DE2218571A1

DE2218571A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen

Info

Publication number: DE2218571A1
Application number: DE19722218571
Authority: DE
Inventors: Hisao Goto; Toshio Kitani
Original assignee: Osaka Transformer Co Ltd
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1972-04-17
Publication date: 1973-10-31
Also published as: DE2218571C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen.
Bekanntlich muß beim Lichtbogenscb:ißverfahren der Schweißvorgang durchgeführt werden, ohne daß sich kritische Schweißfehler in der resultierenden Schweißung ergeben, und selbst die resultierende Schweißung muß eine Reihe von gleichförmig aufeinander folgenden Schweißraupen haben, die jeweils eine richtige Breite und eine richtige Scliweißüberhöhung mit genügender Eindringtiefe haben müssen.
Aus diesem Grund ist nach einem herkömmlichen, elektrischen Lichtbogenschweißverfahren, bei dem wenigstens eine Elektrode mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, d. h. entweder eintrahtoder eine Stange, verwendet wird, eine sehr genaue Kantenvorbereitung bei zwei zu verschweißenden Werkstücken im allgemeinen nötig. Im Hinblick auf die Tatsache, daß zusätzlich zu der Form der Verbindung noch verschiedene andere Schweißbedingungen, beispielsweise der Schweißstrom, die Lichtbogenspannung, die Schweißgeschwindigkeit, der Durchmesser der verwendeten Elektrode und andere Parameter einen starken Einfluss auf das Ergebnis der Schweißung haben, muß jedoch eine große Sorgfalt bei der Auswahl jeder einzelnen der Schweißbedingungen im Hinblick auf eine vorgegebene Schweißeinrichtung, ein vorgegebenes Schweißverfahren und/oder eine vorgegebene Form der Verbindung aufgebracht werden. Ferner müssen die einmal gewählten Parameter der Schweißbedingungen während der gesamten Schweißdauer aufrecht erhalten werden.
Insbesondere wenn eine nutenförmige Verbindung oder eine Kehlnaht zwischen den Werkstücken geschweißt werden soll, besteht die Gefahr, daß das Resultat der Schweißung durch Schweißbedingungen der oben genannten Art schlecht beeinflusst wird. Wenn beispielsweise die Form der Verbindungsstelle der Werkstücke so ist, daß der Nutenwinkel klein ist, während die Nutentiefe groß ist, wird oft beobachtet, daß eine genügende Eindringtiefe der Ausschweißung insbesondere an der Tiefe der Nut nicht erwartet werden kann. Wenn ein Schweißverfahren mit einer Elektrode mit kleinem Durchmesser unter hoher Stromdichte ausgeführt wird, um die erwähate ungenügende Eindringtiefe zu eliminieren, wird die Eindringtiefe an der Tiefe der Nut groß, während eine Hinterschneidung entlang beiden Seiten oder entlang einer Seite einer resultierenden Schweißung in der Schweißrichtung gebildet wird. Das hat zur Folge, daß die resultierende Schweißnaht zur Rissebildung auf Grund von Schrumpfspannungen und/oder Spannungs-1(onzentrations-Bereichen an der Spitze der Schweißung neigt.
Wenn andererseits eine Schweißung an einer Schweißstellenform durchgeführt werden soll, bei der die Nutenbreite groß ist, wird die Menge an Ausschweißung mit geschmolzenem Metall, die zum Füllen der Nut notwendig ist, größer, so daß eine größere Menge an abschmelzendem Material und/oder eine größere Zahl von Schweißdurchgängen mit entsprechend steigenden Kosten notwendig wird.
Ferner erzeugt bekanntlich eine nicht ordnungsgemäße Anordnung der Elektrode, beispielsweise eine seitliche Verschiebung der Elektrode gegenüber der Schweißlinie und eine Verschiebung der Orientierung des Lichtbogens gegenüber dem Nutengrund der Werkstücke, die geschweißt werden sollen, einen oder mehrere Schweißfehler, beispielsweise versetzte Schweißraupenformen und Unterschneidungen.
