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Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen, insbesondere
Auftragsschweißen, bei dem Schweißgut durch Schmelzen mindestens einer Schweißelektrode
aufgetragen wird Gegenstand des Zusatzpatentes 1192 345 ist ein Verfahren zum elektrischen
Lichtbogenschweißen, insbesondere Auftragsschweißen, bei dem das Schweißgut durch
Schmelzen mindestens einer Schweißelektrode aufgetragen wird und die Schweißelektroden
und/oder das Werkstück so bewegt werden, .daß die Elektroden in bezug auf die Oberfläche
des Werkstückes eine Hin- und Herbewegung ausführen, deren Amplitude quer zur Schweißnaht
gerichtet ist, bei dem ferner mehrere Schweißnähte derart nebeneinander aufgetragen
werden, daß sich ihre Ränder überlappen, wobei der Kaltdrahtvorschub im überlappungsbereich
der Schweißnähte unterbunden wird.
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Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß Bindefehler im Bereich
der Stoßstelle zweier Schweißnähte vermieden werden, weil die bereits vorhandene,
erkaltete Schweißnaht verstärkt aufgeschmolzen wird, da die Kühlwirkung des Kaltdrahtes
weitgehend entfällt. Ferner wird verhindert, daß der Kaltdraht in die bereits geschweißte
Schweißnaht sticht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das vorstehend beschriebene
Verfahren noch dadurch zu verbessern, daß nicht nur Bindefehler am Schweißnahtübergang
vermieden werden, sondern daß gleichzeitig ein glatter und einbuchtungsfreier Oberflächenübergang
von Schweißnaht zu Schweißnaht erzielt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kaltdrahtvorschub
im Bereich der überlappung an verschiedenen Orten der Pendelamplitude ab- und zugeschaltet
wird. Durch die Phasenverschiebung der Schaltzeitpunkte kann ein glatter Schweißnahtübergang
von der Schweißraupe II zur Schweißraupe I erreicht werden. Insbesondere können
Einbuchtungen oder überhöhungen im Bereich der überlappung X.-X. (s. F i g. 1) vermieden
werden. Mit Vorteil wird der Kaltdrahtvorschub abgeschaltet, kurz bevor der Kaltdraht
die Stoßstelle der Schweißnähte erreicht, während die Zuschaltung des Kaltdrahtvorschubes
im Bereich zwischen dem Pendelumkehrpunkt und der Stoßstelle der Schweißnähte erfolgt.
Durch die Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes kurz bevor der Kaltdraht die Stoßstelle
der Schweißdrähte erreicht, wird die Ansprechverzögerung der Abschaltelemente ausgeglichen.
Dadurch wird sichergestellt, daß das Schweißgut am Raupenübergang verstärkt aufgeschmolzen
wird, so daß Bindefehler mit großer Sicherheit ausgeschaltet werden. Ferner ist
es vorteilhaft, daß die Geschwindigkeit der pendelnden Elektrode während der Abschaltdauer
des Kaltdrahtvorschubes vermindert wird. Durch diesen zusätzlichen Verfahrensschritt
wird die Aufschmelzung des Schweißgutes am Raupenübergang noch verstärkt, weil der
Lichtbogen über dem Raupenübergang länger verweilt als an den Stellen des übrigen
Schweißweges. Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Geschwindigkeit der pendelnden
Elektrode nur während deren Hinbewegung zur bereits geschweißten Schweißnaht im
Bereich der überlappung vermindert wird. Diesem Verfahrensschritt liegt der Gedanke
zugrunde, daß der Zwickel am Schweißnahtübergang durch den Kaltdrahtstop und die
verminderte Schweißgeschwindigkeit auf dem Hinweg ausreichend erwärmt ist, so daß
die zusätzliche Erwärmung durch Verminderung der Schweißgeschwindigkeit bei der
Rückbewegung der Schweißelektrode entfallen kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Grundmaterialabschnitt mit zwei nebeneinandergelegten
und sich überlappenden Schweißraupen; F i g. 2 zeigt eine zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung geeignete Schweißvorrichtung in schematischer Darstellung;
F
i g. 3 bzw. 4 zeigt in der Grund- bzw. Seitenansicht eine Vorrichtung zur Schalterbetätigung
für die Zu- und Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes; F i g. 5 bzw. 6 zeigt in der
Grund- bzw. Seitenansicht eine Ausbildungsmöglichkeit der Scheibe mit kreisförmiger
Nut; F i g. 7 und 8 zeigen Ausbildungsformen federnder Zwischenglieder.
