DE2036894A1

DE2036894A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Stromes ionisierten Gases

Info

Publication number: DE2036894A1
Application number: DE19702036894
Authority: DE
Inventors: Roderick George Torrance Calif. Rohrberg (V.StA.)
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1969-05-08
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1293228A; US3604889A; FR2087768A5

Description

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Horth American Rockwell Corpora tion, El Segundo,

Californien, USA

Verfallren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Stromes

ionisierten Gases

Die Erfindung bezieht sich auf fortschreitendes Schmelzschweißen metallischer Bauteile längs einer bestimmten Bahn unter Bildung einer dauerhaften Verbindung zwischen diesen ÜJeilen. Die Erfindung ist insbesondere brauchbar für Iftigen oder Verbindungen erheblicher liefe-, beispielsweise zwischen 0,6 cm biff 2,5 cm Werks tückdicke (1A Zoll bis t Zoll) und für Verbindungsstellen, die normal erweise zwei oder mehr aufeinanderfolgende Durchgänge der Elektrode über den gesamten Schweißbereich oder einen Seil hiervon erforderlich machen, xnM nach bekannten Verfahren die Schweißung oder Verbindung zu vervollständigen.

Die Erfindung kombiniert in diesem Salle gewisse Merkmale, die dem üblichen Wolfraffi-InertgasschweiSen (EtG) sowie dem MIG-Schweißen (sich verbrauchende Elektrode) und auch der üblichen Plasmaschweißbrennertechnologie zugeordnet sind. So ist es

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beim zur Zeit durchgeführten TIG-- und MIG-Schweißen 'notwendig, eine Schweißstromquelle, verbunden mit einer Elektrode, vorzusehen, die nahe genug einem Werkstück positioniert wird, um einen Stromfluß über den Raum oder den Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück zu erzeugen, wenn die beiden im Kreis mit der Stromquelle liegen. Eine Gasummantelung umgibt die Elektrode und isoliert den Lichtbogen gegen die umgebende Atmosphäre und setzt hierdurch die Oxidation des geschmolzenen Metalls im Schweißbad auf ein Minimum herab. Die Gestalt des Lichtbogens ist im wesentlichen nicht-kontrollierbar und die dem Stromfluß innewohnende Tendenz, durch die Elektrode zum nächsten Werkstückteil zu flifeßen, macht eine gewisse Sorgfalt erforderlich, um die Lichtbogenbildung an irgendeiner Stelle, abgesehen von der Elektrodenspitze, während des Tief Schweißens innerhalb der Werkstückbauteile, die eine erhebliche Dicke aufweisen, zu verhindern. Solch eine nicht-geregelte Lichtbogenbildung, wie sie in den bekannten Verfahren auftrat» erzeugt eine lokalisierte Erwärmung an einem Werkstückbauteil ohne eine beachtliche Erwärmung des anderen Bauteils, was aber erforderlich ist, um die beiden zu vereinigen·

Bekannte Plasmaschweißbrenner umfassen gewöhnlich eine längliche Kammer, beispielsweise einen zylindrischen Körper, der! entweder eine scheibenartige oder stiftartige Kathode enthält, die axial und unter Abstand zu einer kreisförmigen, eine Aus»- laSöffnung umgebenden Anode angeordnet ist· Der Kammer zugeführtes Inertgas wird bei Durchgang durch den sich zwischen Anode und Kathode einstellenden elektrischen Lichtbogen ionisiert und tritt als Plasmastrom durch die genannte Ausläßt öffnung «xu?· Eine S3.ektro<ieaerosioii, insbei8oiwi€|re der Anode* ist ein !läufig auftretendes hoblest bei HasmaechweiBbreBaerii, die in der Industrie gut bekannt und in großem umfang benutzt werden. Solch eine Erosion läuft schneller ab, wenn die Elektrode nicht wirksam gekühlt wird, wobei eine solche Kühlung insbesondere schwierig bei Plasmaschweißbrennern aufgrund der extrem hohen Temperatur des völlig in der Kammer enthaltenen

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Lichtbogens ist.

Weiterhin ist es auf dem Fachgebiet seit langem bekannt, daß entweder ein elektrischer Lichtbogen oder ein Plasmastrom hinsichtlich Gestalt und Ort verändert werden kann, indem äußere Ströme abschirmenden Gases ganz in die Nähe solch eines Lichtbogens oder Stroms geleitet werden.

Die erfindungsgemäße Maßnahme in diesem Fall ist besonders geeignet, um übliche Inertgasschweißbrenner in Plasmaschweißbrenner umzuwandeln. Obwohl das so erzeugte Plasma für verschiedene Zwecke und auf verschiedene Art und Weise Verwendung finden kann, soll die erfindungsgemäße, hier offenbarte Maßnahme im Zusammenhang mit dem Schmelzschweißen beschrieben werden. Vorhandene Elektrodenhalterungen der genormten bekannten Art, wie sie für TIG- oder MIG-Schmelζschweißbrenner verwendet werden, können leicht modifiziert werden, um die erfindungsgemäßen Maßnahmen zu verwirklichen. Im wesentlichen bestehen die Änderungen, die erforderlich sind, um solche Brenner für die. Plasmaerzeugung umzuwandeln, darin, ein oder mehrere Inertgasstrahlströme zu liefern, die so orientiert sind, daß sie in einen elektrischen Lichtbogen hinter oder in der Nähe der Elektrodenspitze eindringen, im Gegensatz von einer Gasströmung in eine Richtung parallel zur vorherrschenden Richtung des Stromflusses in diesem Lichtbogen,und darin, drastisch sowohl den Strom wie den Gasdurchsatz über die Werte zu erhöhen, die beim Schweißen auftreten oder die bei der reinen Lichtbogenumhüllung oder Abschirmung und Stabilisierung nach dem Stand der Technik auftreten. So kann z. B. eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeitsinertgasstrahlströmen symmetrisch um die Elektrode angeordnet und so ausgebildet sein, daß sie zusammen an einem Brennpunkt konvergieren, der auf der Längsachse der Elektrode angeordnet ist.

Der maximale Strom, der sich sicher an die Elektrode legen läßt, wenn diese für das übliche TIG- oder MIG-Schweißen ver-

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wendet wird, kann etwa verdoppelt werden, wenn die gleiche Elektrode zur Verwendung als Plasmagenerator oder -erzeuger umgewandelt wird. Darüber hinaus resultiert keinerlei beachtliche Elektrodeneroeion von der Verwendung als typische TIG-Schweißelektroden aufgrund des Kühleffekts der hohen, in den Lichtbogen gerichteten Inertgasströmungsgeschwindigkeit. Dieser Aspekt des hier beschriebenen Verfahrens ist besonders wichtig, da die Kühlprobleme so völlig fortfallen, wenn der plasmaerzeugende elektrische Lichtbogen völlig frei liegt und nicht innerhalb einer Kammer oder eines anderen Behälters begrenzt ist, wie dies der Fall mit üblichen bekannten Plasma-Schweißbrennern ist. Darüber hinaus besitzen sich verbrauchende Elektrodenschweißbrenner, wenn sie erfindungsgemäß modifiziert werden, eine besondere Vielfältigkeit für Anwendungsfälle, bei denen es erforderlich wird, geschmolzenes Metall an eng begrenzte Orte zu bringen, beispielsweise tief in einen Schweißspalt zwischen zwei sich gegenüberstehende Werkstückelemente oder im Fall von Ecken oder selbst in die Mitte einer Form, wie weiter unten genauer dargelegt werden wird.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Längs

achse eines Brenners nach der Erfindung zeigt{

ig. 2 ist eine Draufsicht auf die in

Fig. 1 gezeigte Konstruktion in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1, wobei Teile der Konstruktion zur Verdeutlichung fortgelassen wurden$

Fig. 3 ist eine Modifikation des in den

Fig. 1 und 2 gezeigten Brenners im

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Schnitt}

Fig. 4- ist eine im wesentlichen perspek

tivische Darstellung der in S¹Ig. gezeigten Konstruktion}

Fig. 5 ist eine Modifikation der Elektro-

-denhalterungsanordnung der Fig. 1 und 3 in der Ausbildung für ein "Einfuhr schweiß en ^w (reach-in welding) an einem Ort, der unter 90° von der Einführrichtung fort liegt}

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung

eines Elementarkreises, der brauchbar bei in den Fig. 1 bis 4 und gezeigten Brennern ist}

Fig. 7, 8 und 9 sind weitere allgemeine schematische Darstellungen der verschiedenen Kreise, die bei den verschiedenen, in den anderen Fig. gezeigten Brennern verwendet werden können}

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch eine teil

geschweißte Schweißfuge oder Verbindung unter Verwendung der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Brenner}

Fig. 11 zeigt eine ^Mschlüssellochartige^w

Schweißstelle, die mit einer modifizierten Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung hergestellt wurde}

Fig. 12 ist ein Querschnitt im wesentlichen

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entsprechend !ig« 1 durch eine Modifikation, bei der die neuartige 'Konstruktion zur Verwendung mit einem sich verbrauchenden Elektrodendraht angepaßt ist, wie dies beim MG-Schweißen der S¹ElI ist}