Wie bereits erwähnt wurde, ist bei dem herkömmlichen Lichtbogenschweißen, bei dem die Kantenvorbereitung an den zu schweißenden Werkstücken vor der Schweißung, beispielsweise dem Stumpfschweißen oder dem Kehlnahtschweißen, durchgeführt werden muß, eine genaue Auswahl und Aufrechterhaltung der Kantenabmessungen und/oder der Genauigkeit der Nut ebenso wie aller anderen Parameter der Schweißbedingungen einzeln erforderlich. Daher ist ein glatt ablaufender Schweißbetrieb behindert.
Demgegenüber ist die vorliegende Erfindung im wesentlichen darauf gerichtet, ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren anzugeben, das in verschiedenen Schweißstellungen, je nachdem, ob die zu schweißenden Werkstücke eine nutenförmige Verbindungsstelle oder eine gekehlte Verbindungsstelle haben, durchgefülirt werden kann, ohne daß die oben erwähnte genaue Auswahl und Aufrechterhaltung der Schweißbedingungen notwendig ist, wobei dennoch die Bildung einer vorteilhaften Schweißung über der gesamten Länge der Schweißlinie der zu schweißenden Werkstücke sichergestellt wird.
Durch die Erfindung wird ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren der genannten Art angegeben, bei dem wenigstens eine Elektrode mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt während der Schweißung mit einem Schweißstrom von nicht weniger als 50 AmpSre/mm2 verwendet wird, wobei die Breite der Elektrode vorzugsweise mehr als das Fünffache der Dicke derselben Elektrode beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Lichtbogenschweißverfahren der oben erwähnten Art soll ferner während des Schweißens die Elektrode mit dem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt so zugeführt werden, daß die Breitenausdehnung der Elektrode im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist, entlang der die Schweißung durchgeführt werden soll Ferner kann nach dem erfindungsgemäßen Lichtbogenschweißverfahren das Schweißen in verschiedenen Schweißstellungen wirksam dadurch durchgeführt werden, daß der spitze Winkel zwischen der Breitenausdehnung der Elektrode und der Schweißlinie im Bereich von 45 bis 900 eingestellt wird, so daß das Muster der Eindringung der Ausschweißungen und die Form einer resultierenden Schweißraupe variiert werden kann.
Die Erfindung richtet sich ferner auf eine elektrische Lichtbogenschweißvorrichtung zum Durchführen des genannten Verfahrens. Insbesondere soll eine elektrische Lichtbogenschweißvorrichtung der genannten Art angegeben werden, bei der eine Elektrodenführung vorgesehen ist, die zur Führung einer Länge der von einer Elektrodenzufuhrtrommel gelieferten Elektrode durch eine Elektrodenzufuhrvorrichtung geeignet ist, so daß die Breitenausdehnung der Elektrode im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist.
Erfindungsgernäß wird ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren angegeben, bei dem die Elektrode mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei die Breite der Elektrode mehr als das Fünffache der Dicke derselben Elektrode beträgt, auf eine Nahtstelle von zu verschweißenden Werkstücken in einer solchen Weise zugeführt wird, daß die Breitenrichtung der Elektrode im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist, wodurch das Schiißen in vorteilhafter Weise ohne genaue Kantenvorbearbeitung und ohne genaue Einhaltung der speziellen Schweißbedingungen durchgeführt werden kann, wie es beim herkömmlichen Lichtbogenschweißen notwendig war. Ferner können durch die Verwendung der Elektrode mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt verschiedene Schiqeißfehler, die sich aus einem übermäßigen Eindringen der Ausschweißung, einem nicht genügenden Eindringen und aus einem nicht ordnungsgemäßen Anordnen der Elektrode ergaben, wie oben beschrieben wurde' in vorteilhafter Weise eliminiert werden, Ferner kann das hier angegebene erfindungsgemäße Verfahren in einer solchen Weise durchgeführt werden, daß die Elektrode um einen gewissen Winkel um ihre Längsachse herum verdreht wird. In diesem Fall kann die Schweißung durchgeführt werden, ohne daß die Kantenvorbereitung und die Einhaltung der vorgegebenen Schweißbedingungen so genau und strikt durchgeführt werden muß, wie es bei Elektroden mit kreisförmigem Querschnitt erforderlich ist.
