DE1765935A1

DE1765935A1 - Process for electric arc welding

Info

Publication number: DE1765935A1
Application number: DE19681765935
Authority: DE
Inventors: Friedrich Pr Erdmann-Jesnitzer; Ekkehard Dr-Ing Feustel; Dietrich Dipl-Ing Rehfeldt
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1968-08-10
Filing date: 1968-08-10
Publication date: 1971-11-18

Description

Vc;r#-_';-#,'t2,1'en Min. cl,tz*: ^@:-Fn. @ic;Iit@senscr@iielßen Die l1,ri.ndt?ng betrifft cin Verf',juen zum elekzfrinchen Lichtbo.-gensch@,@ci ßcn iiii t abschti41::enäer ia.ektrofIe mit- oder ohne Schutz.. Sao tuzter Pul-°"rer uni,. des Schi,."-.tßvorganßes durch ' ein, Gusatzraa5-rietfelct.Vc; r # -_ '; - #,' t2,1'en Min.cl, tz *: ^ @: - Fn. @ic; Iit @ senscr @ iielßen Die l1, ri.ndt? ng concerns cin Verf ', juen zum elekzfrinchen Lichtbo.-gensch @, @ ci ßcn iiii t abschti41 :: enäer ia.ektrofIe with or without protection .. Sao tuzter Pul- ° "rer University,. des Schi,. "-. tßvorganßes through 'a, Gusatzraa5-rietfelct.

Das e3.ni;ranclf::#cie Vermchweißen von die untergclii.ed#-liehe Schweif,Iaten bE:xiciti@;en, ferner -Y-on zvrex gleichaxtigen WerkstÜclren, deren F;coszetxisch@ f be@;:,luigcxz eher ill Bereich de:# Schweißnaht ziicinanc@:T@ lF: n-tersel?ie:dlici sind, r@odern van unma- . gneti sehen We-e1-Gto:f:.zz Werkstoffen Urd Von t@c:ast:a:offe@@,.ie zi?;::i.r.r@nder t;.@.%terseh:Lec?:!iclac tomperaturün. haben, ist schwierig und oft nicht Die lufü;abo (3-#r Erfind,.t_rt;beüte-",x-'c darin, clas Verschweiß--n von derartigen tlY::@@;stücke:ri zu erleichtern. vieao Aufgabe wirdcler @@'r:f 7 ncl.ung dadurch gelöst, daß der fjichtb^gar.i mit @@.l-:fe einer, die f'icliturg period3.:,.eh Ilug-@zütt'eldes bceinflurt wird, durch rtändestuna einn ein mc[Actieches 1 eld erzcu;c@r@..o Einrichtung erzeugt wird. Das r_@-,ue Verfahren iet :"oE.hhl für autonatiriches als auch für Iianduchi-reißc:n, f;c@e:i@ not. @>@=t@.f@zc@rverl.uste txet@:n prr.ILtiseh nicht a.uf; bei ab:,clzme? zeiien @.LE-yj:troden iot eire sehr guter cTrorfo?i;iberUar; £;a@r@äbrlc::i ;cet. J)io Einbrandtiefe wird ver- -bessert, und damit- w-:rden auch die Gütneigensc'4iaften de-l# :. Schweißnaht erhöht usd in gewissen fällen eine Einlagenschwcißunr ermv ,lichw. Der periodische lUchtungsyrechsel des' ZuaatzwaGnotfeldea ermöSlicht eine sehr genaue EinfluMillule auf die zu verschweiJ3enden Verkstücke.The e3.ni; ranclf :: # cie Vermchweiß von die untergclii.ed # -liehe tail, Iaten bE: xiciti @; en, further -Y-on zvrex equal-axed workpieces, whose F; coszetxisch @ f be @;:, luigcxz rather ill area de: # weld seam ziicinanc @: T @ lF: n-tersel? ie: dlici are, r @ odern van unma-. gneti see We-e1-Gto: f: .zz materials Urd Vo n t @ c: ast: a: offe @@ ,. ie zi?; :: irr @ nder t;. @.% terseh: Lec?:! iclac tomperaturün. having is difficult and often not The lufü; abo (3- # r inventor, .t_rt; beüte - ", x-'c in, clas welding - n of such tlY :: @@; pieces: ri to facilitate. The task is solved by the fact that the fjichtb ^ gar.i with @@. l-: fe one, the f'icliturg period3.:,.eh Ilug- @ zütt'eldes bceinflurt is created by rtändestuna einn a mc [Actieches 1 eld erzcu; c @ r @ .. o facility. The r _ @ -, ue procedure iet: "oE.hhl for autonatiriches as well as for Iianduchi-reißc: n, f; c @ e: i @ not. @> @ = t @ .f @ zc @ rverl.uste txet @: n prr.ILtiseh not a.uf; at ab:, clzme? zeiien @ .LE-yj: troden iot eire very good cTrorfo? i; iberUar; £; a @ r @ äbrlc :: i; cet. J) io penetration depth is improved, and thus the quality characteristics would also be de-l #:. The weld seam increases usd. The periodic lightening cycle of the additional wafer field enables a very precise influence on the blocks to be welded.