Pig. 13 zeigt einen Querschnitt durch eine

Schweißstelle, die mit der Vorrichtung und dem Verfahren, welches in Fig. 12 erläutert wurde, hergestellt wurde §

Pig. 14· zeigt die Lichtbogencharakteristik

zwischen Elektrode und Werkstück nach l*ig. 12 während des eigentlichen Schweißvorganges|

!"ig. 15 zeigt den Gasströmungsverlauf der

in Mg«, 12 gezeigten Vorrichtung in Zuordnung zu den gleichen Werkstückteilen $

Fig. 16 zeigt eine Schweißstelle in der

Darstellung entsprechend Fig.» 13? wobei jedoch die Werkstückteile horizontal gegeneinander versetzt sind}

Pig. 17 zeigt das Verhältnis von Elektrode

und Werkstück entsprechend Pig« 12, jedoch in einer Überkopfschweißlagef

Pig. 18 ist eine Teildaratellraxg, teilweis®

im Schnitt, teilweise in der -Perspektive von zwei Werkstücken, die

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unter Verwendung der in Pig. 12 gezeigten Vorrichtung verschweißt werden sollen}

Fig. 19 zeigt die Lichtbogencharakteristiken

der Elektrode und der Werkstückteile in Fig. 12 bzw. 18}

Fig. 20 zeigt die Schweißstelle, die sich

mit der*Schweißvorrichtung und dem Schweißverfahren nach den Fig. 12, 18 und 19 ergibt;

Fig. 21 zeigt zwei Werkstücke, die mittels

der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung verbunden werden sollen}

Fig. 22 zeigt die entstehende Schweißver

bindung mit der in den Fig. 12 und 21 gezeigten Vorrichtung}

Fig. 23 zeigt allgemein die in Fig. 12 dar

gestellte Vorrichtung, um an Ort und Stelle Metall auf ein Werkstück zu gießen}

Fig. 24- zeigt das vergossene, auf einem

Werkstück geformte Metall unter Verwendung von Verfahren und Vorrichtung nach den Fig. 12 bzw. 23}

Fig. 25 zeigt Änderungen in der Quer-

schnittsgestalt der verschiedenen Schweißnähte, die mit der Vorrichtung nach Fig. 12 unter Benutzung verschiedener Arbeitsparameter er-

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zeugt wurdenf

Fig. 26 zeigt eine schematische Darstellung

einer Vorrichtung zum Schleudergießen .von Werkstücken unter Verwendung der in Pig. 12 gezeigten Konstruktion j

Fig. 27 ist eine im wesentlichen perspek

tivische Darstellung einer anderen Modifikation, wobei die in Fig. gezeigte Yorrichtung zum Gießen und nicht zum Schweißen verwendet wird$

Pig. 28 ist eine perspektivische Darstellung,

die strichpunktiert den Gasströmungsverlauf zeigt, der aus der Arbeitsweise des in Pig« 12 gezeigten Aufbaus in Zuordnung zu den in der gleichen Fig. gezeigten Werkstückteilen resultiertο

Nach Pig. 1 weist der Brenner 8 eine sich nicht verbrauchende Elektrode 10 auf, die wirksam den Werkstückkomponenten 12 und zugeordnet ist, um diese längs einer im wesentlichen ausgerichteten Bahn über einen Spalt 10 zwischen den Werkstückteilen zu verbinden. Die Elektrode 10 ist lösbar innerhalb einer Buchsen- oder Halteringanordnung 18 befestigt, die in einem Halter 20 geeigneter Art gehalten ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 10 und einer nichtdargestellten Schweißstromquelle herstellt«, Der die Elemente 10, und 20 umfassende Aufbau ist an sich bekannt und kann in verschiedenartigster Weise ausgebildet sein, wie/zur Zeit in großem Umfang auf dem Fachgebiet des Schweißens benutzt wird» Die meisten solcher Elektrodenlager-ungen umfassen geeignete Kanal ausbildung en zur Verbindung mit einer· nicht-dargestellten,

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unter Entfernung vorgesehenen Inertgasquelle und um dieses Gas um die Elektrode strömen zu lassen, wie in Pig. 1 durch die . Kanäle 15 und 17 innerhalb des Halters 20 angedeutet.

Ein Gasschalenbehälter 22, der auch von üblicher Art sein kann, ist am Halter 20 durch geeignete Einrichtungen befestigt, die in Form von Schraubgewinde auf beiden Seilen 20 und 22 gegeben sein können, wie durch die Gewinde 24 in Pig. 1 dargestellt. Der Schalenbehälter 22 besteht vorzugsweise aus dielektrischem Material, beispielsweise Keramik, und seine Wirkung besteht darin, den Schweißbereich mit einem geeigneten Inertgas, z. B. Helium, zu sättigen. Aus diesem Grunde hat die Schale 22 ■Verbindungseinrichtungen am Eintritt 26 zur Aufnahme eines Inertgasstromes von einer nicht-dargestellten äußeren Quelle über die Leitung 28. Der Einlaß 26 steht in Verbindung mit einem Eingkanal 30, der seinerseits mit dem Bereich 32 innerhalb der Schale 22 durch eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Kanälen 3^ in Verbindung steht, wodurch ein Gasstrom vom Einlaß 26 im wesentlichen gleichförmig umfangsmäßig innerhalb des Bereiches 32 verteilt ist und, wie in S¹Ig. 1 dargestellt, nach unten aufgrund des beengenden Einflusses des Schürzenteiles 36 am Schalenbehälter 22 gerichtet ist.

Wie weiter in Fig. 1 zu sehen, umgibt eine im wesentlichen geschlossene Kammer 40 im wesentlichen länglicher Gestalt einen Teil der Elektrode 10 und ist innerhalb des Schalenbehälters 22 durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise eine Schraubverbindung, getragen, wie durch das Gewinde 42 angedeutet ist. Die Kammer 40 ist mit einem Endverschlußteil 44 versehen, der als Düse wirkt und an einer Kammer 40 über geeignete Einrichtungen verbunden ist, die z. B. in Form von Gewinden 46 vorliegen können, die in Eingriff miteinander zwischen der Kammer 40 und dem Verschlußelement 44 kommen. Das Element 44 hat die Form eines im wesentlichen zylindrischen Einsatzes und ist mit einer zentralen Bohrung 48 versehen, deren Abmessungen geringfügig größer als die der Querschnittsabmessungen der Elektrode

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10 sind, was zu einem schmalen Spalt zwisehen der Elektrode und der Oberfläche der Bohrung 48 führt, wenn die genannten Seile in der in Ifig. 1 gezeigten Arbeitszuordnung zusammengefügt werden. Der Einsatz 44 ist weiterhin mit einem oder mehreren Bohrungen oder Kanälen 50 versehen, die radial unter Abstand von der Bohrung 48 angeordnet und bezüglich der Elektrode 10 in besonderer, weiter unten zu beschreibender Weise orientiert sind. Vorzugsweise sind wenigstens vier solcher Kanäle 50 vorgesehen und umfangsmäßig um eine Bohrung 48 und unter Abstand voneinander unter im wesentlichen gleichförmiger symmetrischer Anordnung, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen. In Pig. 2 sind zwar acht Bohrungen 50 dargestellt; eine beliebige Anzahl von Bohrungen oder Durchlässen größer oder kleiner als die dargestellten können jedoch hergestellt werden, um dem gleichen Zweck im Bahmen der Erfindung zu dienen} auch variieren die Größe und Anzahl der Kanäle entsprechend der Größe des Düsenelementes 44. Auch können anstelle eines kreisförmigen Musters die Bohrungen 50 in anderen Mustern entweder symmetrisch oder nicht-symmetrisch nach Wunsch vorgesehen sein, um die Hichtungscharakteristiken des Plasmastroms zu verändern.

Aus der oben beschriebenen und in Fig* I dargestellten Konstruktion läßt sich ersehen, daß die Kammer 40 innerhalb der Verschlußeinrichtung 44, wenn sie in Arbeitszuordnung zum Halter 20 und der übrigen Konstruktion steht, einen im wesentlichen umschlossenen Bereich 52 bildet, der so ausgebildet ist, daß er als Beruhigungs- oder Speicherkammer für Inertgas dient, welches dieser über Leitungen oder Kanäle 15 und 17 zugeführt wird. Nach vollständiger IKillung und Unterdrucksetzung durch Zwangs eintritt von Inertgas über die Leitungen 15 und 17 hat der Kammerbereich 52 keinen anderen Auslaß für das hierin enthaltene Gas als die Bohrungen 48 und 50, wodurch eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeitsgasstrahlen oder Strömungen durch die genannten öffnungen geformt werden. Wie durch die gestrichelten Linien 54 und 55 in -Fig. 1 angedeutet, sorgt die konische Schräge der Kanäle 50 relativ zur Längsachse der Elektrode 10

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dafür, daß Gasstrahlen mit hoher Geschwindigkeit gegeneinander konvergieren und ihre Strömungsrichtung an einer Stelle schneiden, die sich innerhalb des Bereiches des elektrischen Lichtbogens befindet, der normalerweise durch Stromfluß von der Elektrode 10 zu den Werkstückteilen 12 und 14· sich einstellt, wenn die Teile 10, 12 und 14- richtig in einem Schweißkreis verbunden sind.

