DE2015570A1 - Vorrichtung zur Herstellung von ringförmig in sich geschlossenen Schweißnähten - Google Patents

Description

Z. 10239

Patentanwalt

Dipl. Ing. E. Günter Cttens

8 München 23 13 085

Josef-Raps-Str. 2

Siinmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft für Maschinen-, Kessel- und Waggonbau in Wien

Vorrichtung zur Herstellung von ringförmig in sioh geschlossenen Schweißnähten

Zur Herstellung ringförmiger Schweißnähte mit ^ Hilfe der Lichtbogenschweißung ist es bereits bekannt, den Lichtbogen mittels eines magnetischen Feldes mit hoher Geschwindigkeit der Schweißnaht entlang zu treiben, so daß eine gleichmäßige Schweißnaht entsteht. Derartige bekannte Einrichtungen erlauben z.B. die Herstellung einer kreisförmigen Naht, z.B. zur Verbindung zweier Rohre (vgl. Österreichische Patentschrift Ur. 248.836₅ Ätomenergiekommission in Kopenhagen). Es wurde auch schon vorgeschlagen eine ringförmige Elektrode in Verbindung mit einem über ihr angeordneten Magneten zu verwenden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung von ringförmigen Schweißnähten beliebiger Form also. j| auch z.B. von räumlichen Kurven oder eckigen Linienzügen, *** die in sich geschlossen sind. Zu diesem Zweck schafft die Erfindung, vorteilhafter Weise eine Vorrichtung, die es erlaubt, die ringförmige Schweißnaht vom Inneren des Werkstückes her zu erzeugen, so daß z.B. Rohre auch größeren Durchmessers aneinander schweißbar sind, weil die Sehweiselektrode samt Magneteinrichtung in das Rohrinnere bzw. Bohrungsinnere eingebracht werden kann.

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Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Vorriohtung z.B. auch möglich ein Rohr mit seinem einen Ende im Inneren der Bohrung einer Platte anzuschweißen oder eine beliebige Verschneidung zweier Zylinder (soferne die Verschneidungslinie ringförmig ist) zu verschweißen. Des weiteren erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer bestimmten Ausführung auch die Herstellung eines oder zweier metallischer Überzüge auf einer Metallplatte.

Die Erfindung bezieht sich somit im wesentlichen auf eine Vorrichtung zur Herstellung vorzugsweise ringförmig in sich geschlossener Schweißnähte allgemeinster Art (z.B. ebene Kurven wie Kreise, Recht- oder Vielecke usw. oder räumliche Kurven wie z.B. eine Sattelkurve) mittels eines elektrischen Lichtbogens unter Verwendung einer ringförmigen Elektrode, wobei der Lichtbogen unter der Wirkung eines Magnetfeldes entlang des Elektrodenrandes bewegbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an einem Ende eines sie durchsetzenden Zapfens angebracht ist, welcher an seinem anderen Ende mit einem Magnetjoch, z.B. mit der einen Bodenplatte eines ihn mindestens auf einem Teil seiner Länge umgebenden, magnetisch leitenden Gehäuses bzw. mit dem Mittelteil der einen Schen- äk kelverbindung des MagnetJoches verbunden ist, dessen zweite Bodenplatte bzw. zweite Schenkelverbindung eine Öffnung mit gleichartigem Umriß aber größerer Weite wie die entsprechenden Elektrodenabmessungen aufweist und daß der Zapfen entweder eine Magnetspule trägt oder aus permanentmagnetischem Material besteht.

Erfindungsgemäß kann nach einer vorteilhaften Variante die Elektrode aus mehreren, vorzugsweise vier Teilelektroden bestehen, wobei je zwei gegenüberliegende der Teilelektroden gleichartig sind, d.h. nicht abbrennbar bzw· abbrennbar und feststehend bzw. zuführbar. Die

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so ausgebildete Vorrichtung läßt sich zum Plattieren verwenden, d.h. zum Auftragen zweier Überzüge auf eine Platte od.dgl· . ·

Ferner kann die Anordnung beim Schweißen einer Ringnaht so getroffen werden, daß ein Teil des magnetischen Kreises durch das Werkstück gebildet wird, wobei zu diesem Zwecke der Zapfen mit der daran befestigten Elektrode aus der Öffnung der Bodenplatte des Gehäuses bzw. der einen Schenkelverbindung des MagnetJoches hcrausragend ausgebildet ist. ' '"

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung. werden anhand der Zeichnungen im Folgenden erläutert, in diesen zeigt Fig. 1 und 2 eine beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißnäht zwischen zwei sich schneidenden zylindrischen Körpern in zwei Abbildungen, und Fig. 3 eine Unteransicht einer Vorrichtung nach Fig. 1j ferner zeigt Fig. 4· im Schnitt eine modifizierte Vorrichtung, bei uer das Werkstück selbst zur Bildung des Magnetjoches herangezogen wird und die Fig. 5 und 6 eine Ansicht von unten bzw. einen Längsschnitt einer Anordnung mit Teilelektroden zum Erzeugen zweier übereinander liegender Überzüge.