Eine weitere vorteihiafte Ausführung --cIes Verfahrens wird erfindungsgemüß durch einen sinusartifren 1a@venverlauf des der Erzeug des Zusatzmaf;;.etfeldes dieneiuen otisierunGszromas erreicht. Sinusartir-3 Wechselströme ?sönnen ß. ß. dem Lichtnetz entnommo-z werden: Eine andere vorteilhafte Ausf-ühr^angsfcrm des neuen Verfabrene ergibt sich Lenäß der Erfindung, wenn zur Erzeugung des Zusat .-magnetfelda , ein 11a-fr etisierungsstrom mit rechteckartigem oder trapczartigea Kurvenverlauf verwenden wird. Der Richtungswechsel des Stromes und damit auch des Hagnetfeldea findet in "rzerer Zeit statt. Dies erhöht die Einflußnahme auf den Verlauf des Lic s'bogcns durch die schnellere UmsteuerunGsnöglichkeit.A further advantageous embodiment - this method is achieved according to the invention by a sinusoidal artery curve of the creation of the additional dimension; Sinusartir-3 alternating currents? ß. from the lighting network: Another advantageous embodiment of the new method results from the invention if a 11a-fretting current with a rectangular or trapezoidal curve is used to generate the additional magnetic field. The change in direction of the current and thus also of the magnetic field takes place in a shorter time.

Die Feldlinien des ILignetfeldea sind üblicherweise lonGituxlinal, d.h. parallel. zur Elohtrode gerichtet. I`ür bestimmte Fülle ist von Vorteil, die Feldlinien transvereal, d:h. senkrecht auf die Elektrodenachse zu richten. In bezug auf das Werkstück körin.en die Feldlinien dabei unter verschiedenem Vinkel Zu der Schweißfuge verlaufen.The field lines of the ILignetfeldea are usually lonGituxlinal, ie parallel. directed towards the Elohtrode. For certain abundance it is advantageous to place the field lines transvereally, i.e. perpendicular to the electrode axis. In relation to the workpiece, the field lines run at different angles to the welding joint.