Als Ergebnis der vorgenannten konstruktiven Anordnung sorgt der in Pig. 1 gezeigte Brenner dafür, daß ein beachtlicher Teil des aus den Kanälen 50 austretenden Hochgeschwindigkeitsgases bei Eintritt in den genannten Lichtbogen ionisiert wird, wodurch ein Plasmastrom im wesentlichen an der Stelle 56 erzeugt wird und nach unten durch den Spalt 16 fließt. Die Geschwindigkeit des genannten Gases aus den Kanälen 55 muß ausreichend sein, um durch den genannten Lichtbogen zu dringen und diesen zu passieren, der normalerweise eine sehr hohe Polarität zeigt. Das durch die Leitung 28 eintretende Inertgas, welches aus dem Bereich 32 zwischen dem Schalenbehälter 22 austritt, dient lediglich als Ummantelung und isoliert den Plasmastrom von der umgebenden Atmosphäre. So resultiert aufgrund der extrem hohen Geschwindigkeit der Gasstrahlen 54-, 55 und der Energie aktivität im so erzeugten Plasmastrom während des Betriebes der in 3?ig. 1 gezeigten Vorrichtung eine sehr starke Strahlpumpen- oder Venturiwirkung in der umgebenden Atmosphäre, welche in das Gas und/oder den Plasmastrom hineingerissen wird, wenn eine isolierende Ummantelung aus Inertgas aus dem Bereich 32 nicht vorgesehen wird. Solch ein Mitreißen atmosphärischer Gase würde zu einer Bildung von metallischen Oxiden und Verunreinigungen an der Stelle irgendeines Kontaktbereiches zwischen dem Plasmastrom und dem Werkstückmaterial führen. Durch den die Elektrode 10 umgebenden Spalt 48 austretendes Gas wirkt hauptsächlich dahingehend, die Bildung eines Wirbels an der Stelle 56 zu stören und scheint nicht merklich zu dem durch den Lichtbogen erzeugten Plasmafluß beizutragen. Auch ist ein sehr brauchbarer Kühleinfluß auf die Elektrode 10 vorhanden.

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Die in Pig. 3 gezeigte Modifikation umfaßt Einrichtungen, um das Mitreißen der umgebenden Atmosphäre durch den von der Elektrode 10 erzeugten Plasmastrom zu verhindern, wenn die umgebende Atmosphäre gekennzeichnet ist durchhohe Druckstörungen, beispielsweise Windböen, die bei Verwendung der Schweißeinrichtung auf offenem Feld auftreten 'können. So entsprechen die Elektrode 10 und die Lagerelemente.18 und 20 in Fig. 3 den gleichen, in Fig. 1 gezeigten. Jedoch ist die Schale 22 nach Fig. 1 ersetzt durch zwei gesonderte Bauteile, die wirksam einander zugeordnet sind, um die Funktionen der Schale 22 und der Kammer 40 nach Fig. 1 in etwas unterschiedlicher Weise auszuführen. So ist ein metallischer, scheibenartiger Gehäuseträger 60 am Halter 20 durch geeignete Einrichtungen befestigt, die beispielsweise Gewinde 62 umfassen können. Der Gehäuseträger 60 ist seinerseits am Gehäuseelement 64 über geeignete Einrichtungen, beispielsweise eine Vielzahl von Bolzen 66 oder dergleichen befestigt, die unter Umfangsabstand um die Mittelachse des Halters 20 angeordnet sein können. Das Gehäuse 64 kann zweckmäßig aus Keramik oder anderem, dielektrischen Material bestehen, um die Gefahr einer zufälligen Entladung zwischen Gehäuse 64 und Werkstückteilen 12 und 14 auf ein Minimum herabzusetzen. Das Gehäuse 64 hat einen inneren Hohlraum 68, der als Beruhigungskammer in der gleichen Weise wie der Bereich 52 innerhalb der oben mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Kammer 40 wirkt. Darüber hinaus hat die Kammer 68 ein Endverschlußelement 70 in Form eines im wesentlichen zylindrischen und mit Gewinde versehenen Einsatzes mit einer Vielzahl von Löchern hierin, die so ausgelegt sind, daß sie in der gleichen Weise wie der Einsatz 44, der mit Bezug auf Fig. 1 diskutiert wurde, funktionieren. Das Gehäuse 64 ist weiterhin mit einem Binghohlraum 72 versehen, der im wesentlichen konzentrisch zur Längsachse der Elektrode 10 ist und der mit einem Ringkanal 74 durch eine Vielzahl gesonderter Kanäle 76 in Verbindung steht. Der Ringhohlraum 72 ist so ausgelegt, daß er eine Inertgaszufuhr durch die Einlaßleitung 78 aufnimmt, was in der Funktion der mit Bezug auf Fig. 1

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■beschriebenen Leitung 28 entspricht, wodurch der normalerweise zwischen der Elektrode 10 und den Werkstückbauteilen 12 und erzeugte Lichtbogen mit einem Vorhang aus dem genannten Inertgas umgeben wird. So tritt das innerhalb des Ringraums 72 befindliche Gas aus diesem durch den Hingspalt 80 aus, dessen Breite durch die Wahl der verschiedenen Durchmesser- der Hinge 82 und 84 variiert werden kann. Der Bingraum 72 ist so mit Schraubgewinden 86 und 88 auf den inneren und äußeren konzentrischen Wandungen versehen, die genannten Gewinde entsprechen entgegengesetzt den Innengewinden auf dem Hing 84 und den Außengewinden auf dem Hing 82. Die genannten Hinge stehen in Arbeitseingriff, wenn sie in der in ]?ig. 3 gezeigten Lage zusammengebaut sind, wodurch die Fläche 90 auf dem Außenring 82 gegenüber der Fläche 92 und unter Abstand zu dieser auf dem Innenring 84 sich befindet, wobei die Flächen 90 und 92 die äußeren und inneren Wandungen des Spaltes 80 jeweils bilden. Durch Variieren des radialen Abstandes der Flächen 90 und 92 bezüglich der Längsachse durch die Elektrode 10 unter Verwendung von Eingen unterschiedlicher Größe kann natürlich die Breite oder die Gestalt des Spaltes 80 einstellbar variiert werden, um die genannte Ummantelung oder den Vorhang aus der Gasströmung zu bilden. Die so in Fig. 3 gezeigte Konfiguration ist besonders für Baustellen geeignet, wo Windböen oder andere atmosphärische Störungen auftreten, die dan Schutz gas strom vom Bereich 32 der Schalenausbildung 22 in Fig. 1 verdrängen oder sonst unterbrechen könnten. Dem wird nun durch den Inertgasstrom höherer Geschwindigkeit wirksam Widerstand geleistet, der aus dem Spalt 80 im Brenner der Fig. 3 austritt und weiter durch Fig. 4 nahegelegt ist.

Eine weitere Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, die besonders für das "Einführschweißen" bei relativ gedrängten oder unzugänglichen Werkstückflächen geeignet ist, ist aus Fig. 5 ersichtlich. So bezeichnen die Bezugszeichen 94, 96 und 98 in Fig. 5 die Werkstückbauteile, welche strukturell einander zugeordnet werden, wodurch das Schweißen innerhalb eines

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genau begrenzten Hullraums und in einer Richtung unter 90° von der Richtung erforderlich wird, in der ein Schweißbrenner nach der Darstellung von oben eingeführt werden kann.

Der Elektrodenhalter 20 und die Futterhülsenanordnung 18 zusammen mit gewissen oder ähnlichen Teilen entsprechen nach der Darstellung dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Die Sehalenanordnung 22 nach Fig. 1 wird jedoch in Fig. 5 durch die Schale 100 ersetzt, die eine Krümmung von im wesentlichen 90° zwischen ihrem oberen Endteil 102 und dem Auslaßschürz enteil 104· aufweist. Auch ist die in Fig. 1 mit 40 bezeichnete Kammer in Fig. 5 ersetzt durch die gekrümmte Kammer 106, die im wesentlichen die gleiche Gestalt und Krümmung wie die Schale 100 aufweist. Der Einsatz 108 in Fig. 5 entspricht hinsichtlich Gestalt und Funktion den Einsätzen 44 und 70 in den Fig. 1 bzw. 3-

Die Fig. 6 bis 9 zeigen schematisch verschiedene Arten von Kreisen, die bei den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Brennern Verwendung finden können. So zeigt Fig., 6 eine übliche Bauart eines Schweißkreises, der nach dem Stand der Technik in großem Umfang benutzt und bekannt ist. Der Werkstückteil 12 oder 14-ist an Hasse gelegt oder auf sonstige Weise mit der Stromquelle 110 und dem Brenner 21 verbunden, um einen Lichtbogen entsprechend den Anforderungen für die Plasmaerzeugung hervorzurufen.

Fig. 7 zeigt einen Schaltkreis, der im wesentlichen dem nach der US-Patentschrift 3 319 04-3 vom 9» Mai 1967 entspricht, wo ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden in den Brennern 21 und 23 hergestellt wird, welche den Konstruktionen sowohl 4er Fig. 1 wie der Fig. 3 entsprechen.

