zwei getrennte Schutzgasströme in waagerechter Ebene unter einem Winkel gegeneinander
geführt werden, derart, daß der gesamte Schutzgasstrom sich von einer waagerechten
Komponente, die in den Schweißspalt gerichtet ist, bis zu einer senkrechten, nach
oben gerichteten Komponente, die parallel zur Werkstückoberfläche und zur Längsrichtung
des Schweißspaltes verläuft, erstreckt.
-
Vorzugsweise weist hierzu nach der Erfindung der Gleitschuh am oberen
Ende in einer Aussparung an seiner Innenseite zwei einander gegen und quer zur Längsachse
des Schweißspaltes liegende Austrittsöffnungen für das Schutzgas auf. Hierbei sind
nach der Erfindung vorteilhafterweise in der oberen Aussparung, in die die Schutzgaszuführungen
münden, sich schneidende, geneigte Führungsflächen (Keil) für die Schutzgasströme
angeordnet, deren Scheitel gegen den Schweißspalt gerichtet ist und parallel zu
dessen Längsrichtung verläuft.
-
Durch das Verfahren und die Gleitschuhausbildung nach der Erfindnug
erfolgt die ohnehin auftretende Verwirbelung des Schutzgases mit der Luft an einer
Stelle, von der aus das Luft-Gas-Gemisch nicht mehr in die Lichtbogenzone gelangen
kann, und zwar
findet die Injektorwirkung und Verwirbelung an der
Grenzfläche zwischen Luft-Schutzgas bei der vertikalen Komponente des Schutzgasstromes
statt, die parallel zum Schweißspalt aufwärts gerichtet ist. Das Luft-Schutzgas-Gemisch
gelangt somit nicht in den Schweißspalt, sondern bewegt sich in einer zum Schmelzbad
entgegengesetzten Richtung. Das in den Schweißspalt hineinströmende Schutzgas bleibt
rein erhalten.
-
Während des Schweißens besteht die Gefahr, daß bei einem geringfügigen
Abheben des Gleitschuhes von der Werkstückoberfläche durch den dadurch auftretenden
geringen Spalt zwischen Werkstüekoberfläche und Gleitschuhoberfläche Luft in den
Schweißspalt gelangt.
-
Um dies zu vermeiden, wird nach der Erfindung an den Auflageflächen
des Gleitschuhes bzw. der Gleitschuhe seitlich von dem Schweißspalt ebenfalls Schutzgas
aufgeblasen.
-
Zu diesem Zwecke ist der Gleitschuh erfindungsgemäß seitlich an seiner
Auflagefläche in seiner Längsrichtung parallel zum Schweißspalt mit zwei Reihen
von Austrittsöffnungen für das Schutzgas versehen. Vorzugsweise liegen nach der
Erfindung diese zusätzlichen Austrittsöffnungen für das Schutzgas in seitlichen
Auskehlungen der Auflageflächen der Gleitschuhe. Sollte beim Abheben des Gleitschuhes
durch einen auftretenden Spalt Gas zwischen Gleitschuh und Werkstückoberfläche gelangen,
so ist dieses das Schutzgas.
-
In der Zeichnung ist ein Gleitschuh und die Anordnung von Gleitschuhen
nach der Erfindung an einem Schweißspalt beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt
Fig.3 eine raumbildliche Ansicht eines Gleitschuhes mit dem Strömungsverlauf des
Schutzgases, Fig. 4, 5, 6 die Anordnung von zwei Gleitschuhen bei zwei durch Senkrechtschweißen
zu verbindenden Werkstücken, und zwar Fig. 4 in einem senkrechten Schnitt nach Linie
4-4 der Abb. 5, Fig. 5 in einem waagerechten Schnitt in Höhe der oberen Schutzgaszuführung
in den Gleitschuh, Fig. 6 in einem waagerechten Schnitt in Höhe der seitlichen Schutzzuführungen.
-
In den Figuren bezeichnet a die zu verschweißenden Werkstücke, b den
Schweißspalt zwischen dieser., c das Schweißbad, cl die Schweißnaht, d die Elektrode.
Zu beiden Seiten des Schweißspaltes sind die Gleitschuhe e angeordnet, die an der
Innenseite eine der Überhöhung der Schweißnaht dienendeAusnehmungf haben, an die
sich seitlich die Auflageflächen g anschließen, die an den senkrechten Außenseiten
Auskehlungen h aufweisen.
-
In den Seitenteilen des Gleitschuhes sind zwei senkrechte; parallel
zur Auflagefläche des Schuhes und zur Aussparung f für die Bildung der Nahtüberhöhung
verlaufende Schutzgaszuführungskanäle i vorgesehen, die unten durch kurze Kanäle
k an die Schutzgaszuführungen l angeschlossen sind. An das obere Ende dieser Kanäle
i schließen sich die waagerechten Querkanäle m an, die in einer Aussparung
n
am oberen Ende des Gleitschuhes an dessen Innenseite münden. In der Aussparung
n ist der Keil o angeordnet, der von zwei geneigten, sich schneidenden Führungsflächen
gebildet wird und dessen Scheitel gegen den Schweißspalt gerichtet ist sowie parallel
zu dessen Längsrichtung verläuft. Die Querkanäle m verlaufen etwa in Richtung der
Führungsflächen des Keiles.
-
Der Strömungsverlauf des Schutzgases an der oberen Aussparung der
Gleitschuhe sowie die Injektorwirkung auf die Luft sind in kräftigen dunklen Linien
mit Pfeilen angedeutet.
-
Von den senkrechten Kanälen i erstrecken sich kurze, waagerechte Abzweigkanäle
p zu den Auskehlungen h an der Auflagefläche des Gleitschuhes, durch die Schutzgas
auf die Werkstücke aufgeblasen wird.