Ferner ist zu beachten, daß die Elektrodenspitze entweder mit rechteckigenKanten oder in anderer Weise mit einer Form versehen sein kann, damit die Spitze in eine Nut eingeführt werden kann, die zwischen den zu verschweißenden Werkstücken gebildet wird. Obwohl die Erfindung mit befriedigendem Ergebnis mit einer Elektrodenspitze mit rechteckigen Kanten ausgeführt werden kann, wird jedoch die Elektrodenspitze, die eine gewisse Formgebung aufweist, im Hinblick auf die Tatsache empfohlen, daß eine gleichmäßig eindringende Ausschweißung vom Anfang der Speisung an erzielt werden kann.
Nach einer speziellen Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren, das wirksam an verschiedenen Schweißstellungen durch Verwendung von wenigstens einer Elektrode mit bandförmiger Form durchgeführt werden kann, die in einer solchen Weise angeordnet ist, daß die Breitenrichtung der Elektrode im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist, entlang der die Schweißung zwischen zwei zu verschweißenden Werkstücken durchgeführt werden soll, so daß eine wirksam verschweißte Naht erz lot werden kann und Schweißfehler im wesentlichen eliminiert werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen im Zusammenhang mit der folgenden Deschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung; Fig. 2 eine schematische Vorderansicht, wobei dargestellt ist, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer Einfach-V-Nutverbindung in einer flachen Schweißstellung durchgeführt wird; Fig. 3 bis 5 ähnliche Darstellungen wie Fig. 2, die dazu verwendet werden, falsche Anordnungen und eine falsche Auswahl der Elektrode zu zeigen; Fig. 6 eine schematische Vorderansicht, die darstellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer Einfach-V-Nutverbindung unter Verwendung einer Abstützplatte in einer flachen Schweißstellung durchgeführt wird; Fig. 7 eine schematische Vorderansicht, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer Doppelt-V-Nutenverbindung in einer flachen Schweißstellung durchgeführt wird; Fig. 8 eine schematische Vorderansicht, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer positionierten Kehlnahtschweißung durchgeführt wird; Fig. 9 eine schematische Vorderansicht, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer Verbindung durchgeführt wird, die zwischen einem oberen und einem unteren zu verschweißenden Werkstück gebildet ist, wobei die Verbindungskante des oberen Werkstückes geneigt ist und die Schweißung in einer horizontalen Schweißlage in einem einzigen Durchgang durchgeführt wird; Fig. 10 eine schematische Vorderansicht, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer K-formigen Verbindung in einer horizontalen Schweißlage durchgeführt wird; Fig. 11 eine schematische Vorderansicht, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer nicht-positionierten iCehlnahtschweißung durchgeführt wird; Fig. 12 eine schematische perspektivische Darstellung, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Kehlnahtschweißung in vertikaler Schweißstellung durchgeführt wird; Fig. 13 eine schematische perspektivische Darstellung, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Einfach-V-Nutverbindung in flacher Schweißposition unter Verwendung von mehreren Elektroden durchgeführt wird; Fig. 14 ein schematisches Diagramm, das die äußere Erscheinung einer Schweißraupe zeigt, die beim Lichtbogenschweißen mit einer Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt gebildet wird; Fig. 15 ein schematisches Diagramm, das die äußere Erscheinung einer Schweißraupe zeigt, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist, wobei die Elektrode um einen bestimmten Winkel um ihre eigene Längsachse verdreht ist; Fig. 16 eine schematische perspektivische Darstellung, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer positionierten Kehlnaht bei einer T-förmigen Verbindung von Werkstücken mit verschiedener Dicke durchgeführt wird; Fig.17 eine schematische perspektivische Darstellung, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren mit verdrehter Elektrode an einer Einfach-V-Nutverbindung durchgeführt wird, wobei der gezeigte Zustand während des ersten Durchganges verwirklicht ist; Fig. 18 eine ähnliche Darstellung wie Fig. t7, wobei jedoch der Zustand bei dem zweiten Durchgang gezeigt ist; Fig. 19 und 20 schematische perspektivische Darstellungen, die zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einer nicht-positionierten Kehlnahtschweißung durchgeführt wird, während die Elektrode verdreht ist; Fig. 21 und 22 schematische perspektivische Darstellungen, die zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren mit einem doppelten Durchgang an einer Verbindung durchgeführt wird, die zwischen einem oberen und einem unteren zu verschweißenden Werkstück durchgeführt wird, wobei die Verbindungskante an dem oberen Werkstück geneigt ist und die Schweißung in einer horizontalen Schweißposition durchgefffllrt wird; Fig. 23 und 24 schematische Diagramme, die zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren mit mehrfachen Schweißdurchgängen an einer Einfach-U-Nutverbindung durchgeführt wird; Fig. 25 eine schematische perspektivische Darstellung, die zeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren durch Verwendung einer Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt bekannter Art und zweier Elektroden mit rechteckigem Querschnitt bei einer Einfach-V-Nutverbindung durchgeführt wird; und Fig. 26(A) bis 26(P) schematische Diagramme, die vorbereitete Verbindungsstellen und Schweißraupenformen zeigen, die zur Veranschaulichung verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. Ferner wird zur Vereinfachung eine Elektrode mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, wie sie hier verwendet und gezeigt ist, so daß ihre Breite mehr als das Fünffache ihrer Dicke beträgt, im folgenden als Elektrodenband bezeichnet. Man könnte sagen, daß das erfindungsgemäße Verfahren als Lichtbogenschweißen mit transversaler Elektrode bezeichnet werden kann, da es sich um ein Lichtbogenscliweißverfahren handelt, bei dem das Elektrodenband so angeordnet ist, daß seine Breitenausdehnung im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Scllweißlinie steht, wie beansprucht ist.
Zunächst wird die elektrische Lichtbogenschweißvorrichtung beschrieben, mit der das erfindungsgeniäße Verfahren durchgeführt werden kann (Fig. 1).
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Schweißvorrichtung weist einen vierrädrigen Wagen 10 auf, auf dessen oberer Fläche ein Führungstisch 11 montiert ist. Ein Ständer 12 ist mit einem Ende drehbar mit einer Gleitplatte 13 verbunden, so daß der Ständer 12 in der Richtung senkrecht zu der Fahrrichtung des Wagens 10 bewegbar ist. Das andere Ende des Ständers 12 ist mit einem zylindrischen Lager 14 versehen, das um die Achse des Ständers 12 drehbar ist. Von diesem Lager 14 erstreckt sich ein Tragarm 15, um drehbar eine Elektrodenzufuhrtrommel 16 zu tragen.
Der Ständer 12 ist an einer mittleren Position starr mit einem Träger 17 verbunden, der mit einem Ende starr mit einer Elektrodenzufuhrvorrichtung 18 und an dem anderen Ende starr mit einem Steuerkasten 19 verbunden ist, in dem verschiedene Steuerschaltungselemente und Instrumentenmesse inrichtungen untergebracht sind.
Die Elektrodenzufuhrvorriclitung 1S weist einen Antriebsmotor 20 und zwei Klemmwalzen 21a und 21b auf, deren axiale Länge etwas größer als die Breite eines Elektrodenbandes 30 ist, und von denen eine von dein Antriebsmotor 20 angetrieben werden kann Die letrodenzufuhrvorrichtung 16 weist ferner eine Elektrodenpositionierung 22 und eine Blektrodenftihrung 23 auf, die oberhalb respektive unterhalb der Klemmwalzen 21a und 21b angeordnet sind, und die beide von einem geeigneten Rahmen getragen sind, der zum Anschließen des Antriebsmotors 20 an das Ende des Trägers 17 verwendet werden kann.
Der Elektrodenpositionierer 22 stellt sicher, daß eine Verschiebung des Elektrodenbandes 30 in einer Richtung seitlich 30 zu der Längsrichtung des Elektrodenbandes/verhindert wird.