Fig. 8 zeigt einen Kreis im wesentlichen gleich dem in Fig. 7 gezeigten, nur daß die hohle längliche Elektrode 112 in Fig. 8 stationär verbleibt, wogegen der untere Brenner 23 in Fig. 7

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sich, gemeinsam mit dem Brenner 21 bewegt, um zwischen den beiden eine wesentliche Ausrichtung beizubehalten. Die Elektrode 112 wird durch geeignete Einrichtungen, wie z. B. eine Pumpe und ein Wasserzirkulationssystem 114-, gekühlt und ist in Reihe mit einer Stromquelle 110 und dem beweglichen Brenner 21 geschaltet, wodurch ein Lichtbogen zwischen den Organen 21 und 112 entsteht, während die Werkstückteile 12 und 14 nicht im Kreis liegen oder geerdet sind. Geeignete Heiζeinrichtungen und elektrisch isolierte Trägereinrichtungen sind für die stationäre Elektrode 112, wie bei 116 in Fig. 8 zu sehen, vorgesehen.

Der in Fig. 9 gezeigte Kreis ist im wesentlichen ähnlich dem in Fig. 7 gezeigten, nur daß die Brenner 21 und 23 auf der gleichen Seite der Werkstückteile 12 und 14· angeordnet sind. Ein Lichtbogen wird zwischen den beiden Brennern gezogen, der erforderlich ist, um das Plasma zu erzeugen} die Richtung des Plasmastroms ist jedoch vorwiegend wie durch die gestrichelten Linien 118 und 120-angedeutet. Nach der in Fig. 9 gezeigten Anordnung erfordert die Verwendung der Brenner 21 und 2J für das Plasmaschweißen keinen Spalt zwischen den Werkstückteilen, wie oben mit Bezug auf den Spalt 16 in Fig. 1 diskutiert wurde.

Aus den oben dargelegten Einzelheiten wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Konzeption in diesem Falle benutzt werden kann, um zur Zeit wohlbekannte Schweißelektroden, die in großem Umfang in Plasmabrennern verwendet werden, umzuformen. Das Hauptprinzip der Arbeitsweise bedeutet einen drastischen Anstieg in der Größe des anzulegenden Stroms und der Inertgasmenge über die Mengen, die während des Betriebs der gleichen Einrichtung für das Schweißen Verwendung finden. Was wichtiger ist, die Erzeugung die Plasmas in der oben gekannten Weise erfordert ein oder mehrere kraftvolle Inertgasstrahlen, die so orientiert sind, daß sie dafür sorgen, daß der oder die genannten Strahlen in den Schweißlichtbogen eindringen oder ihn sonst schneiden, anstatt parallel zur Richtung des Schweiß-

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Stroms zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück zu strömen. So ist die Richtung des Ionisierungsgasstromes unter ein.em Winkel relativ zur Sichtung des Stromflusses am Ort des ionisierenden Lichtbogens in sämtlichen der oben genannten Ausführungsformen vorgesehen.

Die oben beschriebene Vorrichtung sorgt für beachtliche Vorteile, die aus der Tatsache resultieren, daß der ionisierende Lichtbogen nicht in einer Kammer oder einem Gehäuse, sondern völlig außerhalb des Brenners enthalten ist. So fallen die ernsten Kühlprobleme, die den üblichen Plasmaerzeugereinrichtungen zugeordnet sind, völlig bei den hier beschriebenen Brennern fort. Das Ergebnis ist, daß die Elektrodenerosion nicht in beachtlicher Weise größer wird, wenn der Brenner 8 in Fig. 1 beispielsweise als Plasmaerzeuger für das übliche Ü3IG-Schweißen verwendet wird. Das vorgenannte Merkmal ist insbesondere überraschend, wenn man sich vor Augen hält, daß wesentlich größere Ströme angelegt werden können, wenn der Brenner 8 benutzt wird, um Plasma zu erzeugen, als wenn er für das TIG-Schweißen benutzt würde. Wenn also die Elektrode 10 in Pig. 1 einen Durchmesser von 0,90 englischen Zoll (0,23 cm) aufweist, so zeigt sich, daß der maximale Strom, der sicher an den Brenner 8 beim TIG-Schweißen angelegt werden kann, im tatsächlichen Versuch in der Größenordnung von 200 Ampere liegt, wobei über diesen Wert hinaus die Elektrode, die normalerweise sich nicht verbraucht, sichtbar aufgrund der extrem schnellen Erosion verschwinden würde. Wenn jedoch die Elektroden mit dem genannten Durchmesser bei dem Brenner 8 in der für die Plasmaerzeugung oben beschriebenen Weise verwendet werden, kann ein Maximalstrom in der Größenordnung von 400 Ampere sicher ohne beachtliche Erosionseffekte, die von einer solchen Steigerung herrühren könnten, an die Elektrode 10 angelegt werden.

In diesem !Fall ist es weiter ganz besonders beachtlich, daß die in den Pig. 1, 3 und 5 gezeigten und oben diskutierten Brenner frei konvertierbar zwischen Plasmaschweißen und übli-

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chem UGr-Schweißen sind, ohne daß der Stromfluß zur Elektrode 10 unterbrochen würde. Das Leistungsmerkmal ist besonders brauchbar beim Schweißen von Bohren oder Leitungen mit dicken Wandungen, beispielsweise beim !Formen von stumpfgeschweißten Nähten zwischen benachbarten Rohrenden. Bei solchen Schweißnähten· erfolgt ein vollständiger Umlauf der Elektrode um den Umfang der Leitungsschweißnaht und eine geringe Schweißüberlappung wird vorgenommen, um die 'Vervollständigung der Schweißnaht sicherzustellen. Während zunächst die Elektrode um zwei sich gegenüberstehende Leitungsenden läuft, die einen Spalt zwischen sich entsprechend dem Spalt 16 in Pig. 1 aufweisen, soll darauf hingewiesen werden, daß der Spalt den Durchgang des Plasmastroms vom Brenner 8 zum Spalt und in unmittelbarer Nähe zu den sich gegenüberstehenden diesen bildenden !lachen erlaubt. Wird jedoch ein Plasmastrom vom Brenner 8 an eine für den Plasmastrom zu dicke Fläche gelegt und brennt völlig durch und ist kein Spalt wie der Spalt 16 vorhanden, so schlägt der Strom gegen die Oberfläche und wird seitlich in sämtlichen Eichtungen verdrängt, wodurch eine Eegelung der so aufgebrachten Energie für Schweißzwecke in kritischer Weise behindert wird. So ermöglicht .die Verwendung des Brenners 8 nach den Mg. 1 oder 3 bei der Plasmaerzeugung ein {Diefschweißen wahrend des anfänglichen CDr aver si er ens des Brenners um die dickwandigen Lei tungs end en, wobei das Ergebnis eine Schweißwulst oder eine Schweißnaht ist, welche den genannten Spalt schließt,- wonach sämtliche weiteren Schweißdurchgänge mittels des Brenners 8 normalerweise eine Betätigung des Brenners nach der üblichen ELGr-Schweißart erfordern wird. So wird nach ]?ig. 10 die Schweißraupe 13 während des infangsdurchgangs der Elektrode 10 erzeugt, wenn in der Plasmaerzeugungsmode gearbeitet wird, um die Werkstücke 12 und 14 zu verbinden. Zusätzliche Schweißgänge sind erforderlich, um völlig den Spalt zwischen den Werkstückteilen 12 und 14 zu füllen, wobei eine Betätigung der Elektrode 10 nach der üblichen UIG-Schweißmode erforderlich wird. Eine Umwandlung von einer Mode zur anderen unter Verwendung des Brenners 8 nach Fig. 1 beispielsweise erfordert

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lediglich eine drastische Verminderung des Inertgasdurchsatzes durch die öffnungen 48 und 50, begleitet von gleichzeitiger Verminderung des Stroms durch die Elektrode 10, "beispielsweise von 400 Ampere zu 100 Ampere oder weniger. Der Umwandlungsschritt kann, da nur .Änderungen in den Betriebsparametern und keine baulichen Veränderungen notwendig werden, leicht, automatisch und schnell erreicht werden.

Nach Fig. 1 ist es auch ein Merkmal des Brenners 8, daß die Länge der Elektrode 10 über einen weiten Bereich verändert werden kann, so daß ein Schweißen innerhalb von Schlüssellochverbindungen der in der US-Patentschrift 3 099 7^0 vom 30. Juli 1963 gezeigten Art möglich wird, wobei der in Fig. 2 in modifizierter Form als Fig. 11 der vorliegenden Zeichnungen wiedergegeben ist. Nach Fig. 11 hat der Brenner 21 eine Elektrode, die in jeder Hinsicht der Elektrode 10 im Brenner 8 nach Fig. 1 entspricht, nur daß sie weiter von der umgebenden Gasschale vorsteht als die Elektrode 10, um zwischen die Deckbleche 2 und 3 einer "Schlüssellochverbind-ung" an einer Leichtbauplatte zu reichen. Die Steigerung in der Länge der aus der Schale 22 des Brenners 21 in !ig. 11 vorstehenden Elektrode wird begleitet durch eine Änderung in der Winkel anordnung der Bohrungen 50 um die Elektrode, wie erforderlich ist, um die Gasströme von den Bohrungen 50 zu einer neuen Stelle hinter dem entfernten oder nieht-abgestützten Ende der Elektrode zu richten.

Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß sämtliche der hier beschriebenen Brenner sowohl an der Plasma-"wie in der üblichen Schweißbetriebsart anpaßbar sind zur Verwendung mit Schweißstab, sich verbrauchender Elektrode oder Schweißdraht während des Verbindungsverf ahrens. Ss soll- weiter darauf hingewiesen werden, daß die Art der Verbindung, bei der die hier beschriebenen Brenner zur Herstellung einer SehweiBimg verwendet werden, nicht auf Stumpf nähte oder sich, gegenüber·= steheD.de,"unter Abstand angeordnete !"lachen wie die* welche

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den Spalt 16 in Pig. 1 "bilden, begrenzt ist, vielmehr Flächen umfassen, die in engem oder kontinuierlichem Kontakt stehen, überlappt—Verbindungen und andere· Darüber hinaus soll bei Fehlen eines Spaltes 16 darauf hingewiesen werden, daß das durch den Brenner 8 in Fig. 1 erzeugte Plasma in der Lage ist, durch viele unterschiedliche Werkstückmaterialien zu schneiden, vorausgesetzt, daß diese ausreichende Dicke aufweisen, um vom Plasma durchschnitten zu werden. Dieses Durchschneiden bildet ein kleines Loch völlig durch das Verkstückmaterial, welches sich all mählich längs der Schweißbahn in im wesentlichen kontinuierlicher Ausrichtung mit der Elektrode 10 bewegt, wobei das Basismetall im Werkstück sich hinter diesem Durchbrennloch zusammenschließt. Beim Vorhandensein eines Spaltes, wie z. B. ( des Spaltes 16, strömt das schmelzflüssige Material in den Werkstückteilen 12 und 14 zusammen und bildet eine Schweißraupe, z. B. die Schweißraupe 13 nach Fig. 10, während der Brenner sich an einer beliebigen gegebenen Stelle vorbei längs der Schweißbahn bewegt. In Abwesenheit des Brennloches, beispielsweise wenn die Werkstückteile 12 und 14 relativ dick sind, ist es notwendig, den Spalt 16 vorzusehen, um eine Gleichförmigkeit in der vorherrschenden Richtung des durch den Brenner 8 erzeugten Plasmastroms zu ermöglichen.

Die vorstehend diskutierte Konstruktion sowie das diesbezügliche Verfahren sorgen für einen wesentlich größeren Inderungsbereich in der Plasmaströmungsgeschwindigkeit als die Plasmabrenner üblicher Bauart, wie sie bisher bekannt waren, zuließen. So führt eine relativ niedrige Inertgasströmung durch die öffnungen 50 zu einer entsprechend herabgesetzten Geschwindigkeit des Plasmastroms während des Betriebs des Brenners 8 in der Plasmabetriebsweise. Dies resultiert teilweise aus der Tatsache, daß die Lichtbogenbildung nicht von einem besonderen Volumen des angewendeten Inertgases abhängt und nicht durch eine plötzliche Änderung der Inertgasgeschwindigkeit oder des diesbezüglichen Durchsatzes durch die öffnungen 50 zum Erlöschen kommt. Der Lichtbogen bleibt so lange aufrechterhalten,

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wie die Elektrode 10 ausreichend nahe den Werkstückteilen 12 oder 14 oder einer anderen in den Fig. 7 oder 8 dargestellten Elektrode angeordnet ist, während elektrische Leistung hieran abgegeben wird. Wird an den Plasmastrom eine übermäßige Energie gelegt, beispielsweise durch Steigerung der Inertgas- . strömung durch die öffnungen 50 in den J¹Ig. 1 oder 3 beispielsweise, so sind die hier gezeigten Brenner sehr brauchbar für Metallschneidvorgänge anstelle des Schweißens, da das schmelzflüssige Metall durch die Kraft des Plasmastroms entfernt wird und die Verweilzeit des Brenners über die gesteigert wird, die dem Schweißvorgang eben dieser Brenner zugeordnet ist. Während der Schweißvorgänge haben Unterschiede in der Lichtbogenlänge nicht so einen kritischen Einfluß auf die Größe der an den Plasmastrom angelegten Energie wie beim Schweißen. Der Plasmastrom wird aufrechterhalten, solange die Elektrode nur ausreichend nahe dem Werkstück oder an einer anderen Elektrode zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens sich befindet.

Mit besonderem Bezug auf die erfindungsgemäße Konzeption in Anwendung auf das MIG-Schweißen ist eine Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in Fig. 12 zu sehen, wo die Wolframelektrode 10 der Pig. 1 ersetzt ist durch einen sich verbrauchenden Elektrodendraht in Fig. 12. Der Brenner 8 nach Fig. 12 entspricht sehr eng der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion, wie auch die Ähnlichkeit der Bezugszeichen zu erkennen gibt. Der Halter 20 nach der in Fig. 12 gezeigten Konstruktion umfaßt jedoch nicht eine Futterausbildung 18, hat vielmehr eine durchgehende Mittelbohrung, die so ausgebildet ist, daß sie einen Gleitkontakt mit dem Elektrodendraht 11 herstellt, der durch den Halter 20 durch geeignete, nicht-dargestellte Einrichtungen in an sich bekannter Weise zugeführt wird und eine Spule 9 umfaßt. Unabhängig von der starken Ähnlichkeit zwischen der in den Fig. 1 und 12 gezeigten Schweißbrennerausbildung erkennt man ein sehr unterschiedliches Verhältnis, welches zwischen den Elektroden 10 und 11 bezüglich der Werkstückbauteile 12 und 14 in jeder der genannten Figuren existiert»

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So wird die Elektrode 11 zunächst tief innerhalb der Schweißzone angeordnet, wodurch die entfernte Spitze 101 der Elektrode geringfügig bis unterhalb der unteren Seiten 111 und 113 der Werkstückelemente 12 bzw. 14 vorstehen kann. Der Spalt zwischen den genannten Werkstückbauteilen hat eine ausreichende Breite, um den·Durchlaß ionisierenden Gases zu ermöglichen, welches aus den öffnungen $0 in den Brenner austritt, wodurch praktisch von der Gasströmung in dem durch die Linien 54 und 55 in- Pig· 12 definierten konischen Bereich praktisch nichts seitlich vor dem Eintritt in den Spalt 16 abgelenkt wird. Das vorgenannte Verhältnis zwischen Brenner und Werkstückbauteilen ist in Pig. 14- und 15 besonders dargestellt} letztere zeigt eine im wesentlichen zylindrische Plasmasäule 57-58, während Pig. 14 zeigt, daß die Lichtbogenbildung über den gesamten Teil der Elektrode 11 auftritt, die innerhalb des Spaltes 16 vorgesehen ist, wie durch die Linien 59 angedeutet. Es hat sich herausgestellt, daß dort, wo der Spalt 16 eine unzureichende Breite aufweist, um zunächst eine Gassäule 57-58 zu ermöglichen, das Gas zwangsweise in das Basismetall eindringt und den notwendigen räumlichen Spalt 16 zur Aufnahme der Säule 57-58 bildet. Als Ergebnis der in Pig. 14 gezeigten Lichtbogenbildung verbraucht sich die Elektrode 11 schnell und muß in den Spalt 16 von der Spule 9 bei relativ hoher Geschwindigkeit während des fortschreitenden Schmelz schweiß ens eingespeist werden, während der Brenner 8 sich längs der durch den Spalt gebildeten bestimmten Bahn bewegt. Außerdem kann, man aus Pig. 12 erkennen, daß die Werkstückelemente 12 und 14 keine besondere Bandoberflächenvorbereitung vor dem Schweißen ermöglichen und daß die sich gegenüberstehenden Plächen 124 und 126 der Werkstückteile 12 bzw. 14 im wesentlichen unter rechtem Winkel zu den oberen und unteren Seiten jedes Werkstückelementes vor dem Schweißen enden können. Als Ergebnis der in Pig. 14 gezeigten Idchtbogencharakteristik jedoch wird das genannte Winkel verhältnis verändert, wodurch die abgerundeten Ecken 132, 134, 136 und 138 aufgrund von Erosion des Basismetalls in den Werkstückteilen während der Lichtbogenbildung entstehen. Die aus dem so er-

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wähnten Schweißverfahren resultierende Schweißraupe nach Fig. 12, 14 und 15 ist im Querschnitt in Fig. 13 ersichtlich und mit dem Bezugszeichen 128 bezeichnet. Die Schweißraupe 128 hat eine vergrößerte Breite an jedem Ende, wie durch die vergrößerten Massen 127 und 129 in Fig. 13 gezeigt. Während des genannten Schweißvorgangs, insbesondere beim Schweißen nach unten in der in Fig. 12 dargestellten Lage beispielsweise, ist es wünschenswert, eine Stütz- oder Abschreckschiene 131 aus keramischem oder anderem nicht-metallischen Material vorzusehen, um die Strömung schmelzflüssigen Metalls in der Schweißraupe 128 anzuhalten oder zu hindern. Während des Überkopfschweißens von Werkstücken 12 und 14 unter Verwendung der gleichen Vorrichtung und des in Fig. 12 erwähnten Verfahrens jedoch, beispielsweise nach Art der Fig. 17, ist keinerlei solche Stützschiene oder Masse erforderlich, da die Schwerkraft in natürlicher Weise ein übermäßiges Wachsen der Schweißraupe am oberen Ende verhindert, während eine schnelle Bewe- gung der Lichtbogenfläche längs des Spaltes 16 dafür sorgt, daß die flchweißraupe 128 abkühlt, bevor übermäßig viel Material durchgeflossen ist. Alternativ kann ein nach oben gegen die Plasmasäule 57? 58 gerichteter Gasstrahl niedriger Geschwindigkeit anstelle der keramischen Masse 131 zur Durchführung der gleichen Funktion benutzt werden. Das zwangsweise Eindringen von Wärme, Gas und Schweißmetall tief in den Spalt 16 führt zu einem völligen Eindringen der Verbindung in einem einzigen Durchgang.