Eine weitere vorteiJ-hafte Ausfülu^ungaform gemäß der Erfindung wird erzielt, wenn üem Lichtbogen in en sich bekannter Veisƒ zusätzlich zu den seine Richtung wechselnden Negnetfeld ein rotierer-daa Magnetfeld zugeordnet ist, welches vorzugsweise Ion.-git;ud.inal gerichtet ist. Hierdurch wird eine Rotation des Schireißlichtbogena um seine Kittelachse bewirkt, 'die der :@chwin.-&uuiz:;nboweGunG der Bogens, hervorgerufen durch des Wechselfeld, Überlagert wird und zur Stabilisierung des LichtboS'ens beiträgt. Weitere vorteilhafte k-Wendungsmöglichkeiten des Verfahrens ergeben sich, wenn genöß der Erfindung das den Zeitlichen Verlauf des Ilagnetfeldes bestL irrende TastverhEltnis (T./T1), insbesondere in Abhängigkeit von Schweißdaten, der geometrischen libmessunr3en der Werkstücke, ihre chemische Zusammensetzun;3, physikalischen an den beiden zu verachweißenden Werkr;tückteilen unterschiedlich groß zu wEhlen, auch kann die jeweils notwendige höhe der . Schweißtemperetur des oinzelnen Werkstückes besser eingehalten werden.A further advantageous embodiment according to the invention is achieved if a rotating magnetic field is assigned to the arc in a known manner in addition to the negative field changing its direction, which is preferably directed ionically. This causes a rotation of the welding arc around its axis, which is superimposed on the arc movement caused by the alternating field and contributes to the stabilization of the arc. Further advantageous possible applications of the method arise if, according to the invention, the tactile ratio (T./T1), which determines the temporal course of the magnetic field, is erroneous, in particular as a function of welding data, the geometric measurements of the workpieces, their chemical composition; 3, physical Different sizes can be selected on the two workpiece parts to be welded, and the required height of the. The welding temperature of the individual workpiece can be better maintained.

Die Größe des h -aGnetfeldes wird so geirählt, das alle StÖreinflüsse, insbescndere die BlaswirkunG von s-aiten des dem TLichtboaen eigenen I-* agnetfeldes, wie auch. @#on den magnetischen Einflüssen der zu verschwoißenden Werkstücke hor, überwunden werden.The size of the h -agnet field is chosen so that all disturbing influences, in particular the blowing effect of the strings of the light boa's own agnet field, as well as. @ # on the magnetic influences of the workpieces to be welded hor, to be overcome.

Bei einer weiteren vor-',"eilhaften Ausfi(irungsform der Erfindung werden mehrere abschnel zende Elektroden zum Schweißen verwende:. Das Verfahren kann vor-';eilhaft beire Schweißen mit abs3chmelzender Elektrode, vorzuGswei ;e unter Schutzgas, angewendet werden. Bei ir')cbiieißungen an kompliziert gefoxiit;en Werkstücken wird in vorteilhafter WeiterbildunG- der lrfineaulg mindestens eine weitere Hilfsspule zur Beeinflussung des 'üusatznagnetfeldes vorj;eeehen. Diese kann (können) oberhalb oder unterhalb der Schweißnaht liegen und gleichzeitig mit der oberhalb der Schweißnaht liegenden Spule fortbewegt werden. ferner kcnn vorteilhafterweise auch eine liilrsspule z. ß. winkelig zur LänGsebene oder in dieser Längsebene der Elektrode angeordnet werden, die zur geometrischen Ausrichtung der Feldlinien dient (dienen) und diese Feldlinien Gegebenenfalls neben der Richtungsbeeinflussung auch zeitlich gleichbleibend oder pulsierend beeinflußt. Das Verfahren kann vo -rteilhatt beim Schweiße, unter I'ulvcr oder mit die Schweißotelle abschirmenden Zusätzen in oder am Zu:@atzmaterial angewendet w:rden. Je nach bestimmten aus dem Pulver .durch .dessen Erwärmun; entweichenden gasförmigen Bestaaadtcilen, die die BoCentrecke, das Elektrodenende, den Zusatzwerkstoff und die Werkstückober.rläche erfüllen, erfolgt z. B. bei sich, bildenden ILohl.endioxy1 eine günstige zusätzliche Wirkung des Wechselnagnetf elder, iie sich. in eirar Vergrößerung der W*3riueeinwirkun3 aiLt@ die We:rkstücktiefe als auch in der Erhcihutit; deo Tiefbrandes der 2inbrandtiefe ä-aert.In a further, urgent embodiment of the invention, several cutting electrodes are used for welding. In an advantageous further development, at least one additional auxiliary coil for influencing the additional magnetic field is provided. This can be above or below the weld seam and be moved at the same time with the coil above the weld seam Furthermore, a fluid coil, e.g. at an angle to the longitudinal plane or in this longitudinal plane of the electrode, which serves for the geometric alignment of the field lines and these field lines, in addition to influencing the direction, can optionally also be influenced in a constant or pulsating manner over time, can also be arranged. The method can vo -beerteilhatt when welding, unt It could be applied in or on the accessory material with powder or with additives shielding the weld spot. Depending on the particular from the powder .by .heating it; escaping gaseous Bestaaadtcilen that meet the BoCentrecke, the electrode end, the filler material and the workpiece surface, z. B. in the case of hollow dioxy1 forming a beneficial additional effect of the alternating magnetic field. in an enlargement of the W * 3riueeinffektun3 aiLt @ the workpiece depth as well as in the Erhcihutit; deo deep fire of 2inbrand depth ä-aert.

