DE1615523C - Lichtbogenschweißverfahren fur dicke Stahlteile - Google Patents
Lichtbogenschweißverfahren fur dicke StahlteileInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißver- findungsgemäßen Verfahren erzielte Schweißverbin-
fahren für dicke Teile aus Eisen oder Stahl in senk- dung.
rechter Schutzgasschweißung unter Verwendung ab- Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung für das
schmelzbarer Elektroden, bei welchem die zusammen- herkömmliche Schweißverfahren unter Verwendung
zuschweißenden Teile bis auf einen Spalt aneinander- 5 einer abschmelzbaren Mantelelektrode sollen ' die
gefügt werden und eine Elektrode in den Spalt zu- dicken Teile 1 durch den abschmelzbaren Schweiß-
geführt wird. draht bzw. die abschmelzbare Elektrode 2 verschweißt
Bei den bekannten Schweißverfahren, die mit werden. Der Schweißdraht 2 wird mit Hilfe eines
Schutzgas oder durch Schlackenabdeckung arbeiten, Kopfstückes 3 zugeführt, wobei ein wassergekühlter
wird beim automatischen oder halbautomatischen io Schuh 4 aus Kupfer vorgesehen ist. Das beim Schwoi-
Schweißen ein Lichtbogen zwischen der Elektrode ßen aufgetragene Metall 5 ist von der Schlacke 6 ab-
und den zu verschweißenden Teilen aufrechterhalten, gedeckt.
dessen Länge durch entsprechende Steuerung auf Bei diesem herkömmlichen Verfahren ist ein Fu-
einem konstanten Wert gehalten wird. genspalt erforderlich, der so groß ist, daß das Kopf-
Bei diesen bekannten Schweißverfahren wird beim 15 stück 3 bewegt werden kann. Außerdem ist zum Zusenkrechten
Verschweißen dicker Teile die ab- schweißen dieses großen Fugenspalts eine große
schmelzbare Elektrode immer parallel zur Vorschub- Menge an Auftragsmaterial sowie eine hohe zurichtung
hin- und herbewegt. Dadurch ist es erforder- geführte Wärmeleistung erforderlich,
lieh, daß ein Kopfstück für die Zuführung der Elek- In den Fig. 2 und 3, die das erfindungsgemäße trode innerhalb des Fugenspaltes der Schweißung be- 20 Verfahren gegenüber dem konventionellen Verfahren wegt wird, wobei der Fugenspalt ebenfalls parallel in Fig. 1 zeigen, wird bei dem erfindungsgemäßen zur Schweißrichtung liegt. Der Fugenspalt muß des- Verfahren der Schweißdraht 2 oder die abschmelzbare halb sehr groß sein, beispielsweise sind für dicke Teile Elektrode so gehalten, daß sie durch Hin- und Her-Breiten von 20 bis 28 mm üblich, wodurch sehr viel bewegung lediglich in der axialen Richtung dieses Auftragsmetall erforderlich ist und beim Schweißen 25 Drahtes 2 zugeführt wird, während sie beim konvensehr viel Wärme entwickelt wird. tionellen Verfahren in der Richtung parallel zu der
lieh, daß ein Kopfstück für die Zuführung der Elek- In den Fig. 2 und 3, die das erfindungsgemäße trode innerhalb des Fugenspaltes der Schweißung be- 20 Verfahren gegenüber dem konventionellen Verfahren wegt wird, wobei der Fugenspalt ebenfalls parallel in Fig. 1 zeigen, wird bei dem erfindungsgemäßen zur Schweißrichtung liegt. Der Fugenspalt muß des- Verfahren der Schweißdraht 2 oder die abschmelzbare halb sehr groß sein, beispielsweise sind für dicke Teile Elektrode so gehalten, daß sie durch Hin- und Her-Breiten von 20 bis 28 mm üblich, wodurch sehr viel bewegung lediglich in der axialen Richtung dieses Auftragsmetall erforderlich ist und beim Schweißen 25 Drahtes 2 zugeführt wird, während sie beim konvensehr viel Wärme entwickelt wird. tionellen Verfahren in der Richtung parallel zu der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht Richtung des Vorrückens beim Schweißen zugeführt
darin, ein Lichtbogenschweißverfahren der eingangs wird. Da ein Zuführungskopf 6 nicht in einen Fugengenannten
Art zu schaffen, bei welchem der Fugen- spalt eingesetzt wird, kann die Schweißung mit einem
spalt sehr klein gehalten werden kann. 30 sehr engen Spalt ausgeführt werden. Deshalb kann
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem sowohl der Wärmeaufwand als auch das Auftrags-