Das in den Fig. 12, 14 und 15 erläuterte Schweißverfahren ist besonders geeignet zum Schweißen von Verbindungen, wo die zu verbindenden Werkstückelemente nicht genau geformt oder sauber ausgerichtet sind. So zeigt Fig. 16 eine Schweißraupe 130 zwischen den Werkstückteilen 12 und 14, die man erhalten kanu, selbst wenn die Bauteile horizontal falsch ausgerichtet sind, wie durch die Entfernung χ angedeutet, welche die Messung zwischen den unteren Flächen 111 und 113 cLer Bauteile 12 bzw. 14 darstellt. So wurden beispielsweise geschweißte Verbindungen

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entsprechend Fig. 16 in erfolgreicher Weise mit Platten 12 und 14· mit einer Dicke von 3/8 Zoll (0,95 cm) erreicht und horizontal um ein Stück χ von 3/16 Zoll (0,46 cm) versetzt, bei einem Spalt 16 von 1/16 Zoll (0,159 cm), obwohl die genannten Maße nicht irgendwelche Begrenzungen darstellen sollen und obwohl noch eine größere Falschausrichtung möglich ist.

Die in Fig. 12 verwendete Vorrichtung beispielsweise hat eine große Vielfältigkeit als Fabrikationswerkzeug gezeigt, welches in vielen verschiedenen Schweißsituationen und Verfahren zusätzlich zu anderen unten diskutierten Verfahren sich als brauchbar erwiesen hat. ^v

Die Fig. 18 bis 22 zeigen zwei Arten von geschweißten Verbindungen, die brauchbar sind, um zwei Platten oder flanschartige Teile metallischer Werkstücke durch ein oder mehrere lokalisierte Anwendungen von Schweißwärme unter Bildung einer "geschweißten Niete¹¹ zu befestigen. Nach Fig. 18 wird das Werkstückelement 150 vorher in Kontakt mit dem Werkstückelement 152 gebracht oder wenigstens in dessen unmittelbare Nähe an der Stelle, wo die Verbindung hierzwischen gewünscht wird. Das Element I50 ist mit einer öffnung oder einem Durchbruch 154· versehen, das im wesentlichen von zylindrischer Gestalt sein kann, obwohl auch die genaue Gestalt der öffnung 154· nicht kritisch ist. Darüber hinaus kann die öffnung 154- an einem Teil vergrößert sein, wie durch die im allgemeinen konische Fläche I56 nahegelegt, im Gegensatz zum zylindrischen Teil I58 nach Fig. 18, und zwar aus einem weiter unten diskutierten Grunde. Sind die Werkstückelemente entsprechend Fig. 18 angeordnet, so erfolgt das Schweißen mittels der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung unter Einführung der Elektrode 11 in die öffnung 154-, wie in Fig. 19 dargestellt. Die Lichtbogenbildung zwischen der Elektrode 11 und dem Werkstückelement 150 und 1^2 gleichzeitig mit dem durch die Linien 54· und ^ in Fig. 19 angedeuteten Gasstrom führt dazu, daß der Lichtbogen und die Elektrode in das Element 152 durch Erzeugen eines Hohlraums

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160 eindringt. Ist das Element 150 nicht-metallisch oder nichtschleißbar, so wird die Lichtbogenbildung begrenzt auf den Raum zwischen der Elektrode 11 und dem Bauteil 152 und führt zu einem vollständigen Füllen des Loches 154 mit Schweißmaterial, da die Lichtbogenbildung fortgesetzt wird, während das Schweißbadniveau innerhalb des Loches 154- steigt. Die schmelzflüssige Masse, die aus dem Schmelzen der Elektrode 11 und des Basismetalls in den Elementen 150 und/oder 152 resultiert, verfestigt sich nach dem Kühlen und bildet eine nietartige Masse 164, wie im Querschnitt der Pig. 20 zu entnehmen. Die Masse 164 hat einen vergrößerten Teil am äußeren Ende aufgrund des konischen Teils' 156 der Öffnung 154-, die zunächst in der Platte 150 ausgebildet wurde. Ist keinerlei translatorische Bewegung der Elektrode 11 vorhanden, so ist die Masse 164 von länglicher und grobzylindrischer Form wie bei einem Hagel mit flachem Kopf und legt die Werkstückelemente aneinander in festem Verhältnis im wesentlichen wie ein Nagel fest, der in zwei Planken getrieben wird. Ist das Loch 154 ein länglicher Spalt und ermöglicht es eine translatorische Bewegung der Elektrode 11, so ist die Masse 164 ein kontinuierliches Schweißversuchsteil (continuous weld search) anstelle einer lokalisierten grobzylindrischen Masse.

Fig. 21 zeigt ein alternatives Verfahren zur Erzeugung einer Schweißung für den gleichen Zweck wie in Fig. 20; jedoch mit gesonderten Löchern 168 und 169» die in den Werkstückelementen 150 bzw. 152 gebildet wurden. Aus Fig. 21 ist zu ersehen, daß die Löcher 168 und 169 in etwa die gleiche Größe aufweisen und in den Verkstückelementen ausgebildet werden, bevor mit dem Schweißvorgang begonnen wird. Wie in Fig. 21 nahegelegt, brauchen die Löcher nicht sorgfältig bemessen oder positioniert sein, um etwa genau koaxial miteinander übereinzustimmen, wie dies bei Meten- oder Bolzenlöchern durch zwei Bahnen oder Platten nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Sind die Platten oder Bleche 150 und 152, wie in Fig. 21 dargestellt, angeordnet, so wird Schweißwärme auf beide Elemente aufge-

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bracht, indem die Elektrode 11 in die Vorrichtung nach 3?ig. 12 im gleichen allgemeinen Verhältnis eingeführt wird, wie zwischen den Platten 12 und 14 in Jig. 12 vorgeschlagen wurde. Der resultierende, in Jig. 22 gezeigte Schweißklumpen■166 sichert nach der Verfestigung die Werks ta ekel emente 150 und 152 aneinander in festem Verhältnis. Die vergrößerten äußeren !Teile an jedem Ende der Schweißung 166 nach 5¹Ig, 22 treten natürlich auf und dienen dazu, die Haltekraft der Schweißmg in der gleichen Weise wie zwei aufgesetzte Enden einer Niete beispielsweise zu verfestigen. Die oben mit Bezug auf Fig. 18 bis 22 diskutierten Schweißungen zeichnen sich aus durch verbesserte Einfachheit, Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit gegenüber den konventionellen mechanischen Halte einrichtung en und sind brauchbar bei einer breiten Vielfalt verschiedener Anwendungsfälle, insbesondere bei ffluidtanks, da sie selbst dichtend sind. Ein Schrumpfen der symmetrischen Masse 166 führt zu einer verbleibenden Druckkraft, die kontinuierlich angelegt wird, um die Werkstückelemente fest zusammenzuhalten.

Nach 5¹Xg. 23 kann die in 3?ig. 12 gezeigte Vorrichtung verwendet werden, um schmelzflüssiges Metall zusätzlich zu seiner Verwendung bei Schweißvorgängen zu gießen. Z. B, können Halteeinrichtungen in 3?orm keramischer BOrmblöcke I70 und 172 vorher auf die Oberfläche eines Werkstücks, beispielsweise einer metallischen Platte 174, gesetzt werden. Die Werkstückflächen 173 und 175 der Blöcke 170 und 172 sind zueinander unter einem Abstand gleich y angeordnet und bilden einen Spalt , Innerhalb dessen das schmelzflüssige Metall zusammengedrängt und geformt werden kann. Die Arbeitsweise des Brenners 8 mit der im allgemeinen wie in J¹Ig. 23 positionierten Elektrode führt zu einer Abscheidung schmelzflüssigen Metalls, während die Elektrode durch den Lichtbogen verbraucht wird, der sich zwischen der Elektrodenspitze und dem Werkstück 174 einstellt. Während dieses Brennerbetriebs kann der Brenner längs einer Laufbahn bewegt werden, die im allgemeinen mit der Draufsichtsgestalt des Spaltes zwischen den Blöcken I70 und I72 zusammenfällt,

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wodurch ein fortschreitendes Gießen anstelle eines Abschmelzens von Metall eintritt. Nach dem Gießen, und somit nach der Verfestigung des so abgeschiedenen Metalls werden die Blöcke I70 und 172 entfernt und lassen die gegossene Konstruktion nach Fig. 24 zurück, welche den stehenden Flasch 176 zeigt, der integral mit dem Werkstück 174 verbunden ist. Das abgelegene Ende I78 des Flansches 1-7-6. kann entsprechend der Darstellung flachgeschliffen oder sonst durch anschließende Bearbeitungsvorgänge gewünschtezifalls· geformt werden.