Weitere Herlcnttle, Vorteile und Anwenduugemögliehkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden narstellwlüere von Ausftihrun(;sbeiapielen sowie aus der folgenden Besehre'.burg. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Skizze den Verschwoißens von 1.terk- stücken mit großen unterschiedlichen geometrischen Abmessungen, Fig. 2 den Verlauf der Tastzeit beim Verschweißen nach Pig. 1, Fig. 3 dass Verschweiflen unterschiedlich magnetischer Werkotof- fe, vorzugsweise eines magnetischen mit einem amaL2geti- schen Werkstoff, Fig. 4 den Verlauf der Taatzeit beim Verschweißen von gleich- wertigen Hateralien, Fiß. 5 den Verlauf der Taatzeiten beim Verschweißen nach FiG. 3, um Fig. 6 . Fig. ? das Verschweißen von Werkstücken unter Schutzgas nach der Erfindung, PiG: 1 2e:? gt .las Verachweißen zweier WE:rkstücka 1, 2 von gleichem oder unterschiedlichem Mcterial wid mit unterschiedlicher Dicke im Bereich der Schweißfuge 3. Zw..schen einer abschmelzenden Elektrode lk und den Werkstücken 1, 2 wUd -von der Schwei8-etrom.quelle 5 ein Lichtbogen erzeugt.. lUne Spule `j umgibt konzentrisch die 2lektrccie 4; über eine lI'.lfsstromquelle 8 Wird von der Spule ein WeclLsel-TIagnetfeld erzeugt, welches eine Nin- Ga und Herbeweguaig 6b des Lichtbo[;ens zwischen. den beiden Werkstücken 1, 2 verursacht. Das dickere Werkstück 2 wird wegen der besseren tlsrraeableitung langsaxler die richtige Schweißtemperatur erreichen. Deshalb wird die Testweit (Fig. 2, T1 bzw. T), d.h. die jeweilige positive oc'.er negative Erregung der I@I..etspul4 7, rasterschiedlich groß gewählt. Der Lichtbogen 6 verweilt eine entsprechend lüngore Zeit an der Seite des dickeren Werkstückes 2. Der in FiE;. 2 gezeigte Verlauf des Hader Spule ist sin:oartig, er kann jedoch auch die in PAG. 5 büif. FiG. 6 gezeigte Trapez- oder Rechteck.-form annehmen.More Herlcnttle, advantages and Anwenduugemögliehkeiten the new invention will be apparent from the accompanying narstellwlüere of Ausftihrun (sbeiapielen and from the following Besehre'.burg which:. Fig. 1 is a schematic sketch of the welding of 1.terk- pieces with large different geometric Dimensions, 2 shows the course of the scanning time during welding according to Pig. 1, Fig. 3 that entanglement of different magnetic material fe, preferably a magnetic one with an amaL2geti- different material, Fig. 4 shows the course of the Taatzzeit when welding equal- valuable belongings, Fiß. 5 the course of the dead times when welding according to FiG. 3, around Fig. 6. Fig.? the welding of workpieces under protective gas the invention, PiG: 1 2e :? gt .las Verachweiß two WE: rkstücka 1, 2 of the same or different material wid with different thickness in the area of the welding joint 3. Between a melting electrode lk and the workpieces 1, 2 wUd - from the welding etrom.source 5 an arc is generated .. lUne coil `j concentrically surrounds the 2lectrccie 4; An alternating magnetic field is generated by the coil via an auxiliary current source 8, which causes the light arc to move between. the two workpieces 1, 2 caused. The thicker workpiece 2 will reach the correct welding temperature more slowly because of the better heat dissipation. Therefore the test width (Fig. 2, T1 or T), ie the respective positive oc'.er negative excitation of the I @ I..etspul4 7, is selected to be of different sizes. The arc 6 lingers a correspondingly longer time on the side of the thicker workpiece 2. The one in FIG. The course of the Hader coil shown in FIG. 2 is sin: o-like, but it can also be the one in PAG. 5 büif. FiG. 6 assume the trapezoidal or rectangular shape.