In den genannten Figuren wurden für analoge Teile gleiche Bezugszeichen gewählt. Im Einzelnen bedeuten: 1 die Schweißnaht,' 2 die Elektrode, 3 der Lichtbogen, 4 der magnetisch leitende Gehäusedeckel bzw. die obere Jochschenkelverbindung,'5 ein magnetisch leitender oder permanentmagnetischer Zapfen der am Teil 4 befestigt ist, 6 eine gleichatromgespeiste Erregerwicklung, deren Stromdurchfluß vorzugsweise einstellbar istj 7 die Gehäusewand bzw. die Schenkel des Magnetjoch.es, 8 der untere magnetisch leitende Gehäusedeckel bzw. die untere Jochschenkelverbindung, worin

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sich eine Öffnung befindet, in die die Elektrode 2 samt Zapfen 5 hineinragt, 9 und 10 zwei miteinander zu verschweißende (zylindrische) Werkstücke, 12 eine Öffnung im Gehäuse durch die Schutzgas (Argon) zugeführt wird.

Bei den Einrichtungen nach den Fig. 1 bis 4 wird eine einstückige gekühlte, nich abschmelzende Elektrode verwendet, hingegen bei der Einrichtung nach Pig» 5 und 6 eine, aus vier Teilen bestehende Elektrode. Die Teile sind mit 2a, 2b, 2c und 2d bezeichnet. Weiters bezeichnet 13 ein plattenförmiges Werkstück, und 14 die Richtung in der das Werkstück unter der Elektrode bewegt wird.

Es ist ersichtlich, daß eine Einrichtung nach den Pig. 1 bis 5 sich besonders dazu eignet, eine Schweißnaht zwischen ineinandersteckenden Werkstücken zu erzeugen· Entsprechend der Verschneidung der Werkstücke an der gewünschten Schweißnaht wird die Form des Elektrodenrandes gewählt und die Elektrode über der Schneidungslinie angeordnet.

Die Kühlung der Elektrode geschieht in an sich bekannter Weise z.B. mit Argon, Wasser od.dgl., welches dem Gehäuse durch eine öffnung 12 zugeführt wird. Die Magneterregerwicklung 6 liegt an einer einstellbaren Gleichspannung, um die Kotationsgeschwindxgkeit des Lichtbogens beeinflussen zu können. Die Wärmeeinwirkung, d.h. die Anschmelztiefe und -Breite ist damit steuerbar.

Die Ringelektrode ist am Zapfen 5 oder am unteren Joch 8 mittels eines nicht dargestellten Isolierstückes befestigt. Die Stromzuführung erfolgt über ein eigenes Kabel (nicht dargestellt). Die Ausführung nach der Pig. 4t welche das Werkstück selbst als einen Teil des magnetischen Kreises ausnützt, eignet sich besonders für Schweißstellen, die im Inneren eines Hohlkörpers wie z.B. eines Rohres liegen, wobei also die Elektrode in den Hohlkörper hineingeschoben werden muß, wenn man von innen her schweißen will.

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Im dargestellten Anwendungsbeiapiel wird ein Rohr mit einer durchbohrten Platte verschweißt, wobei die Schweißnaht innerhalb der Bohrung sein muß. Selbstredend ist bei dieser Art der Ausführung des Schweißgerätes nur ein ausreichend magnetisch leitfähiges Werkstück verwendbar. Dessen Querschnitt bzw. Material ist also von Bedeutung und bedarf jeweils einer vorherigen Überprüfung* Die Zentrierung des Zapfens samt der Elektrode in bezug auf das Werkstück erfolgt durch geeignete hier nicht dargestellte Mittel, z.B. einen entsprechenden auswechselbaren Zentrierring am Gehäuseunterteil 8. .

Bei der Ausführung nach Figo 2 wäre es denkbar an Stelle eines Gehäuses 4» 7» B mindestens ein offenes rechteckiges Magnetjoch zu verwenden, dessen Teil 8 als eine Platte ausgebildet ist, in der der Zapfen 5 dicht eingesetzt ist und die daneben eine Zuführungsöffnung für das Schutzgas enthält. Weiters könnte ein gewöhnlicher, im Querschnitt rechteckiger Magnetjochkörper verwendet werden, an dessen Unterseite eine besondere Platte aus magnetisch leitendem Material aufgesetzt ist, welche dicht mit dem sie durchdringenden Zapfen 5 verbunden ist und eine Zuführungsöffnung für das Schutzgas enthält. Wie ersichtlich, ist man an ein geschlossenes Gehäuse nicht gebunden.