Lichtbogenschweißverfahren der eingangs genannten metall verringert werden^ und man kann ein günstig
Art dadurch gelöst, daß der Spalt einen nur kleinen verschweißtes Teilstück mit einer schmalen wärme-
Fugenwinkel aufweist und daß die abschmelzbare beaufschlagten Zone in wirtschaftlicher Weise erhal-
Elektrode die Schweißrichtung kreuzend zugeführt, 35 ten, was vollkommen verschieden von dem herkömm-
in axialer Richtung hin- und herbewegt und ihre Zu- liehen Verfahren ist. Anders ausgedrückt, bei dem
führung so gesteuert wird, daß sich ihre Spitze in erfindungsgemäßen Verfahren werden die senkrecht
Richtung der Materialstärke bewegt. gehaltenen Stahlteile 1 und 1', die zusammen-
Bcsonders zweckmäßig ist es, wenn die abschmelz- geschweißt werden sollen, so aneinandergefügt, daß
bare Elektrode durch einen in einem Schuh vorgese- 40 ein geeigneter I-förmiger Fugenspalt für die Zufüh-
henun Zuführungskopf zugeführt wird, wobei die ab- rung des Schweißdrahtes2 bleibt. In diesem Falle ist
schmelzbare Elektrode vorteilhafterweise auch unter die Fuge nicht auf die I-Form beschränkt, sondern
einur Neigung zugeführt werden kann. sie kann eine V-Form mit einem Fugenwinkel von
Eine besonders günstige Verfahrensweise ergibt weniger als 20° haben. Weiterhin wird der Schweißsich
dadurch, daß die abschmelzbare Elektrode 45 draht 2 auf der Seite der obengenannten Stahlteile 1
zusammen mit einem Schutzgas durch ein in und Γ angesetzt. Während des Schweißens wird dieeinem
Schuh vorgesehene Gaszufuhrdüse zugeführt ser Schweißdraht 2 durch den Zuführungskopf 6 in
wird. ' der durch den Pfeil C angezeigten Richtung zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den'Vorteil, Weiterhin ist in diesem Falle die Zuführungsrichtung
daß beim Verschweißen dicker Teile eine günstige 50 dieses Schweißdrahtes 2 nicht auf die in der Zeich-Schwcißung
bei höherer Schweißgeschwindigkeit mit nung gezeigte Richtung begrenzt, sondern sie kann
weniger Auftragsmetall und unter einer geringeren eine Richtung schräg querverlaufend zu der Richtung
Wärmeentwicklung erzielbar ist, als es mit den bis- des Fortschreitens beim Schweißen einnehmen. Jeherigen
Verfahren möglich war. , doch liegt der Kreuzungswinkel besser dicht bei 90°.
An Hand der Zeichnung wird eine beispielsweise 55 Ein Lichtbogen zur Schweißung wird zwischen der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher Spitze des Schweißdrahtes 2 und den zu verschwei-
veninschaulicht. . ßenden Grundteilen 1 und 1' erzeugt, und ein Auf-
F j g. 1 zeigt schematisch im Schnitt die Anordnung tragsmetall wird in den Fugenspalt G zugeführt. Der
für das herkömmliche Lichtbogenschweißen mit Man- Draht 2 wird in der axialen Richtung dieses Drahtes
telelektroden; 60 hin- und herbewegt, während er leicht geneigt wird,
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der Anordnung für so daß er parallel zu der Richtung der Dicke der
das erfindungsgemäße Lichtbogenschweißverfahren; Grundteile 1 und 1' verläuft. Obwohl diese Hin- und
F i g. 3 ist eine Draufsicht auf die Anordnung von Herbewegung durch Steuerung der Zuführungs-
Fig. 2 im Schnitt; geschwindigkeit dieses Schweißdrahtes 2 nach oben
Fig. 4a und 4I>
erläutern die Abschmelzung der 65 oder unten ausgeführt wird, kann man einen Abstand
Elektrode an Hand der Bewegung der lichtbogen- erhalten, der für die Erzeugung eines Lichtbogens geerzeugenden
Stelle; eignet ist. Weilerhin, wenn der Schweißdraht 2 bogen-
F i g. 5 ist ein Querschnitt durch eine mit dem er- förmig durch Ansetzen des lichtbogenerzeugenden
Punktes in dem bogenförmigen Teilstück auf der Oberfläche
des zu schmelzenden Teilstücks zugeführt wird, selbst wenn das geschmolzene Metall in bestimmter
Weise anwächst, tritt keine schlechte Verschmelzung im unteren Teilstück auf. Mit dieser Hin- und Herbewegung
wird die Stellung des lichtbogenerzeugenden Punktes nach rechts oder links in F i g. 2 verändert.
