DE2015570C3 - Vorrichtung zur Herstellung von ringförmig in sich geschlossenen Schweißnähten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit solchen Vorrichtungen (DE-GM 18 41 989) werden ringförmige Nähte geschweißt, indem der zwischen dem Rand der nichtabschmelzenden Elektrode und dem Schweißstoß brennende Lichtbogen durch ein ablenkendes Magnetfeld mit großer Geschwindigkeit rundumgetrieben wird. Der die Elektrode durchsetzende Magnet kann an seinem dem Schweißstoß zugewandten Ende einen Polschuh aufweisen, der zur Kon zentration und Führung der magnetischen Feldlinien dient, so daß der Elektro- oder Permanentmagnet auch entfernt von der Schweißstelle angeordnet sein kann. Nachteilig ist dabei die große Streuung der magneti-S sehen Feldlinien, die sich dort nur über einen großen Luftweg schließen können.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei einer Vorrichtung der anfangs genannten Art das radiale, die Lichtbogenzone durchsetzende Magnetfeld stärker zu konzentrie- ren, um damit den Lichtbogenumlauf besser als bisher steuern zu können, so daß auch von der Kreisform abweichende in sich geschlossene Konturen, wie räumlich gekrümmte Kurven und eckige Linienzüge, geschweißt werden können.

is Diese Aufgabe wird durch eine Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann die Elektrode aus mehreren, vorzugsweise vier,

ao Teilelektroden bestehen, wobei je zwei gegenüberliegende der Teilelektroden gleichartig sind. d. h. nichl abbrennbar bzw. abbrennbar und feststehend bzw. zuführbar. Die so ausgebildete Vorrichtung läßt sich zum Plattieren verwenden, d. h. zum Auftragen zweier

as 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 befe- stigten Elektrode aus der öffnung der Bodenplatte des Gehäuses bzw. der einen Schenkelverbindung des Magnetjoches herausragend ausgebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen im folgenden erläutert. In diesen zeigen

F i g. 1 und 2 eine beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung zur Hersteilung einer Schweißnaht zwischen zwei sich schneidenden zylindrischen Körpern in zwei Abbildungen, und

F i g. 3 eine Unteransicht einer Vorrichtung nach F i g. 1; ferner zeigt

F i g. 4 im Schnitt eine modifizierte Vorrichtung, bei der 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 übereinanderliegender Überzüge.

In den genannten Figuren wurden für analoge Teile gleiche Bezugszeichen gewählt. Im einzelnen bedeuten:

I die Schweißnaht, 2 die Elektrode, 3 der Lichtbogen, 4 der magnetisch leitende Gehäusedeckel bzw. die obere (ochschenkelverbindung, 5 ein magnetisch leitender Zapfen oder Permanentmagnet, der am Teil 4 befestigt ist, 6 eine gleichstromgespeiste Erregerwicklung, deren Stromdurchfluß vorzugsweise einstellbar ist, 7 die Gehäusewand bzw. die Schenkel des Magnetjoches, 8 der untere magnetisch leitende Gehäusedeckel bzw. die untere Jochschenkelverbindung, worin sich eine öffnung befindet, in die die Elektrode 2 samt Zapfen 5

So 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 F i g. 1 bis 4 wird eine einstückige gekühlte, nicht abschmelzende Kiek· trode verwendet, hingegen bei der Einrichtung nach F i g. 5 und 6 eine aus vier Teilen bestehende Elektrode. Die Teile sind mit 2a, 2b, 2c und 2d bezeichnet. Weiter bezeichnet I J ein plaltenförmigcs Werkstück und 14

die Richtung, in der das Werkstück unter der Elektrode bewegt wird.

Fs ist ersichtlich, daß eine Einrichtung nach den F i g. 1 bis 3 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 Rotationsgeschwindigkeit des Lichtbogens beeinflussen zu können. Die Wämeein- >s wirkung, d. h. die Anschmelztiefe und -breite ist damit steuerbar.

Die Ringelektrode ist am Magnet 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 F i g. 4, die das Werkstück selbst als einen Teil des magnetischen Kreises ausnutzt, eigntt sich besonders für Schweißstellen, die im Inneren eines Hohlkörpers, wie z. B. eines Rohres, liegen, wobei also die Elektrode in as den Hohlkörper hineingeschoben werden muß, wenn man von innen her schweißen will. Im dargestellten Anwendungsbeispiel 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 F i g. 2 wäre es denkbar, an Stelle eines Gehäuses 4, 7, 8 mindestens ein offenes rechteckiges Magneljoch zu verwenden, dessen Teil 8 als eine Platte ausgebildet ist, in der der Magnet S dicht eingesetzt ist, und die daneben eine Zuführungsöffnung für das Schutzgas enthält. Weiter könnte ein gewöhnlicher, im Que> schnitt rechteckiger Magnetjochkörper verwendet werden, an dessen Unterseite eine besondere Platte aus magnetisch leitendem Material aufgesetzt ist, die dicht mit dem sie durchdringenden Magnet 5 verbunden ist und eine Zuführungsöffnung für das Schutzgas enthält. Wie ersichtlich, ist man an ein geschlossenes Gehäuse nicht gebunden.

Die Ausführung nach den F i g. 5 und 6 erlaubt, wie bereits erwähnt, das Überziehen einer meiallischen 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 (nicht dargestellt) laufend abgenommen werden. Diese Bandelektroden 2a und 2b, denen die elektrische Spannung über eine Kupferführung od. dgl. zugeführt wird, schmelzen beim Umlaufen des Lichtbogens entlang der ringförmigen Begrenzung ab, die sich aus den vier Teilelektroden ergibt. Die nichtabschmelzenden Elektroden 2c und 2c/ sind z. B. in einem gekühlten Kupferblock befestigt (nicht dargestellt) und vom Magnet 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.

Heim Verschieben des Werkstückes 13 in Richtung des Pfeiles 14 entstehen durch den von den abschmelzenden Elektroden sich niederschlagenden Werkstoff zwei übereinanderliegende Überzüge Xa und Xb. Hierbei können die Werkstoffe der abschmelzenden Elekiroden und damit der Überzüge chemisch gleich oder auch verschieden sein.

Ersetzt man eine der abschmelzenden Elektroden durch eine 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 Elektrode zu wählen, so daß sich immer eine ringförmige Begrenzung der Gesamt-Elektrode ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmelzschweißen in sich geschlossener Nähte mit magnetisch bewegtem Lichtbogen und mit einer ringförmigen Elektrode, die an einem Ende eines sie durchsetzenden Magneten angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (5) an seinem anderen Ende mit der ersten (4) von zwei Schenkelverbindungen eines Magnetjochs verbunden ist, die mit dem Magneten und der zweiten Schenkelverbindung (8), die eine öffnung für den Durchtritt des Magneten und der Elektrode aufweist, Teil eines bis auf einen Luftspalt in der Lichtbogenzone aus magnetisch leitendem Material bestehenden Magnetkreises ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de3 die den Lichtbogen führende Kante der Elektrode (2) in etwa gleicher Höhe verläuft wie der Rand der öffnung, deren Umriß ihr angepaßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (5) mit der daran angebrachten Elektrode (2) aus der öffnung herausragt und die Elektrode 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 Magnets und/oder zwischen 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 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogens mittels der magnetischen Feldstärke veränderbar und einstellbar ist, so daß entweder Anschmelzung oder nur Materialerwärmung erzielt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (9) in den magnetischen Kreis zwischen Öffnungsrand und dem die Elektrode tragenden Magnetende einbezogen 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) (la, \b) relativ zum Werkstück (13) bewegbar ist.