FIC. 3 zeigt dau Verschweißen von einem' ferronagnetischen Werksto:tf 9 (z. B. Kohlenstoffstahl) mit einen amagnetisehen Werk-. stoff 10 (z. B. V2A-ätnhl). Wird keine tiegnetspule verwendet, so wird der Lichtbogen 6 in uWzontrollierbarer Weise sich zwiachc:n den Werkstücl-,en bewegen. Durch das von der Spule 7 aufgebaute rie.gnvtfeld werden sUrxtliche Störeinflüsse - vom eigenen xiatmetfeld des Mchtbor;ens und voia Magnetfeld des magnetischen WerlstückeQ 9 -- tibcrwwiden. Voraussetzung ist dabei eine Cenügon-la Poldstcirke, die -von den jeweiligen Gegebenheiten abhängt. FIC. 3 shows permanent welding of a ferronagnetic material 9 (e.g. carbon steel) with an amagnetic work. fabric 10 (e.g. V2A-Etnhl). If no coil is used, the arc 6 will move between the workpieces in a controllable manner. The external magnetic field built up by the coil 7 causes literal interfering influences - from the power borne's own xiatmetic field and voia the magnetic field of the magnetic workpiece (9) - to be affected. The prerequisite is a Cenügon-la Poldstcirke, which depends on the respective circumstances.

Claims

A @nerp 1Ti ü w ~ rhrw 1. Process for electrical straight arc welding with beveling: L-sparking electrode under protective gas or under powder or with additions: additives that are provided with additions to shield the welds, and control of the welding process by an additional magnetic field, characterized in that the arc (6) is influenced by means of eifies the direction of the periodically changing magnetic field which is generated by at least one device which generates a magnetic Fe: .d.

2. The method according to claim 1, characterized in that the course of the Eurven of the magnetizing current for generating the additional magnetic field is sinusoidal. .

3. The method according to claim 1, characterized in that the curve of the 1Iagnetisierungssti. # Omes of the additional magnetic field is rectangular.

4. The method according to claim 1, characterized in that the Kurvon course of the liagnetisierungsstromes for generating the additional magnetic field is trapezoidal. Method according to Claims 1 to 4, characterized in that a rotating magnetic field is assigned to the Mchtbogen in addition to the kneading field which changes its direction. ', which is preferably directed longitudinally. 6. Method according to .Ansprüche 1 to 5, characterized in that the pulse duty factor (T / T1) that determines the lateral course of the magnetic field, in particular as a function of Schtieißdat (@xi, dar CcometriscI.Len dimensions of the workpieces, their ehcÄ_ @ ücaen Z , xrombinationunr,;, Physical egg £; ennchaften, so <ir @: '@' ul .; w: @. rd, that it corresponds to the relationship. Method according to claims 1 to 6, characterized in that nehrera uses separating electrodes (4) for welding. the.