DE1219607B

DE1219607B - Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen unter Schutzgas beim induktiven Hochfrequenz-Schweissen, vorzugsweise von Rohren aus hochlegiertem Werkstoff

Info

Publication number: DE1219607B
Application number: DEM64728A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Gorissen
Original assignee: Mannesmann Meer AG
Current assignee: Mannesmann Meer AG
Priority date: 1965-04-01
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1966-06-23
Also published as: SE329940B

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen unter Schutzgas beim induktiven Hochfrequenz-Schweißen, vorzugsweise von Rohren aus hochlegiertem Werkstoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schweißen unter Schutzgas, wobei der Gasstrom beim induktiven Hochfrequenz-Schweißen von Rohren einen Kreislauf beschreibt und druckmäßig regulierbar ist, so daß er eine ganz bestimmte Richtung und einen ganz bestimmten Raum einnimmt und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim Hochfrequenz-Schweißen wird bekanntlich mit einer sehr schmalen, jedoch hocherhitzten Erwärmungszone gearbeitet, wobei erfahrungsgemäß durch äußere Einflüsse metallurgische Veränderungen des Werkstoffes, wenn auch nur in sehr begrenztem Bereich, möglich sind.
Unzulässige Folgeerscheinungen jedoch werden vor allem bei hochlegierten und nichtrostenden Stählen aus dem Schweißnahtgefüge beobachtet.
Die Ursache derartiger nachteiliger Beeinflussungen sieht man bekanntlich unter anderem in der Wechselwirkung zwischen dem hocherhitzten Werkstoff und der ihn umgebenden atmosphärischen Luft.
Es ist daher naheliegend, auch beim induktiven Hochfrequenz-Schweißen von Rohren an der Schweißstelle mit Schutzgas zu arbeiten, so daß der atmosphärische Einfluß weitgehend ausgeschaltet wird.
Maßnahmen dazu sind bereits bekanntgeworden, ohne allerdings dabei zu beachten, daß die Bandkanten in einer bestimmten Entfernung vom Schweißpunkt atmosphärisch beeinflußt werden.
So leitete man einen in einem Rohr geführten Gasstrahl in das Innere des Schlitzrohres, wobei eine entsprechende Formgebung der Düse am Zuführungsrohr so ausgebildet ist, daß der Gasstrahl in die Nähe des Schweißpunktes gerichtet wird und diesen in radialer Richtung nach außen führt.
Bemühungen einer anderen Erfindung, eine Oxydation zu vermeiden, lassen bei einer Lichtbogenschweißung den Arbeitsvorgang innerhalb eines gebildeten Schutzraumes vor sich gehen, wobei keinesfalls sicher ist, daß hier die atmosphärische Beeinflussung des Materials völlig ausgeschlossen ist.
Die Praxis aber zeigt, daß das Anblasen der Schweißstelle mit Schutzgas allein kein befriedigendes Ergebnis beim Hochfrequenz-Schweißen von Rohren aus hochlegiertem Werkstoff aufweist.
Um den physikalischen Anforderungen an längsnahtgeschweißten Rohren aus hochlegiertem Werkstoff gerecht zu werden, entsteht die Aufgabe, die Schweißung so durchzuführen, daß bei sparsamstem Verbrauch von Schutzgas nicht nur der Schweißpunkt gegen atmosphärische Einflüsse geschützt wird, sondern auch die vorerwähnten Bandkanten, wobei der Gasstrahl in seiner kinetischen Energie so gesteuert wird, daß in einem an sich bekannten abgegrenzten Raum nicht nur das Eindringen von Luft verhindert, sondern auch das Abströmen von Schutzgas aus dem abgegrenzten Raum vermieden wird.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Schutzgasstrom von der Schutzgaszuführung zu einer Schutzgasabsaugung fließt, wobei durch an sich bekannte Mittel zum Regulieren des Schutzgasdruckes in der Zuführleitung ein solches Druckgefälle erzeugt wird, daß die Leckage auf ein Mindestmaß beschränkt und mittels der Absaugeeinrichtung und an sich bekannter Filter der Schutzgasstrom einen Kreislauf bildet, der einen wesentlichen Verlust von Schutzgas ausschließt.
Die sonst durch die sich steigernde Temperatur vor dem Schweißpunkt einsetzende Werkstoffveränderung durch die Luft ist somit ausgeschaltet, so daß eine der Ursachen der ungünstigen Werkstoffbeeiflussung zumindest auf ein Minimum eingeschränkt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Einrichtung verwendet, die beispielsweise mit einem Blockinduktor nach Patentanmeldung M 57178 verbunden ist, wobei man ein inneres und äußeres Werkzeug anordnet, die bis in die Nähe des Schweißpunktes reichen und zusammen eine seitlich offene Höhlung bilden, in der sich die V-förmig zulaufenden Bandkanten bewegen.
Durch eine besondere Zuleitung zum inneren Werkzeug gelangt das Schutzgas unter bestimmtem Druck in die Höhlung und füllt sie unter Fortblasen der atmosphärischen Luft aus, wobei in der Nähe des Schweißpunktes an der inneren Werkzeugschale eine Art Labyrinthnut angebracht ist. Gegenüber der Labyrinthnut an der Schale des äußeren Werkzeuges werden durch einen besonderen Abzugkanal die Gase abgesaugt, um sie, beispielsweise durch Filterung gereinigt, der Gaszuleitung wieder' zuzuführen.
