DE1540760A1

DE1540760A1 - Method and device for arc welding sheet metal

Info

Publication number: DE1540760A1
Application number: DE19641540760
Authority: DE
Inventors: Haal Heinrich
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1964-02-18
Filing date: 1964-02-18
Publication date: 1969-07-31
Also published as: CH441543A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen von Blechen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen Lichtbogenschweissen X a Blechen unter Schutzgas mit abschmelzender, automatisch zugeführter Drahtelektrode. Method and device for arc welding metal sheets The invention relates to a method and a device for double-sided arc welding X a Sheets under protective gas with melting, automatically fed wire electrode.

Es ist bekannt, die Qualität der Schweißnaht bei Schweißverbindungen von Blechen dadurch zu verbessern, daß nach der ersten Schweißung eine sogenannte Gegenschweißung auf der Rückseite des Bleches vorgenommen wird. Bei der Handschweißung ist es vielfach üblich, die GegenschweiXung von einem zweiten Schweisser durchführen zu lassen, dessen Schweißstelle sich in Bezug auf die Schweißnaht in einem geeigneten Abstand hinter der Schweißstelle des ersten Schweissers befindet. The quality of the weld seam in welded joints is known to improve sheet metal in that after the first weld a so-called Counter-welding is made on the back of the sheet. When welding by hand it is common practice to have a second welder perform the counter-welding to let whose welding point is suitable in relation to the weld seam Distance behind the welding point of the first welder.

Entsprechende Verfahren sind auch in der automatischen Schweißtechnik, insbesondere für das Lichtbogenschweissen mit sich nicht verbrauchender Elektrode, das sogenannte TIG-Verfahren, bekannt geworden.Corresponding processes are also used in automatic welding technology, especially for arc welding with a non-consuming electrode, the so-called TIG process became known.

Im Gegensatz zu dieser Entwicklung des TIG-Verfahrens ist das Lichtbogenschweissen mit abschmelzender Drahtelektrode, das sogenannte MIG-Verfahren, bisher einen anderen Weg gegangen, Während beim TIG-Verfahren im Zentrum des Lichtbogens Temperaturen zwischen 000 und 4000 0c herrschen, werden beim MIG-Verfahren solche bis zu 10000 °C erreicht. Durch dieses wesentlich größere Wärmeeinbringen fand das MIG-Verfahren vor allem Eingang in die SchweiXtechnik dicker Bleche. Beim Verschweissen dicker Bleche wird im allgemeinen so verfahren, daß - z.B. im Falle einer V-Naht - zunächst von einer Seite des Bleches eine Schweißwurzel aufgebracht wird, auf die anschliessend in mehreren Arbeitsgängen von derselben Blechseite her weitere Lagen zur Ausfüllung der Fuge aufgetragen werden. Die Fuge auf der Rückseite des Bleches wird dann> nachdem sie, wegen der im allgemeinen schlechten Güteeigenschaften der Schweißwurzel, ausgeschliffen oder ausgekreuzt wurde, mit einer Gegenschweissung ausgefüllt. Auch im Falle einer X-Naht sind bei dicken Blechen mehrere entsprechende Arbeitsgänge erforderlich. In contrast to this development of the TIG process is arc welding with a melting wire electrode, the so-called MIG process, has so far been a different one Gone away, During the TIG process, temperatures in the center of the arc between 000 and 4000 0c prevail, in the MIG process these are up to 10,000 ° C reached. The MIG process found its way into this much greater heat input especially entry into the welding technology of thick sheets. Thicker when welded Sheet metal is generally moved in such a way that - e.g. in the case of a V-seam - first a weld root is applied from one side of the sheet metal, onto which subsequently in several work steps from the same side of the sheet further layers for filling applied to the joint. The joint on the back of the sheet is then> after they, because of the generally poor quality properties of the weld root, was ground or crossed out, filled with a counter weld. Even in the case of an X-seam, several corresponding work steps are required for thick sheets necessary.

