DE1208433B

DE1208433B - Verfahren zum verdeckten Lichtbogenschweissen von horizontalen Kehlnaehten

Info

Publication number: DE1208433B
Application number: DEP31418A
Authority: DE
Inventors: Carl-Eric Linnander
Original assignee: Pullmax AB
Current assignee: Pullmax AB
Priority date: 1962-03-27
Filing date: 1963-03-22
Publication date: 1966-01-05
Also published as: US3171944A

Description

Verfahren zum verdeckten Lichtbogenschweißen von horizontalen Kehlnähten Größere Kehlnähte werden bekanntlich am leichtesten in Wannenlage geschweißt. In vielen Fällen kann jedoch ein Schweißen in dieser Lage nicht verwirklicht werden. Die Schweißnaht wird dann aus zwei oder mehr aufeinander angebrachten horizontalen Schweißraupen zusammengesetzt, wobei jede Raupe vor Aufbringung der nächsten von der Schlacke befreit wird. Für dieses Verfahren wird sehr viel Zeit benötigt, und darüber hinaus sind einige technische Nachteile damit verbunden, vor allem bewirken Schrumpfungen des Schweißmetalls, die sich für iede Schweißraupe wiederholen, beachtliche Deformationen und Schrumpfspannungen in den Werkstücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Schweißen horizontaler Kehlnähte mittels des Lichtbogenschweißens verfügbar zu machen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Kombination der folgenden, einzeln an sich bekannten Merkmale gekennzeichnet: a) Die Schweißnaht wird aus mehreren Schweißraupen zusammengesetzt, von denen die erste ausschließlich oder hauptsächlich auf dem horizontalen Werkstück und die folgende oder die folgenden in der Weise aufgebracht werden, daß sie die Ecke zwischen der ersten Raupe und dem vertikalen Werkstück ausfüllen; b) die Schweißung wird in einem Arbeitsgang mit Hilfe von zwei oder mehr gleichzeitig arbeitenden Elektroden durchgeführt, die hintereinander bewe-ut werden, wobei die-Schlacke auf der Schweißraupe verbleibt, bis alle Elektroden vorbeigeführt sind: c) der Abstand der Elektroden wird so eingestellt, daß das durch eine vorangegangene Elektrode aufgebrachte Metall vollständig oder fast vollständig verfestigt, aber noch glühend ist, wenn die folgende Elektrode beginnt, darauf einzuwirken.
Durch dieses Verfahren wird es möglich, die Schweißung in einem Arbeitsgang mit einer Geschwindigkeit von 1 oder 2 m Schweißnahtlänge pro Minute und einer minimalen Deformation des ,geschweißten Gegenstandes durchzuführen. Die Schweißnaht hat gute mechanische Eigenschaften und zeigt keine Neigung zu Schweißrissen oder Gaseinschlüssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich für dickere Kehlnähte bestimmt (mit einer Dicke der Schweißnaht von mehr als 5,5 mm), die beim Schweißen in horizontaler Lage niemals mit einer Schweißraupe allein ausgeführt werden können. In einigen Fällen kann das Verfahren jedoch auch bei kleineren Kehlnähten verwendet werden (Dicke der Schweißnaht 5,5 mm oder weniger), weil damit eine größere Schweißgeschwindigkeit möglich ist als mit einer einzelnen Schweißraupe.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden. Es zeigt F i g.1 die Lage der Elektroden mit Bezug aufeinander und zum Werkstück bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, F i g. 1 a die Einrichtung nach F i g. 1 von der Rückseite her gesehen (d. h. von dem Ende, an dem die Schweißung beginnt) und F i g. 2 und 3 Beispiele für Querschnitte von Kehlnähten, die aus zwei bzw. drei Schweißraupen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammengesetzt sind.
Die beiden mit 1 und 2 bezeichneten Elektroden werden mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung vom Betrachter weg und mit konstantem Abstand voneinander bewegt. Die Elektroden mit den dazugehörigen Einrichtungen für den Nachschub und die Stromversorgung können z. B. auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sein, der am Werkstück entlang vorgeschoben wird. Es ist ebenso möglich, die Elektroden stationär anzuordnen und die Werkstücke daran vorbeizubewegen. Die Elektroden werden in bekannter Weise auf das Werkstück zugeführt, und zwar jede mit einer eigenen automatischen Vorschubvorrichtung, die entweder auf eine konstante Vorschubrate oder konstante Bogenspannung regelnd ausgebildet sein kann. Die voreilende Elektrode wird auf einen Punkt auf der horizontalen Platte 3 gerichtet, der einen solchen Abstand von der vertikalen Platte 4 hat, daß die durch die Elektrode gebildete Schweißraupe ausschließlich oder hauptsächlich die horizontale Platte 3 berührt (vgl. F i g. 2). Die nacheilende Elektrode 2 wird auf einen Punkt auf oder in der Nähe der Kante oder Ecke 5 gerichtet und wird, wie am besten aus F i g. 1a zu erkennen ist, unter einem größeren Winkel gegenüber der Vertikalen gehalten als die voreilende Elektrode, damit das Schweißmetall von dieser Elektrode in der Ecke zwischen der ersten Schweißraupe und der vertikalen Platte niedergeschlagen wird.
Die Elektroden können an zwei getrennte Schweißstromquellen oder an ein und dieselbe Quelle angeschlossen werden. Im lezteren Fall soll die Klemmenspannung der Stromquelle im wesentlichen unabhängig von der Strombelastung sein, damit eine unerwünschte Kopplung zwischen den Schweißstromkreisen vermieden wird. Vorzugsweise werden die Elektroden jede einzeln von einer Gleichstromquelle gespeist, wobei die voreilende Elektrode 1 an den positiven Polen und die nacheilende Elektrode 2 an den negativen Polen angeschlossen ist.
Tatsächlich wird es durch diese Anordnung einfacher, die Balance zwischen der Eindringtiefe und dem Schmelzen für beide Elektroden einzustellen, die zur Erzielung einer gleichmäßigen Schweißung mit guter Haftung am Grundmaterial erforderlich ist. Aus dem gleichen Grunde ist es auch ratsam, die Stromstärke für die nacheilende Elektrode etwas niedriger zu wählen als die für die voreilende. Als Regel kann angegeben werden, daß die Stromstärke für die nacheilende Elektrode ungefähr 85 °/o der Stromstärke der voreilenden Elektrode beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen beide oder alle Schweißzonen der Elektroden mit einer Pulverschicht von einer solchen Dicke bedeckt werden, daß deren oberste Schicht ungeschmolzen bleibt, entsprechend dem Prinzip des verdeckten Lichtbogenschweißens. Es kann deshalb zweckmäßig oder notwendig sein, einen Pulvervorrat nicht nur vor der voreilenden Elektrode, sondern auch zwischen den Elektroden vorzusehen.
Als Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Methode können die folgenden Daten angegeben werden. Diese wurden bei Herstellung einer Kehlnaht gemäß F i g. 1 und 2 mit einer Schweißnahtdicke von 8 mm (Plattendicke 20 mm) angewandt. Die Schweißgeschwindigkeit war 1 m/Min. Beide Elektroden bestanden aus 4-mm-Stahldraht.