Sobald das Auftragsmetall 9 gebildet wird, wird es durch den wassergekühlten Schuh 7 gestützt, und es
rückt zur Verschweißung der Teile in dem Fugenspalt G weiter vor. Bei diesem Fortschreiten der
Schweißung wird dieser Schuh 7 ebenfalls nach oben geschoben. Es ist nicht notwendig, darauf hinzuweisen,
daß dieser Schuh 7 über die gesamte Länge der Schweißnaht befestigt und der Zuführungskopf 6 beweglich
ausgeführt werden kann. Weiterhin wird ein Schutzgas zum Schutz des verschweißten Teilstücks
durch eine Zufuhrdüse 10 zugeführt, so daß eine Korrosion des verschweißten Teilstücks durch die
Atmosphäre verhindert wird. Wenn die Zufuhrdüse 10 für das Schutzgas das Schutzgas zu dem verschweißten
Teilstück wie beabsichtigt zuführen kann, kann sie als ein Stück mit einem der Schuhe 7 ausgebildet
werden. Als Gas wird CO2 oder ein anderes inertes Gas verwendet. Die obengenannte Zufuhrdüse
10 ist in dem Schuh 7 vorgesehen, so daß sie oberhalb des Kopfstücks 6 eine Neigung aufweist.
Um die andere Seite dieser zu verschweißenden Teile zu hinterlegen, wird eine Rückplatte 8 aus Stahl verwendet.
Für diese Rückplatte 8 aus Stahl kann derselbe wassergekühlte Schuh aus Kupfer wie auf der
Seite der Zuführung des Schweißdrahtes 2 verwendet werden.·
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand eines Beispiels weiter erläutert. Bei der Schutzgas-Lichtbogenschweißung
in den F i g. 2 und 3 werden Schweißstahlplatten 1 und 1' von 25 mm Dicke als zu verschweißende Teile an den Stirnflächen so zusammengefügt,
daß ein Spalt G von 3,2 mm Breite in der Form einer I-förmigen Fuge bleibt Der verwendete
Spalt G hatte für die I-förmige Fuge eine Breite von 3 bis 7 mm und für die V-förmige Fuge 3 bis
12 mm. Eine Stahlplatte 8 von 6 mm Dicke wurde verwendet, indem sie zeitweise zum Hinterlegen der anderen
Seite dieser aneinandergefügten Teile befestigt wurde. Der Schweißdraht 2 wurde unter einem Winkel
von 90° zu der Richtung des Fortschreitens der Schweißung zugeführt, wie es durch den Pfeil A angezeigt
ist. Der Lichtbogen für die Schweißung wurde so gesteuert, daß eine Hin- und Herbewegung während
1,5 Sekunden in der durch den Pfeil C angezeigten Richtung zwischen den obengenannten aneinandergefügten
Oberflächen ausgeführt wurde. Mit anderen Worten, der erzeugte Lichtbogen bewegte seinen
Erzeugungspunkt auf der Zuführungsseite des Schweißdrahtes 2 zu der Rückplatte 8 aus Stahl in 1,5 Sekunden
· 0,5, daraufhin wurde die Bewegungsrichtung nach rechts umgekehrt, und er kehrte in 1,5 Sekunden
· 0,5 zu der ursprünglichen Stellung auf der Zuführungsseite zurück. Dies ist in F i g. 4 dargestellt.