Bei der weiteren Entwicklung des MIG-Verfahrens in seiner Anwendung auf das Verschweissen von Blechen wurde vor allem versucht, das Verfahren durch geeignete Maßnahmen zu beschleunigen. Aufgrund der Notwendigkeit, vor allem bei dicken Blechen, die Schweißtuge durch mehrere Lagen des Schweißmaterials aufzufüllen, schien es weniger erfolgversprechend zu sein, Schweissung und Gegenschweissung gleichzeitig durchzuführen, als vielmehr zu versuchen, durch Vergrösserung der Abschmelzleistung Arbeitsgänge einzusparen. Im Zuge dieser Entwicklung sind deshalb Verfahren angegeben worden, bei denen einerseits durch Anordnung von Schweißköpfen hintereinander auf derselben Blechseite mehrere Lagen in einem Arbeitsgang aufgebracht werden können, andererseits auch solche, bei denen die Abschmelzleistung erhöht wurde. Alle diese Verfahren hatten zwar einen gewissen Fortschritt zur Folge, sind jedoch vor allem wegen ihres immer noch großen Zeitbedarfes im Hinblick auf die heutigen Anforderungen beim Bau großer technischer Anlagen immer noch unbefriediEend, Der @orliegenden Erfin@ung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anwendung des S@@utzgas@@chtbogenschweissens mit abschmelzender Drahtelek@@ode zu entwick@n, das es ermöglicht, Bleche in beliebiger Lage und, 4insichtlich der Qualität der Schweißnaht, zuverlässig zu verschweissen. In the further development of the MIG process in its application Attempts have been made primarily to use the method on welding sheet metal to accelerate appropriate measures. Because of the need, especially at thick sheet metal, the welding joint through several layers of the welding material to fill up, It seemed less promising to weld and counter-weld at the same time rather than attempting by increasing the deposition rate To save work steps. In the course of this development, methods are therefore specified been, in which on the one hand by the arrangement of welding heads one behind the other several layers can be applied to the same sheet metal side in one operation, on the other hand also those in which the deposition rate has been increased. All these Procedures have resulted in some progress, but are above all else because of their still large time requirements with regard to today's requirements Still unsatisfactory in the construction of large technical systems, The invention is based on the task of a method for using S @@ utzgas @@ arc welding with melting wire elec @@ ode to develop, which makes it possible to cut sheets in any Location and, 4 with regard to the quality of the weld seam, to be welded reliably.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei einander gegenüberstehende Drahtelektroden in einem gemeinsamen Schweißbad abgeschmolzen werden. This object is achieved in that two opposing Wire electrodes are melted in a common weld pool.

Diese neuartige Anwendung des @ogenannten MIG-Verfahrens bringt vor allem beim ferschweissen dicker Bleche einen erheblichen Fortschritt mit sich. Dieser Fortschritt war nicht vorauszusehen, da dle Meinung vorherrschte da3J aufgrund des an sich schon verhältnismässig großen Schweißbades, der Tropfenübergänge sowie des unruhigen Brennens des Lichtbogens eine derartige Anwendung des MIG-Verfahrens zu keinen zufriedenstellenden Schweißverbindungen führen kann. Es zeigte sich aber überraschenderweise, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur Schweißnähte guter Qualität erzielt werden können, sondern daß darüberhinaus wegen der großen Abschmelzleistung, welche eine Verwendung größerer Schweißdrahtdurchmesser ermöglicht, ein einziger Arbeitsgang zum Verschweissen selbst dicker Bleche bis huber 50 mm Stärke ausreicht. This novel application of the @ so-called MIG process puts forward Considerable progress is made with it, especially when welding thick sheet metal. This Progress could not be foreseen, since the prevailing opinion was that of already relatively large sweat pool, the drop transitions and the such an application of the MIG process to restless burning of the arc cannot produce satisfactory welded joints. But it showed Surprisingly, that with the method according to the invention not only welds good quality can be achieved, but that, moreover, because of the large Deposition rate, which enables the use of larger welding wire diameters, a single work step for welding even thick sheets up to 50 mm Strength is sufficient.