Elektrode Strom- Bogen- polar!- Neigung

Nr. stärke spannung tät (Winkel gegenüber

A V der Vertikalen)

1 750 34 Plus 250

2 650 30 Minus 35°

Der Abstand der Elektroden in Längsrichtung der Schweißung betrug 80 mm, entsprach also einem Intervall von etwa 5 Sekunden zwischen den Durchgängen der beiden Elektroden über ein und denselben Punkt des Werkstücks. Unter den gegebenen Umständen reicht dises Intervall aus, um ein Zusammenfließen der Schmelzzonen der einzelnen Elektroden zu verhindern.
Die Erfindung kann auch dann angewandt werden, wenn an Stelle der einzelnen Elektroden, durch die jeweils eine Schweißraupe gebildet wird, Gruppen von wenigstens zwei Elektroden verwendet werden, die auf einen gemeinsamen Schweißpunkt arbeiten. Hierdurch können mehrere Vorteile erzielt werden. Bei größeren Abmessungen und der damit verbundenen größeren elektrischen Leistung können die Arbeitsbedingungen leichter kontrolliert werden, wenn die Leistung oder der Strom für jede Schweißzone zwischen mehreren Elektroden aufgeteilt wird. Das gilt insbesondere für die voreilende Schweißzone, in der die meiste elektrische Leistung verbraucht wird.
Darüber hinaus ergeben sich bessere Möglichkeiten, das niedergeschlagene Metall in der gewünschten Weise zu verteilen. Bei Verwendung mehrerer zusammenarbeitender Elektroden pro Schweißstelle ergeben sich ferner spezielle Möglichkeiten, das Verhältnis zwischen dem der Schmelzzone zugeführten Teil der Leistung und dem zum Schmelzen der Elektroden verbrauchten Teil und damit das Verhältnis zwischen der Eindringfläche und der Schweißraupenfläche einzustellen (vgl. zum Beispiel die schwedische Patentschrift 128 913).

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum automatischen verdeckten Lichtbogenschweißen von horizontalen Kehlnähten, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Schritte: a) Die Schweißnaht wird aus mehreren Schweißraupen zusammengesetzt, von denen die erste ausschließlich oder hauptsächlich auf dem horizontalen Werkstück (3) und die folgende oder die folgenden in der Weise aufgebracht werden, daß sie die Ecke zwischen der ersten Raupe und dem vertikalen Werkstück (4) ausfüllen; b) die Schweißung wird in einem Arbeitsgang mit Hilfe von zwei oder mehr gleichzeitig arbeitenden Elektroden (1, 2) durchgeführt, die hintereinander bewegt werden, wobei die Schlacke auf der Schweißraupe verbleibt, bis alle Elektroden vorbeigeführt sind; c) der Abstand der Elektroden wird so eingestellt, daß das durch eine vorangegangene Elektrode aufgebrachte Metall vollständig oder fast vollständig verfestigt, aber noch glühend ist, wenn die folgende Elektrode beginnt, darauf einzuwirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden so eingestellt wird, daß der Bogen einer folgenden Elektrode auf die noch nicht verfestigte Schlacke der vorangegangenen Schweißzone trifft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die führende Elektrode mit positiver Polarität schweißt und die folgende Elektrode bzw. die folgenden Elektroden mit negativer Polarität.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheilende Elektrode mit einer Stromstärke in Höhe von 850/, der Stromstärke der unmittelbar vorangehenden Elektrode arbeitet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von wenigstens zwei auf eine gemeinsame Schweißzone arbeitenden Elektroden an Stelle von wenigstens einer der voneinander entfernten und gemeinsam bewegten Elektroden verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: E. O. P a t o n, Automatische Lichtbogenschweißung, Halle (Saale), 1958, S. 72, 217.