Der Eindringungsgrad d des Schweißdrahtes 2 änderte sich mit der Zeit, wie in der Kurve 11 gezeigt ist. Die
Steuerung der Hin- und Herbewegung des Schweißdrahtes 2, wie oben ausgeführt, wurde durch regel- "
mäßiges Anwachsen oder Abnehmen der Zuf ührungsgeschwindigkeit dieses Schweißdrahtes 2, wie oben ausgeführt,
erreicht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Änderungskurve, die in Fig. 4b gezeigt
ist, begrenzt. F i g. 5 zeigt einen Querschnitt des verschweißten Teilstücks, das entsprechend den obigen
Ausführungen erhalten wurde. Die Breite W1 des Auftragsmetalls betrug 6 bis 8 mm, und die Breite W2
der mit Wärme beaufschlagten Zone betrug etwa 2 mm.
Wie aus dem obigen hervorgeht, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der durch Aneinanderfügen
hergestellte Spalt G so schmal gemacht werden, daß er etwa-3 bis 7 mm für den I-förmigen Spalt breit
ist, wodurch der Fugenquerschnitt klein wird und die
Schweißwirkung bemerkenswert erhöht werden kann. Da der Wärmeaufwand reduziert werden kann, kann
die durch Wärme beaufschlagte Zone ebenfalls bemerkenswert verringert werden.
Andererseits muß gemäß dem konventionellen Verfahren bei einer'senkrechten Schweißung mit einem
Schutzgas mit einer I-förmigen Fuge der Fugenspalt G 15 bis 17 mm für etwa dieselbe Plattendicke von
25 mm wie im obigen Fall haben, und es ist unmöglich, einen derart engen Spalt wie bei der vorliegenden
Erfindung zu verwenden. Weiterhin ist, wie auch aus der Breite W2 der wärmebeaufschlagten Zone ersichtlich
ist, bei der vorliegenden Erfindung zur Zeit der Schweißung der Wärmeaufwand gering, und die
wärmebeaufschlagte Zone wird kaum brüchig.
In der obengenannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde eine I-förmige Fuge für
die aneinandergefügte Form der zu verschweißenden Teile verwendet. Jedoch sollte der lichtbogenerzeugende
Punkt, selbst im Falle des Schweißens mit irgendeiner anderen Fugenform ähnlich dieser, in der
Regel über die Breite, die praktisch gleich der Plattendicke ist, zwischen den Fugenoberflächen hin- und
herbewegt werden.
In dem Falle einer senkrechten Schweißung, bei der der Abflachungswinkel der zu verschweißenden
Teile so groß ist, daß er z.B. senkrecht (90°) verläuft, wird die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung
am besten gezeigt. Es ist schwierig, die vorliegende Erfindung auf eine solche Schweißung nach
unten anzuwenden, bei der der Abflachungswinkel klein ist. Das heißt, beim Schweißen nach unten wird
das geschmolzene Metall weiter voranfließen, um den Spalt zu hintergießen, und es wird eine mangelhafte
Verschmelzung an der Wurzel erzeugt. Weiterhin, wenn der Abflachungswinkel der zu verschweißenden
Teile größer als 30° ist, wird das Verfahren besonders wirksam.
Claims (4)
1. Lichtbogenschweißverfahren für dicke Teile aus Eisen oder Stahl in senkrechter Schutzgasschweißung
unter Verwendung abschmelzbarer Elektroden, bei welchem die zusammenzuschweißenden
Teile bis auf einen Spalt aneinandergefügt werden und eine Elektrode in den Spalt zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daßder Spalt (G) einen nur. kleinen Fugenwinkel aufweist
und daß die abschmelzbare Elektrode (2) die Schweißrichtung kreuzend zugeführt, in axialer
Richtung hin- und herbewegt und ihre Zuführung so gesteuert wird, daß sich ihre Spitze in Richtung
der Materialstärke bewegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschmelzbare Elektrode
(2) durch einen in einem Schuh (7) vorgesehenen Zuführungskopf (6) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) unter einer
Neigung zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abschmelzbare
Elektrode (2) zusammen mit einem Schutzgas" durch eine in dem Schuh (7) vorgesehene
Gaszufuhrdüse (10) zugeführt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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