Einer der wichtigsten Vorteile der vorliegenden Erfindung ist demnach darin zu sehen, daß mit ihrer Hilfe ein erheblicher Zeitgewinn erzielt werden kann. Dieser Zeitgewinn beruht einerseits auf der Möglichkeit, bisher notwendige weitere Arbeitsgänge zum Auffüllen der Schweißnaht zu vermeiden, andererseits darauf, daß ein Ausschleifen oder Auskreuzen der Schweißnaht vor der Durchführung der Gegenschweissung nicht mehr erforderlich ist. Weiterhin besitzen überraschenderweise die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißnähte, vor allem bei dickeren Blechen, bessere mechaniscne Oütewerte, als sie bisher erreicht werden konnten. Auch die Sicherheit gegen Schweißfehler, wie Kaltschweißungen, Wurzelfehler, Poren und Winkelschrumpfung wird erhöht, während gleichzeitig eine gute Raupenform und eine einwandfreie Nahtoberfläche erzielt werden wannen. Die Durchführung einer Schweißverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bringt außerdem Einsparungen an Energie und Schutzgas mit sich, die vor allem seine Wirtschaftlichkeit unterstreichen. Accordingly, one of the most important advantages of the present invention is to see that with their help a considerable gain in time can be achieved. This gain in time is based on the one hand on the possibility of other previously necessary To avoid operations to fill the weld, on the other hand, on the fact that grinding out or crossing out the weld seam before performing the counter-weld is no longer required. Furthermore, surprisingly have the after welding seams produced according to the invention, especially in the case of thicker sheets, better mechanical output values than could previously be achieved. Also the Security against welding defects such as cold welds, root defects, pores and angular shrinkage is increased while at the same time having a good bead shape and a flawless seam surface can be achieved tubs. The implementation of a welded joint after the method according to the invention also brings savings in energy and protective gas with themselves, which underline its economic efficiency.

Von besonderer Bedeutung ist die Anwendung des erfindungsgemässen Schweißverfahrens auf das Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen. Insbesondere können auch senkrechte Schweißnähte in einem Arbeitsgang und in zufriedenstellender Qualität hergestellt werden. Das große Wärmeeinbringen der zwei, in einem gemeinsamen Schweißbad wirkenden Brenner macht es sogar möglich, senkrechte Nähte von oben nach unten - sogenannte Fallnähte - sicher zu schweissen, was bisher wegen den, bei der hiebei erforderlichen SchweiBges chwindi gke i t leicht au£tretenden Kaltschweissungen nicht möglich war. The application of the invention is of particular importance Welding process on the welding of vertical sheets. In particular can also produce vertical welds in one operation and in a more satisfactory manner Quality are produced. The great warmth of the two, in one common Weld pool acting torch even makes it possible to follow vertical seams from above at the bottom - so-called vertical seams - to be welded safely, which has been done so far because of the With the required welding speed, cold welds easily occur was not possible.

Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die im wesentlichen aus einem Fahrwerk besteht, auf dem die beiden Schweißköpfe so einander gegenüberstehend angebracht sind, daß sich der zu verschweißende Spalt zwischen ihnen befindet. Ein derartiges Fahrwerk ist für das automatische Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen, das beispielsweise im Behälterbau oder im Schiffsbau häufig verlangt wird, von besonderer PcFdeutung. In diesem Fall besitzt dieses Fahrwerk Mittel, die eine Bewegung der Schweißköpfe in beliebiger, vorzugsweise senkrechter oder waagrechter Richtung ermöglichen. Im Gegensatz zu bekannten Schweißautomaten mit einem Schweißkopf, die entweder nur für eine senkrechte oder nur für eine waagrechte Naht verwendet werden können, genügt hier ein einziger Automat für die Herstellung senkrechter und waagrechter Schweißnähte. Die Bewegung der Schweißköpfe erfolgt in diesem Fall durch zwei getrennt, unabhängig voneinander in ihrer Geschwindigkeit stufenlos regelbare und in senkrechter bzw. waagrechter Richtung wirkende Antriebe. Ein für das Schweissen vonungleichmäßigen Spaltbreiten besondere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich durch einen weiteren Antrieb, der eine zur Schweißnaht unter einem beliebig einstellbaren Winkel erfolgende und in der Größe ihrer Auslenkung ebenfalls beliebig einstellbare Pendelbewegung der Schweißköpfe gestattet. Weitere konstruktive Maßnahmen ermöglichen eine Schrägstellung der Schweißköpfe in Bezug auf die Oberfläche der zu verschweissenden Bleiche, sowie eine Versetzung der beiden Schweißstellen gegeneinander in Richtung der Naht. The present invention further includes apparatus for practicing of the procedure, which essentially consists of a landing gear on which the two Welding heads are mounted opposite one another that the to be welded Gap is located between them. Such a landing gear is for the automatic Welding of vertical sheets, for example in container construction or is often required in shipbuilding, of particular PcF interpretation. In this case this undercarriage has means that allow the welding heads to move in any preferably allow vertical or horizontal direction. In contrast to known automatic welding machines with a welding head that are either only for one Vertical or only horizontal seams can be used here a single machine for the production of vertical and horizontal weld seams. The movement of the welding heads is done in this case by two separately, independently speed infinitely variable from each other and in vertical resp. actuators acting in the horizontal direction. One for welding irregular Gap widths a particularly advantageous embodiment of the device results from another drive, one for the weld seam under any adjustable Angle taking place and also arbitrarily adjustable in the size of their deflection Pendulum movement of the welding heads permitted. Enable further constructive measures an inclination of the welding heads in relation to the surface of the welding heads Bleaching, as well as an offset of the two welds against each other in the direction the seam.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können aus dem in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden. Gleiche Teile haben in allen Figuren gleiche Bezugszeichen. Further details of the invention can be found in the drawings schematically illustrated embodiment can be taken. Have the same parts the same reference numerals in all figures.

Es zeigt Figur 1 : eine schematische Darstellung des Verfahrens.FIG. 1 shows a schematic representation of the process.

Figur 2: eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen heim Bau von Behältern mit kreisförmigem QuerschnittJ von oben gesehen. Figure 2: a device according to the invention for welding vertical sheet metal used in the construction of containers with circular Cross-sectionJ seen from above.

Figur 3: dieselbe Vorrichtung, von der Seite gesehen. Figure 3: the same device, seen from the side.

In Figur 1, die das Verfahren schematisch darstellt, sind mit 1 und 2 die beiden Bleche bezeichnet, die miteinander verschweißt werden sollen. Die beiden Schweißköpfe 4 sind so einander gegenüberstehend angeordnet, daß ihre Drahtelektroden 5 in einem gemeinsamen Schweißbad 3 abgeschmolzen werden. Die Stromversorgung erfolgt durch zwei Stromquellen 6 und zwei Steuerungen 7. Es ist Jedoch auch möglich, eine gemeinsame Strom. quelle mit zwei getrennten Steuerungen 7 für die beiden Schweißköpfe 4 zu verwenden. In Figure 1, which shows the method schematically, are with 1 and 2 denotes the two sheets that are to be welded together. The two Welding heads 4 are arranged opposite one another that their wire electrodes 5 are melted in a common weld pool 3. The power is supplied by two power sources 6 and two controls 7. However, it is also possible to have one common electricity. source with two separate controls 7 for the two welding heads 4 to use.

Die ruren 2 und 3 zehen eine vorteilhafte Ausführung einer Vorrichtung zum Verschweissen von senkrecht stehenden, gekrümmten Flächen, die beispielsweise beim Bau von Behältern mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden kann. The ruren 2 and 3 toes an advantageous embodiment of a device for welding vertical, curved surfaces, for example can be used in the construction of containers with a circular cross-section.