Dä die Temperatur der Schlitzkanten mit Annäherung an den Schweißpunkt steigt, erfolgt der »Anblas-Prozeß« bereits, bevor der Werkstoff kritische Temperaturen erreicht, so. daß die Schlitzkanten im sich verengenden Spalt an ihrer Oberfläche mit Schutzgas gespült und von mitgerissenen Bestandteilen der Luft befreit werden.
Die A b b. 1 bis 3 zeigen die Vorrichtung in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise an einem Beispiel, wobei A b b. 1 einen Längsschnitt durch Rohr und Vorrichtung, A b b. 2 einen Querschnitt durch Rohr und Vorrichtung und A b b. 3 ein Beispiel der Schutzgasversorgung darstellen.
An Hand dieser Abbildungen wird das Anwendungsbeispiel näher erläutert: Das Schlitzrohr bzw. Rohr 1 durchläuft den Blockinduktor 2. Die aufeinander zulaufenden Schlitzkanten 3 berühren sich am Schweißpunkt 4. Mit dem Blockinduktor 2 bildet das Außenwerkzeug 5 eine Einheit aus beispielsweise Kunststoff. Das vom Blockinduktor 2 ins Innere des Rohres hineinragende bekannte Führungsmesser 6 zum Offenhalten der Schlitzkanten 3 trägt das Innenwerkzeug 7 und ist außerdem von der Schutzgaszuführleitung 8 durchbrochen. Durch die Schraube 9 und die Schutzgaszuführleitung B ist das leicht auswechselbare Innenwerkzeug 7 befestigt. Das Innenwerkzeug 7 enthält den Schutzgaskanal 10, der in der Mulde 11 endet. Das Außenwerkzeug 5 enthält den Schutzgaskanal 12, der mit der Absaugleitung 13 verbunden ist und in der Mulde 14 endet. An der Begrenzung des Werkzeuges 7 sind in der Nähe des Schweißpunktes 4 innerhalb der Mulde 11 Labyrinthnuten 15 angeordnet.
In nicht dargestellter Form kann das Innenwerkzeug 7 einen beim Hochfrequenz-Schweißen vorteilhaften bekannten Magnetkern tragen.
Um die Schlitzkanten 3 wirksam und vollständig zu umspülen, sind die Werkzeuge 5 und 7 in einer solchen Breite vorgesehen, daß die V-förmig zulaufenden Bandkanten mit entsprechendem Übermaß überdeckt werden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung besteht darin, daß Schutzgas über die Schutzgaszuführleitung 8 und den Schutzgaskanal 10 in die Mulde 11 eintritt und durch den von den Schlitzkanten 3 gebildeten Schweißspalt in die außenliegende Mulde 14, die zusammen eine seitlich offene Höhlung bilden, strömt, um am vorderen Ende der Mulde 14 über den Schutzgaskanal 12 abgesaugt zu werden. Um den Schutzgasverlust möglichst gering zu halten, gelangt das strömende Gas in der Mulde 11 an mehrere Labyrinthnuten 15, die eine Art berührungslose Abdichtung bilden und das Absaugen des Gases ohne atmosphärische Luft ermöglichen.
Zum Absaugen kann beispielsweise eine Pumpe 16 verwendet werden, wobei vorher das Gas über den Filter 17 aus der Absaugeleitung 13 in den Behälter 18 strömt. Von hier aus wird es über das Druckminderventil19 in die Schutzgaszuführleitung 8 und schließlich zum Werkzeug 7 gepreßt. Mit dem Druckminderventil ist der Druck in den Leitungen so einregulierbar, daß nur eine minimale Gasmenge nach außen verlorengeht, die aus der Gasflasche 20 über ein Ventil 21 automatisch ersetzt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Schweißen unter Schutzgas beim induktiven Hqchfrequenz-Schweißen, vorzugsweise von Rohren aus hochlegiertem Werkstoff, mittels gelenkter Schutzgasführung innerhalb abgegrenzter Räume, d a d u r c h ge k e n n -zeichnet, daß der Schutzgasstrom von der Schutzgaszuführleitung zu einer Schutzgasabsaugung fließt, wobei durch an sich bekannte Mittel zum Regulieren des Schutzgasdruckes in der Zuführleitung ein solches Druckgefälle erzeugt wird, daß die Leckage auf ein Mindestmaß beschränkt wird.
2. Verfahren zum Schweißen unter Schutzgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzgasstrom durch dieAbsaugeeinrichtung mittels Pumpe über ein Filter zwecks Reinigung in einen Behälter geleitet wird, von wo aus er über ein Druckminderventil wieder in die Schutzgaszuführleitung gepreßt wird, wobei die minimale Gasmenge, die verlorengeht, aus einer Gasflasche automatisch ersetzt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach .Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigtes Werkzeug, welches so in Längsrichtung quer zur Bewegungsrichtung, des Schweißgutes geteilt ist, daß sich ein inneres und äußeres je mit Leitungsanschlüssen versehenes Werkzeug in bezug auf das zum Schlitzrohr geformte Band ergibt, die beide am Induktor oder besonderen Träger befestigt sind und in ihrer Länge bis vor den Schweißpunkt reichen, die ferner ab Hinterkante Induktor bis zum Schweißpunkt als muldenförmige Schalen ausgebildet sind und in ihrer Breite mit einem übermaß den Rohrschlitz überdecken und die an ihren Enden in der Nähe des Schweißpunktes labyrinthartige Nuten besitzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1051529, 1301545.