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F i g. 1 zeigt die Aneinanderreihung von zwei Schweißraupen auf einer
Grundplatte P, wobei die neue Schweißraupe II unmittelbar an die alte Schweißraupe
I anstößt (Stoßstelle X1) und diese teilweise überlappt (überlappungsintervall X1-X2)-Dabei
wird bei der Hinbewegung (Pfeil A) der Schweißelektrode der Vorschub des Kaltdrahtes
an der Stelle X, abgeschaltet. Der Grund für das Abschalten des Vorschubes des Kaltdrahtes
an der Stelle Xo und nicht erst an der Stoßstelle X1 ist darin gegeben, daß die
Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes über nicht verzögerungsfreie mechanische bzw.
magnetische Abschaltelemente geschieht und außerdem die alte Schweißraupe I bereits
so weit abgekühlt ist, daß zu ihrem Aufschmelzen ein größerer Wärmeenergiebedarf
notwendig ist. Andererseits ist bei der Rückbewegung (Pfeil B) der Schweißelektrode
die alte Schweißraupe I im überlappungsintervall X1 X2 noch so weit erwärmt, daß
der Wegfall der Kühlwirkung des Kaltdrahtes zur Vermeidung von Bindefehlern nicht
mehr notwendig ist, so daß die Zuschaltung des Kaltdrahtvorschubes an beliebiger
Stelle des überlappungsintervalls X1 X2 möglich ist. Der Zeitpunkt der Zuschaltung
des Kaltdrahtvorschnbes nach der Umkehr der Elektrodenpendelbewegung im überlappungsintervall
X,-X2 ist allein durch die Aufgabenstellung gegeben, eine gleichmäßige hohe Auftragung
des Schweißgutes am Raupenübergang zu erzielen, und daher vorzugsweise zeitlich
phasenverschoben zum Zeitpunkt der Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes möglich.
Zur Verstärkung der Aufschmelzung des Schweißgutes am Raupenübergang ist es von
besonderem Vorteil, wenn gleichzeitig zur Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes eine
Verminderung der Pendelgeschwindigkeit der Elektrode hinzukommt. Dies kann günstigerweise
durch Abflachung des Profils der Herzkurvenscheibe geschehen, wodurch die Pendelgeschwindigkeit
der Elektrode an beliebiger Stelle des Schweißweges für jede gewünschte Dauer vermindert
werden kann. Insbesondere kann durch unsymmetrische Ausbildung der Herzkurvenscheibe
. in bezug auf die Y-Achse des Koordinatensystems XY (F i g. 3) die Verlangsamung
der Elektrodenpendelbewegung nur in einer Richtung bewirkt werden, z. B. nur beim
Auflaufen der pendelnden Elektrode auf die Nachbarraupe (Pfeil A), vornehmlich im
gewünschten Zeitintervall Xo_X2, während der Rücklauf (Pfeil B) der Elektrode mit
urverzögerter Geschwindigkeit erfolgt.
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F i g. 2 zeigt eine Schweißvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung. Dabei wird beim Ausschwenken der Elektrode 1 und des Kaltdrahtes
2 in Richtung des Pfeiles X kurz vor Erreichen der Stoßstelle der Schweißnaht 3
mit der Schweißnaht 4 von der Herzkurvenscheibe 5 bzw. einer in F i g: 5 dargestellten,
auf der Welle 6 des Herzkurvenantriebes angebrachten Scheibe 40 mit i kreisförmiger
Nut 41 und beweglichen Schaltelementen 42, 43, 44 oder einer exzentrisch
auf derselben Welle 6 angebrachten Scheibe 60 (F i g. 4) ein Tast-Schalter 7 geschlossen
und dadurch eine Magnetspule 8 an eine Spannung gelegt. Die Magnetspule 8 zieht
ihren Eisenkern 9 an und hebt dadurch eine der Antriebsrolle 10 gegenüberliegende
Druckrolle 11 vom Kaltdraht 2 ab, so daß dieser nicht mehr transportiert wird. Wenn
sich die Elektrode 1 und der Kaltdraht 2 nach dem Umkehrpunkt über der Schweißnaht
4 in Richtung des Pfeiles Y bewegen, wird im Zeitintervall X,-X. (nach F i g. 1)
der Tastschalter 7 durch die Herzkurvenscheibe 5 und die genutete oder exzentrisch
angebrachte Scheibe 40 bzw. 60 wieder geöffnet, der Strom der Magnetspule 8 unterbrochen
und die Rolle 11 mittels einer Feder 12 gegen den Kaltdraht 2 gedrückt und dieser
wieder transportiert.
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F i g. 3 und 4 zeigen die zur Erzeugung der Elektrodenpendelbewegung
dienende Herzkurvenscheibe 5, die von einer Welle 6 angetrieben wird. über der Welle
6 ist ein Tastschalter 7 angeordnet. Der Tastschalter 7 sitzt auf einer mit zwei
Langlöchern 20 und 21 versehenen Schalterplatte 22, welche parallel zur Y-Achse
der Welle 6 verschiebbar ist, wie mit Pfeil C angedeutet ist. Zur Befestigung der
beweglichen Schalterplatte 22 auf. einer Tragplatte 23 dienen zwei Schrauben 24
und 25. Der Tastschalter 7 ist mit einem Schaltstift 26 versehen, der über die Kontaktstellen
27 und 28 eine in F i g. 2 dargestellte Magnetspule 8 an- eine Spannung legt. Die
Tragplatte 23 ist ebenfalls mit Langlöchern 29 und 30 versehen und auf einem Kreisausschnitt
mit dem Radius r um den Nullpunkt des Koordinatensystems XY drehbar. Zur Befestigung
der Tragplatte 23 in einer beliebigen Lage innerhalb des durch die Langlöcher 29
und 30 vorgegebenen Kreisausschnittes dienen die Schrauben 31 und 32. Als Auflage
für das gesamte System dient eine Grundplatte 33.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Zur Regulierung der Zeitdauer der Zu- und Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes kann
die Schalterplatte 22 parallel zur Y-Achse der Welle 6 auf und ab verschoben werden.