Fig. 25 zeigt vier verschiedene Schweißlinsenquerschnitte, die erhalten werden, indem man die Betriebsparameter während der Verwendung des Brenners 8 nach Fig. 12 zum Bildung von Schweiesungen zwischen den Werkstückelementen 177 und 179 verändert. Die Schweißraupe hat nach der Darstellung eine wesentliche gleichförmige Breite und resultiert aus optimalen Schweißbedingungen, wobei die Schweißdrahtzuführungsgesehwindigkeit der Elektrode 11 richtig bezüglich des Spannungsniveaus und der Strömungsdurchsatz der Gasströme 54 und 55 während des Schweissens in der allgemeinen, in Fig. 12 gezeigten Weise ausgeglichen werden. Die Schweißraupe 182 zeigt die Schweißlins en-^ querschnittsgestalt, die aus der Verwendung einer höheren Zuführungsgeschwindigkeit der Elektrode 11 resultiert als die, die für die Schweißraupe 180 verwendet wird, jedoch ohne ein angepaßtes Absenken der Schweißspannung. Die Schweißraupe 186 ist symmetrisch um eine horizontale Achse durch deren Mitte, ist jedoch breiter im Mittelteil als an den beiden äußersten Enden und wird erhalten, indem der Strömungsdurchsatz der Gasströme von den Düsenaustrittsöffnungen 50 in dem durch Fig. gezeigten Brenner gesteigert wird, ohne eine entsprechende Zunahme in der Spannung oder der Drahtzuführungsgeschwindigkeit über die, die für die Schweißraupe 180 verwendet wurden.

Fig. 26 gibt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, wie sie beispielsweise für das Schleudergießen Verwendung finden kann und bei der ein Brenner 8 entsprechend Fig. 12 vorge-

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sehen ist. Die Vorrichtung "besteht im wesentlichen aus einem Rotor 190 mit wenigstens zwei radialen Armen 192 und 194·, die sich in entgegengesetzten Eichtungen von der Rotornabe 190 aus erstrecken. Die Nabe I90 und die hieran befestigten Elemente sind so ausgebildet, daß sie sich um eine Mittelachse 188 durch geeignete Einrichtungen, wie z. B. Lager 196, 198, 200 und 202 drehen lassen, welche die genannte Nabe lagern. Ein hohler Formblock 204 ist auf dem Arm 192 gelagert, während ein Gegengewicht 206 auf dem Arm 194 getragen ist, um die Kräfte auszugleichen, die auf den Rotor 190 während dessen Drehung ausgeübt werden. Der Formblock 204 enthält einen Hohlraum 208 mit einer Gestalt entsprechend der gewünschten Gestalt des im Hohlraum geformten Werkstücks. Der Brenner 8 ist innerhalb des Armes 192 gelagert und in geeigneter Weise mit einer nichtdargesteilten Stromquelle verbunden, um einen Lichtbogen zwischen der Elektrode 11 und einem Einlaß 211 zum hohlen Formblock 204 herzustellen. Die Plasmagasquelle 210 und die drehbare Spule 212 sind auf dem Rotor I90 wie gefordert gelagert, um die Betriebsanforderungen des Brenners 8 im wesentlichen wie für die in Fig. 12 vorgeschlagene Vorrichtung zu liefern. Aus der obigen. Diskussion der Konstruktion und der Darstellung der Fig. 26 ergibt sich, daß durch den Betrieb des Brenners 8 schmelzflüssiges Metall am Einlaß 211 aufgrund des Schmelzens der Elektrode 11 erzeugt wird, die kontinuierlich in den genannten Lichtbogen zugeführt wird und daß eine gleichzeitige Drehung des Rotors 190 zusammen mit den hieran befestigten Komponententeilen zu einer Zentrifugalkraft führt, wodurch das genannte schmelzflüssige Metall zwangsweise in den Hohlraum 208 zu dessen Füllung geleitet wird. Komplizierte Heizmaßnahmen sowie das Verstopfen der Leitungen, wie dies beim Zentrifugalgießen nach dem Stand der Technik auftrat, werden durch die in Fig. 26 vorgeschlagene Konstruktion verhindert, da das schmelzflüssige Metall genau am Einlaß zum Formhohlraum erzeugt wird, welcher so ausgebildet ist, daß er dieses aufnimmt, und nur so viel Schweißdraht kann verbraucht werden, wie erforderlich ist, um den Hohlraum zu füllen; wodurch auf diese Weise eine Ver-

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schwendung oder ein Überfließen von Schweißmetall vermieden wirdi Die gleichen Vorteile resultieren offensichtlich aus dem Betrieb der in Pig. 27 gezeigten Vorrichtung.

Pig. 27 ist eine allgemeine perspektivische Darstellung der Vorrichtung mit einem Brenner 8 der gleichen strukturellen Konfiguration wie in Pig. 12 in Anwendung auf das Gießen. Der Brenner ist an einem drehbaren Arm 221 befestigt und durch geeignete Einrichtungen an eine Quelle ionisierbaren Gases und Schweißdrahtzuführungssystem verbunden. Eine Vielzahl einzelner Gießformen 228 sind in einem Kreis angeordnet, wobei die Einlaßöffnungen radial gegen den Austritt des Brenners und in unmittelbarer Nähe hierzu angeordnet sind. Hohlräume innerhalb der !Formen 228 werden einzeln und nachei&ander durch Betätigung des Brenners 8 während der gleichzeitigen Drehung des Armes gefüllt.

Pig. 28 zeigt eine allgemeine perspektivische Darstellung des Gasströmungsverlaufs aufgrund der Arbeitsweise der in jffig. 1 und 12 beispielsweise gezeigten Brenner während des Schweißens von oben, wie insbesondere mit Bezug auf die letztgenannte Pigur dargelegt wurde. Die Kanäle 50 im Brenner 8 der Pig. 1 und 12 bildenen ein Kreis um eine vertikale Mittelachse 220 nach Pig. 28, wobei die diametrale Achse mit 224, bezeichnet .-, ist. Die Linien 54- und 55 nach Pig. 28 bezeichnen zwei Gasströme, die diametral gegenüber zwei Kanalen.50 in der die Elektrode 11 umgebenden Brennerdüse vorgesehen sind, welche konzentrisch um die Achse 220 ist. Sämtliche der Gasströme aus den Kanälen 50 konvergieren gegen die Achse 220 und bilden einen kreisförmigen Verlauf 226 mit einem Durchmesser im wesentlichen gleich dem Spalt 16 zwischen den Werkstückelementen 12 und 14. Nach Eintritt in den Spalt 16 verbleibt der Gasströmungsverlauf im wesentlichen gleichförmig in der Breite, wie durch die zylindrischen Plächenteile 57 und 58 an jedem Ende des Spaltes 16 nahegelegt. Der genannte Strömungsverlauf resultiert hauptsächlich aus dem begrenzenden Einfluß der Werk-

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Stückelemente 12 und 14, zwischen denen der Gas- oder Plasmastrom während der Schweißvorgänge mit dem Brenner 8 strömt. Größe, Sichtung und Geschwindigkeit der Gasströmung aus den Durchlässen 50 sind insbesondere wichtig, um die erstaunlichen Ergebnisse und Vorteile der erfindungsgemäßen Konzeption zu erreichen. So muß die gesamte Fläche 222 der einzelnen durch die Kanäle 50 austretenden Gasströme, welche den konischen Verlauf zwischen den Kreisen 223 und 226 bilden, im wesentlichen gleich der Hettoquerschnittsfläche der durch den Spalt 16 tretenden Strömung sein. Jeder Überschuß einer solchen Fläche im konischen Teil des StrömungsVerlaufs nach Fig. 28, verglichen mit der Fläche des zylindrischen Teils in diesem Verlauf, führt zu einer seitlichen Vergeudung von auf die Werkstückelemente auftreffendem Gas, wobei dieses vergeudete Gas von dem Spalt 16 fortgerichtet ist. In idealer Weise sollte im wesentlichen das gesamte,aus den Kanälen 50 austretende Gas schließlich durch den Spalt 16 treten, wobei darauf hingewiesen werden soll, daß die Querschnittsfläche der Elektrode 11 notwendigerweise von der Gesamtfläche des Kreises 226 abgezogen wird, um die ITe ttoströmungsf lache der Strömungsteile 57 und 58 zu finden.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die verschiedenen Gasströmungsgeschwindigkeiten, Drücke, Spannungen, ßasaustrittsabmessungen, Elektrodenabmessungen und andere Arbeitsparameter zur Durchführung der erfindungsgemäßen Konzeption herangezogen werden können, wobei doch noch das genaue Verhältnis zwischen den oben genannten Gasströmungscharakteristiken beibehalten werden kann. So sollten keine besonderen Arbeitsbedingungen als kritisch bei der Umsetzung der erfindungsgemäß genannten Lehren in die Praxis angenommen werden. Nach Fig. 12 jedoch beispielsweise wurden Kohlenstoffstahlbleche der ASTME-Sorte 1035 mit einer Dicke von 3/8 Zoll und einem Spalt 16 von 1/8 Zoll geschweißt, ohne irgendwelche Kantenvorbereitung nach der in Fig. 12 gezeigten Weise und Anwendung von etwa 38 Volt und einer Gasströmung durch die Kammer 52 von etwa 50 Kubikfuß pro Stunde