-■■: Die Ausführung nach den Fig. 5" und 6 erlaubt, wie bereits erwähnt, das Überziehen einer metallischen Oberfläche mit einem bzw. zwei Metallüberzügen. In letzterem Falle werden zwei abschmelzende und zwei nichtabschmelzende Elektroden benutzt, die in Form von Bändern von je einem Walzenpaar (nioht dargestellt) laufend abgenommen werden. Diese Bandelektroden 2a und 2b, denen die elektrische Spannung über .eine Kupferführung od.dgl.

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zugeführt wird, schmelzen beim Umlaufen des Lichtbogens entlang der ringförmigen Begrenzung ab, die sich aus den vier Teilelektroden ergibt. Die nichtabschmelzenden Elektroden 2c und 2d sind z.B. in einem gekühlten Kupferblook befestigt (nicht dargestellt) und vom Zapfen 5 elektrisch isoliert. Der Kupferblock ist in einem Isolierstück gelagert. Natürlich lassen sich hier verschiedenste Befestigungsvorrichtungen für die Elektroden denken, die aber für den Erfindungsgedanken nicht von wesentlicher Bedeutung sind*

Beim Verschieben des Werkstückes 13 in Richtung des Pfeiles 14 entstehen durch den von den abschmelzenden Elektroden sich niederschlagenden Werkstoff zwei übereinander liegende Überzüge 1a und 1b. Hierbei können die Werkstoffe der abschmelzenden Elektroden und damit der Überzüge chemisch gleich oder auch verschieden sein.

Ersetzt man eine der abschmelzenden Elektroden durch aiij.e nichtabschmelzende, so erhält man einen einfachen Überzug. Schließlich ist es denkbar, den beiden abschmelzenden Elektroden verschiedene Breiten zu geben oder sie in Richtung der Verschiebungsbewegung des Werkstückes gegeneinander seitlich versetzt anzuordnen, so daß zwei verschiedene Überzüge nebeneinander entstehen usw. Hierbei ist nur jeweils die dazu passende Gestalt der nichtabschmelzenden Elektroden zu wählen, so daß nämlich sich immer eine ringförmige Begrenzung der Gesamt-Elektrode ergibt.

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Claims (1)

1. 8 ulüno'i .on 23

   Josef-Rups-Str. 2 f

   Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zur Herstellung von vorzugsweise ringförmig in sich geschlossenen Schweißnähten mittels eines elektrischen Lichtbogens unter Verwendung einer ringförmigen Elektrode, wobei der Lichtbogen unter der Wirkung eines Magnetfeldes entlang des Elektrodenrandes fortschreitend bewegbar ist,, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an einem Ende eines sie durchsetzenden Zapfens angebracht ist, welcher an seinem anderen Ende mit einem in sich geschlossenen Magnetjoch, z.B. mit der einen Bodenplatte eines ihn mindestens auf einem Teil seiner Länge umgebenden, magnetisch leitenden Gehäuse bzw. mit dem Mittelteil der einen Schenkelverbindung des Magnetjoches verbunden ist, wouei die zweite Bodenplatte des Gehäuses bzw. zweite Schenkelverbindung des Joches eine Öffnung für den Durchtritt des' Zapfens und gegebenenfalls auch der Elektrode aufweist und daß der Zapfen entweder eine Magnetspule trägt oder aus permanentmagnetischem Material besteht. .

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lichtbogen führende Kante der Elektrode in etwa gleicher Höhe verläuft wie der Rand der Öffnung, deren Umriß ihr angepaßt ist. ■

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen mit der daran angebrachten Elektrode aus der Öffnung herausragt und die Elektrode vorzugsweise gänzlich von der Öffnung getrennt ist (d.h. sie nicht durchdringt).

   4« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Elektrode und dem Mantel des Zapfens und/oder zwischen

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   der Elektrode und dem Rande der Öffnung über die Länge des Umrisses ungleichmäßig ist, derart daß eine gleichmäßig fortschreitende Bewegung des Lichtbogens erzielt wird.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4j dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogens mittels der magnetischen Feldstärke veränderbar und einstellbar ist, so daß entweder Anschmelzung oder nur Iiaterialerwärmung erzielt wird.

   6. Vorricntung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in den magnetischen Kreis zwischen Öffnungsrand und dem die Elektrode tragenden Zapfenende einbesogen ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus zwei abschmelzenden und zwei nichtabschmelzenden Teilelektroden besteht, wobei die abschmelzenden Elektrodenteile als Bänder ausgebildet sind, die zuführbar sind·

   8· Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Herstellung von Überzügen (Plattieren) relativ zum Werkstück bewegbar ist.

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   Ing.X/tm

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