Eine Verschiebung in Richtung auf den Nullpunkt des Koordinatensystems XY hin bewirkt
eine Verlängerung der Abschaltdauer des Kaltdrahtvorschubes; eine. Verschiebung
in Richtung von dem Nullpunkt des Koordinatensystems XY weg bewirkt eine Verkürzung
der Abschaltdauer des Kaltdrahtvorschubes. Durch eine Drehbewegung der Tragplatte
23 auf einem Kreisausschnitt vom Abstand r um den Nullpunkt des Koordinatensystems
XY kann der Zeitpunkt der Zu- und Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes beliebig festgelegt
werden, vorzugsweise so, daß der Kaltdrahtvorschub kurz vor Erreichen der Stoßstelle
X1 der neuen Schweißraupe II mit der alten Schweißraupe I abgeschaltet und im Zeitintervall
zwischen dem Pendelumkehrpunkt X2 und der Stoßstelle Xi wieder zugeschaltet wird.
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F i g. 5 und 6 zeigen die Ausgestaltung der vorzugsweise auf der.
Welle 6 des Herzkurvenantriebes angebrachten Scheibe 40 mit kreisförmiger
Nut 41
und beweglichen Schaltelementen 42, 43, 44. Die kreisförmige Nut 41
ist vorzugsweise als Schwalben-Schwanznut ausgeführt. Die Schaltelemente 42 und
43 sind durch Madenschrauben oder ähnliche Befestigungselemente an beliebiger Stelle
in der Schwalbenschwanznut zu befestigen. Durch ein auf den Schaltelementen 42 und
43 befestigtes Stahlband 44 wird über den Schaltstift 26 des Tastschalters 7 die
in
F i g. 2 dargestellte Magnetspule 8 an eine Spannung gelegt.
Die Zeitdauer der Zu- und Abschaltung des Kaltdrahtvorschubes kann durch Vergrößerung
oder Verkleinerung des Winkels a, d. h. durch beliebige Abstandsänderung der Schaltelemente
42 und 43 zueinander, verändert werden. An Stelle der zwei Schaltelemente 42 und
43 und des Stahlbandes 44 kann der Schaltstift 26 auch durch ein einziges, hier
nicht dargestelltes Schaltelement betätigt werden. Will man dabei aber die Zeitdauer
der Zu- und Abschaltung des Kaltdralitvorschubes verändern, so ist dieses Schaltelement
gegen ein in der Umfangsrichtung der Scheibe 40 entsprechend breiteres oder schmäleres
Schaltelement zu ersetzen. Von besonderem Vorteil ist es, daß durch die verschiebbare
Befestigung der Schaltelemente 42 und 43 über den gesamten Umfang der Scheibe 40
jede Stelle des Schweißweges als Zu- und Abschaltort für den Kaltdrahtvorschub gewählt
werden kann. Dadurch wird es ermöglicht, an beiden Raupenflanken einer festliegenden
Schweißraupe eine neue Schweißraupe anzufügen, die die festliegende Schweißraupe
überlappt.
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F i g. 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele dafür, wie durch ein federndes
Zwischenglied der durch die Herzkurvenscheibe 5 bzw. die exzentrische Scheibe 60
ausgelöste Hub dem Schaltweg des Schaltstiftes 26 angepaßt werden kann. In einem
Zylinder 50 befinden sich zwei parallel zur Y-Achse der Welle 6 auf und ab bewegliche
Kolben 51 und 52. Zwischen den Kolben 51 und 52 befindet sich ein Kraftspeicher,
vorzugsweise eine Feder 53. Zur Übertragung des Hubes der Herzkurvenscheibe 5 auf
den Kolben 51 ist an diesem eine Rolle 54 auf einer Welle 55 beweglich angeordnet.
Durch den Kraftspeicher wird bei der angegebenen Vorrichtung nicht der gesamte durch
die Rotation der Herzkurvenscheibe 5 oder die exzentrisch angeordnete Scheibe 60
bedingte Hub der Kolben 51 und 52 auf den Schaltstift 26 übertragen, sondern ein
Teil des Hubes wird durch die Feder 53 aufgenommen. In ähnlicher Weise wie durch
die Feder 53 in F i g. 7 wird in F i g. 8 durch die an einer Welle 56 befestigte
Blattfeder 57 ein Teil des durch die Rotation der Herzkurvenscheibe 5 bzw. der exzentrisch
angeordneten Scheibe 60 bedingten Hubes aufgenommen und nur der nach der Formänderung
der Blattfeder 57 verbleibende restliche Hub auf den Schaltstift 26 übertragen.