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an Helium. Öffnungen 50 im vorgenannten Pall hatten eine Fläche von 0,0016 Quadratzoll jeweils; acht waren bei einer Gesamtfläche von 0,128 Quadratzoll vorgesehen. Der Elektrodendraht 11 hatte einen Durchmesser von 0,062 Zoll und die Mittelöffnung 48 besaß einen Durchmesser von 0,081 Zoll. Der eingeschlossene Winkel zwischen den diametral sich gegenüberstehenden Löchern 50 - gebildet durch die Mittellinien hiervon - wie er durch die Linien 54 und 55 in Fig. 12, 15 und 17 beispielsweise angedeutet ist, lag bei etwa 18 , obwohl selbstverständlich Schwankungen von 16 bis 20° für den genannten Winkel die brauchbarsten Ergebnisse in der Praxis zeigten. Die Drahtzuführungsgeschwindigkeit der Elektrode 11 während des genannten Schweißvorgangs betrug 500 englische Zoll pro Minute. Die genannten Arbeitsbedingungen erzeugten eine Schweißung mit der allgemeinen, durch die Raupe 180 in Fig. 25 beispielsweise gezeigten Form.

Patentansprüche s

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Claims

O Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung eines Stromes ionisierenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtbogen zwischen einer Schweißelektrode und einer Werkstückoberfläche gezündet wird und daß zwangsweise wenigstens eine Strahlströmung ionisierbaren Gases in und durch diesen Lichtbogen längs einer Bahn gerichtet wurde, die unter einem Winkel zur Sichtung des Stromflusses in diesem Bogen verlief. '
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine gesonderte Strömung dieses Gases um diesen Lichtbogen geschaffen wird, um diesen gegen die umgebende Atmosphäre abzuschirmen. .
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektrode relativ zur Werkstückoberfläche bewegt wird und die Strömungsgeschwindigkeit der Strahlströmung und die Amplitude des Stromes im Lichtbogen verändert werden, wodurch Schweißwärme durch den Lichtbogen anstelle dieses Stroms ionisierten Gases aufgebracht wird.
4·. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 zum fortschreitenden Zusammenschweißen zweier Werkstückteile durch eine Reihe von Wärmedurchgängen mittels eines Schweißbrenners, wobei der Lichtbogen zwischen einer Schweißelektrode und wenigstens einer dieser Werkstückteile gezündet wird und diese Strahlströmung ionisierbaren Gases bei bestimmter Strömungsgeschwindigkeit in den Lichtbogen längs dieser Bahn geleitet wird und diese Elektrode relativ zu den Werkstückbauteilen längs einer Sehweißbahn während eines ersten Schweißdurchgangs bewegt wird und die Strömungsgeschwindigkeit dieser Strahl-• strömung und die Amplitude des Stroms in diesem Lichtbogen vermindert werden, derart, daß Schweißwärme durch den Lichtbogen aufgebracht wird.

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5. "Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Werkstückteile miteinander, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teile in der gewünschten endgültigen Zuordnung zueinander mit einem räumlichen Spalt hierzwischen angeordnet werden, ein sich verbrauchender Schweißelektrodendraht völlig dur"ch diesen Spalt eingeführt wird und elektrischer Strom auf die Elektrode und diese Teile unter Erzeugung eines Lichtbogens hierzwischen gegeben wird; und daß zwangsweise wenigstens eine Strahlströmung ionisierbaren Gases in den Lichtbogen, um in diesen einzudringen, gerichtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die Elektrode längs dieses Spaltes bewegt und zusätzlicher Elektrodendraht in den Lichtbogen während des Strom- und Gasflusses eingespeist wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl diskreter Strahlströmungen dieses Gases gegen den Lichtbogen in einem konischen Verlauf gerichtet werden, bis die Ströme in diesen Spalt eindringen und eine einzige einheitliche Strömung bilden.
8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche sämtlicher kombinierter Strahlströmungen im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche dieser einheitlichen Strömung ist.
9. Verfahren nach Anspruch 5? 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Spalt zwischen einem Loch in wenigstens einem dieser beiden Teile gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig translatorisch diese Elektrode längs einer durch diesen Spalt gebildeten Schweißbahn bewegt wird, um fortschreitend diese beiden Elemente zusammenzuschweißen.

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11. Plasmaerzeugender Brenner mit Einrichtungen zur Aufnahme eines ionisierenden Gases von einer äußeren Quelle und einer länglichen Elektrode, deren abgelegenes Ende aus diesem Brenner vorsteht, gekennzeichnet durch Kreise zur Verbindung des Brenners mit einer äußeren Quelle elektrischen Stroms zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens in dem Raum hinter dem abgelegenen Ende und völlig außerhalb dieses Brenners j öffnungen im Brenner _t um wenigstens einen Strahl dieses ionisierenden Gases mit einer im wesentlichen gleichförmigen Strömungsrichtung unter einem Winkel zur Langsachse der länglichen Elektrode zu liefern, wobei die Geschwindigkeit zum Eindringen in diesen Lichtbogen ausreichend ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Öffnungsausbildung eine Vielzahl von öffnungen uatfaß't-, die symmetrisch um diese Elektrode in der Nähe des abgelegenen Endes angeordnet und so orientiert sind, daß eine Vielzahl von Strahlen dieses ionisierenden Gases konvergierend gegeneinander und direkt in den Lichtbogen gerichtet wird.
13· Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Beruhigungskammer in diesem Brenner derartiger Ausbildung*,; daß sie dieses ionisierende Gas unter Druck aufnimmt xma. dieses öas durch diese öffnungen, freigibt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektrode aus dieser Kammer durch ein Loch vorsteht, das geringfügig im Querschnitt größer als die Querschnittsabmessung dieser Elektrode ist, wodurch ein leil dieses Gases aus dieser Kammer durch einen Hingspalt austritt, der zwischen diesem Loch und der Elektrode in einer Größe geformt ist, die ausreicht, um einen Mittelwirbel durch diese konvergierenden Strahlen zu bilden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14-, gekennzeichnet durch Gasschalenausbildungen, welche diese Elektrode umgeben

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■und mit der Gaszuführung verbunden sind _$ um einen Schutzgasstrom um diese, konvergierenden Strahlen und diesen Lichtbogen herzustellen·
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,: daß die Gasschalenausbildung mit einem Kingrauim hierin ausgebildet ist, der zwei im wesentlichen konzentrische Fandungen aufweist, wobei die Wandungen in Schraubverbindung mit zwei entfernbaren,, unter Albstand vorgesehenen Ringen stehen., wobei oieder dieser Hinge getrennt gegen eine der Wandungen greift und einen lingspalt zwischen den Eingen bildet„ durch, welche dieses Äbschirmgas strömt;.
17. Plasmaerzeugungsbrenner mit Einrichtungen, zur Aufnahme eines ionisierenden Gases aus einer* äuBeren Qpelle „ einer länglichen, sich verbrauchenden Elektrode,, deren abgelegenes Ende aus dem Brenner vorsteht j und Kreis einrichtungen , die den Brenner mit einer äußeren Quelle elektrischen Stroms verbinden und einen elektrischen Lichtbogen im !atm in der Bähe des abgelegenen Endes und völlig außerhalb dieses Brenners bilden} durch Öffnungsausbildungen in dem Brenner, um wenigstens einen Strahl dieses ionisierenden Gases mit im wesentlichen gleichförmiger Strömungsrichtung zu liefern, der unter einem Winkel zur Längsachse der länglichen Elektrode steht und von ausreichender Geschwindigkeit ist, um in diesen Lichtbogen einzudringen j und durch Speiseeinrichtungen zum Einspeisen dieser Elektrode in den Lichtbogen durch diesen Brenner.
18. Plasma erzeugende Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Quelle elektrischen Stroms} ein Paar von Elektroden, die im wesentlichen zueinander ausgerichtet sindj elektrische Verbindung seinrichtungen zwischen der Stromquelle und den Elektroden zur Durchführung dieses Stroms in einem elektrischen Lichtbogen von einer dieser Elektroden zur anderen} und durch Einrichtungen, um wenigstens einen Strahl inerten ionisierenden Gases in den Lichtbogen zur Erzeugung des Plasmas zu

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richten.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Paar von Elektroden eine erste stationäre Elektrode länglicher Gestalt und eine zweite Elektrode aufweist, die relativ zur ersten Elektrode beweglich ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstück zwischen diesen beiden Elektroden und unter Abstand hierzu positioniert ist, derart, daß dieser Lichtbogen durch dieses Werkstück tritt bzw. dieses durchdringt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19 ₅ dadurch gekennzeichnet, daß beide dieser Elektroden auf einer Seite eines Werk-' stücks angeordnet sind.

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