Die Vorrichtung besteht aus einem stabilen Rahmen 8, der an seiner Oberseite mit Platten 9 abgedeckt ist. Dieser Rahmen 8 bewegt sich beim Schweissen von horizontalen Nähten mit Hilfe von zwei Rollen io und 11 auf der Oberkante 12 der Blechwandung entlang. Der Antrieb erfolgt durch einen stufenlos regeibaren Elektromotor 13, eine Hilfsrolle 14, einen Knilriemen 15 und eine weitere Hilfsrolle 16 die sich auf einer gemeinsamen Achse mit der Antriebsrolle lo befindet. Die Übertragung der Antriebskräfte vom Elektromotor 13 auf die Rolle 10 kann aber auch durch andere, an sich bekannte Mittel, wie z.B. The device consists of a stable frame 8, which is attached to his Top is covered with plates 9. This frame 8 moves during welding of horizontal seams with the help of two rollers io and 11 on the upper edge 12 along the sheet metal wall. It is driven by an infinitely variable electric motor 13, an auxiliary roller 14, a knee belt 15 and a further auxiliary roller 16 which is on a common axis with the drive roller lo. The transfer of the Driving forces from the electric motor 13 to the roller 10 but can also by other means known per se, such as e.g.

Zahnräder erfolgen. Zur Anpassung an den Krümmungsradius der Blechwandung sind die Rollen 10 und 11 um senkrechte Achsen 17 drehbar gelagert.Gears are made. To adapt to the radius of curvature of the sheet metal wall the rollers 10 and 11 are rotatably mounted about vertical axes 17.

Für das Schweissen von senkrechten Nähten sind in starrer Verbidung mit dem Rahmen 8 zwei senkrechte FUhrungsschienen 18 vorgesehen, die einen kreisrunden oder rechteckigen Querschnitt besitzen können. Die Schweißköpfe 4 sind an den Schlitten 19 so befestigt, daß ihre beiden Elektroden 5 einander gegenüberstehen und in einem gemeinsamen Schweißbad 3 abgeschmolzen werden. For the welding of vertical seams are in rigid connection with the frame 8 two vertical guide rails 18 are provided, which are circular or have a rectangular cross-section. The welding heads 4 are on the carriage 19 attached so that its two electrodes 5 face each other and in one common weld pool 3 are melted.

Den Antrieb für die Vertikalbewegung der Sehlitten 19 und damit der Schweißköpfe 4 liefert ein stufenlos regelbarer Elektromotor 20. Die Kraftübertragung erfolgt huber zwei gemeinsam auf der Achse 21 des Elektromotors 20 angebrachte Rollen 221 über die zwei an den Schlitten 19 befestigte Ketten 23 laufen. Zur Aufrechterhaltung der notwendigen Spannung der Ketten 23 sind an ihrem zweiten Ende Gewichte 24 befestigt, die im Innern der Führungsschienen 18 auf- und ablaufen. The drive for the vertical movement of the slide slide 19 and thus the Welding heads 4 are supplied by an infinitely variable electric motor 20. The power transmission takes place via two rollers attached together on the axis 21 of the electric motor 20 221 run over the two chains 23 attached to the carriage 19. To maintain the necessary tension of the chains 23 weights 24 are attached to their second end, which run up and down inside the guide rails 18.

Bei der Schweissung von Horizontalnähten bewegt sich demnach der ganze Rahmen 8, einschließlich der auf den Deckpiatten 9 angeordneten Antriebsvorrichtungen auf der Oberkante 12 der Blechwandung entlang, wobei er durch weitere Hilfe rollen 25 abgestützt wird. Bei der Schweissung von Vertikalnähten bewegen sich die Schweißköpfe 4 gemeinsam im Innern des Rahmens 8 entlang den Führungsschienen 18 auf und ab. Durch eine geeignete Überlagerung beider Bewegungen kann jede beliebig verlaufende Naht geschweißt werden. When welding horizontal seams, the entire frame 8, including the drive devices arranged on the cover plates 9 on the upper edge 12 of the sheet metal wall along, where he roll through further help 25 is supported. The welding heads move when welding vertical seams 4 together inside the frame 8 along the guide rails 18 up and down. By appropriately superimposing the two movements, each can be arbitrarily running seam can be welded.

Die Schweißköpfe 4 können weiterhin mit Hilfe von geeigneten, an sich bekannten Mitteln (nicht dargestellt) eine Pendelbewegung beispielsweise um die Achsen 28 ausführen. Eine geeignete Vorrichtung zur Ausführung dieser PendelUewegung ist z. B. ein, durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor angetriebener Exzenter, bei dem die Größe der Auslenkung verstellbar ist. Durch Drehen der qahweißköpfe 4 um horizontale Achsen 26 kann für die Pendelbewegung ein beliebiger Winkel in Bezug auf die Schweißnaht eingestellt werden. The welding heads 4 can continue with the help of suitable known means (not shown) a pendulum movement, for example execute the axes 28. A suitable device to carry out this PendelUewbewegung is z. B. an eccentric driven by a continuously variable electric motor, in which the size of the deflection is adjustable. By turning the welding heads 4 about horizontal axes 26 can be any angle in With respect to the weld seam can be adjusted.

Weitere an sich bekannte Mittel (nicht dargestellt) ermöglichen durch Drehen der Schweißköpfe 4 um weitere horizontale, zu den Achsen 26 senkrecht stehende Achsen 27 eine Schrägstellung der Schweißköpfe 4 in Bezug auf die Oberfläche der Bleche. Schließlich können die beiden Schweißköpfe 4 durch eine-Verschiebung entlang der senkrechten Achsen 28 in Richtung der Schweißnaht gegeneinander versetzt werden. Further means known per se (not shown) are made possible by Rotation of the welding heads 4 by further horizontal ones that are perpendicular to the axes 26 Axes 27 an inclination of the welding heads 4 with respect to the surface of the Sheets. Finally, the two welding heads 4 can be shifted along of the vertical axes 28 are offset from one another in the direction of the weld seam.

Der Erfindungsgedanke ist nicht allein auf das sogenannte MIG-Schweissen beschränkt. Er kann auch auf andere Lichtbogenschweißverfahren, beispielsweise auf ein solches, bei dem der Lichtbogen zwischen zwei abschmelzenden Drähten brennt und das Werkstueck stromlos ist, angewandt werden. The idea of the invention is not only based on the so-called MIG welding limited. It can also be based on other arc welding processes, for example one in which the arc burns between two melting wires and the workpiece is de-energized.

9 Patentansprüche 2 Zeichnungen9 claims 2 drawings

Claims

Claims 1. Method for double-sided arc welding of sheet metal under protective gas with a melting, automatically fed wire electrode, characterized in that two opposing wire electrodes (5) be melted in a common weld pool ()).

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding of the sheets in a substantially vertical position of the same at any, preferably vertical position of the weld seam is carried out.

5. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the welding of the sheets in a substantially vertical position of the same essentially vertical position of the weld from top to bottom (vertical down) is carried out.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the wire electrodes can be welded at an arbitrarily adjustable angle pendulum movement that takes place and can be adjusted as required in terms of its deflection carry out.

5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that two welding heads carrying the wire electrodes (5) (4) mounted opposite one another on a common chassis (Fig. 2 and 5) with the gap to be welded between the welding heads (4).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the chassis in the case of the welding of essentially perpendicular sheets, two separate, independently of each other in their speed infinitely variable drives has, which one in any, preferably vertical or horizontal direction enable continuous movement of the welding heads.

7e device according to one of claims 5 and 6, characterized in that that a further drive is provided on the chassis, one for the weld taking place at an arbitrarily adjustable angle and in the size of their deflection Any adjustable oscillating movement of the welding heads is permitted.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that that means are provided that any inclination of the weld heads in relation to the surface of the sheets to be welded.

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that that means are provided which allow the welding heads in the direction of the weld seam to offset against each other.

L e r s e i t e