Er wird aus zwei einstellbaren Gleitteilen 22a und 22b, die jeweils eine Vorsprung 22c oder 22d haben und in einer llichtung senkrecht zu der Längsachse des Elektrodenbandes 30 bewegbar sind, gebildet, wobei die Bewegung von jedem Gleitteil 22a und 22b mit Hilfe eines von Hand drehbaren Knopfes eingestellt wird. Es ist nur der Knopf 22e gezeigt, der dem Gleitteil 22b zugeordnet ist. Es ist zu beachten, daß die Einstellung des Abstandes zwischen den beiden Vorsprüngen 22c und 22d von der Breite des Elektrodenbandes 30 abhängt, das bei einem vorgegebenen Schweißverfahren verwendet wird.
Die Elektrodenführung 23 dient gleichzeitig als Richtvorrichtung zum Geraderichten des Elektrodenbandes 30, wenn das letztere durch diese Vorrichtung hindurchtritt, und als Führung, um die Spitze des Elektrodenbandes 30 zu der Schweißlinie hin zu führen, so daß die Breitenrichtung des Elektrodenbandes 30 im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schxrcilinie steht. Zu diesem Zweck weist die ilektrjdenführun£' 23 einen rechteckigen Körper 23a mit einem im wesentlichen eckigen, C-förtnigen querschnitt und mit einer Führun snut 23b auf, die sich über die gesamte Länge des rechteckigen Körpers 23a erstreckt. Ferner ist eine Druckplatte 23c lose in der Eührungsnut 23b aufgenommen und wird normalerweise durch eine Blattfeder 23d unter Druck gehalten, so daß sie das Llektrodenband 30 zum Nutengrund der Führungsnute drückt. Die Slattfeder 23d wird von einem Brückenglied 23e, das an dem rechteckigen Körper 23a über der Nut 23b befestigt ist, mit einem einstellbaren Schraubenteil 23f getragen, der dazu verwendet wird, die Federkraft der Blattfeder 23d und damit die Ändruckkraft, die auf das Elektrodenband 30 aufgebracht werden soll, einzustellen. Der rechteckige Körper 23a der Elektrodenführung 23 kann an seinen seitlichen Seitenflächen mit zwei Einstellgliedern, beispielsweise in der Art von Schrauben, versehen sein, von denen nur eine bei 23g gezeigt ist, um das Elektrodenband 30 in der Führungsnut 23b in Stellung zu bringen, während das Elektrodenband 30 durch diese hindurch geführt wird.
Die elektrische Schaltung, die bei der Schweißvorrichtung nach Fig. 1 zum Aufbau eines Lichtbogens zwischen der Elektrodenspitze und dem zu schweißenden Werkstück 40 verwendet wird, kann in bekannter Weise aufgebaut sein und wird daher nicht beschrieben, Die elektrische Schaltung ist im allgemeinen in dem Steuerkasten 19 untergebracht. Es ist jedoch eine getrennte Schweißstromquelle 24 gezeigt, die dazu verwendet wird, die Schweißspannung zwischen dem Elelitrodenband 30 und den zu sclllfeißenden Werkstücken 40 zuzuführen, während sie einen Schweißstrom von nicht weniger als 50 A/mm2 über dem Spalt zwischen der Elektrodenspitze und den Werkstücken zuführt.
Es ist zu beachten, daß die in Fig. 1 gezeigte Schweißvorrichtung insbesondere für ein Lichtbogenschweißverfahren für eine flache Schweißposition entworfen ist. Zum Lichtbogenschweißen in verschiedenen Stellungen können jedoch offenbar eine Reihe von Abwandlungen vorgenommen werden, da die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in derselben Weise wie herkömmliche Vorrichtungen aufgebaut sein kann, mit der Ausnahme, daß die Elektrodenzufuhrvorrichtung wie oben beschrieben ausgeführt ist.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße elektrische Lichtbogenschweißverfahren beschrieben.
In Fig. 2 sind zwei Werkstücke 40a und 40b gezeigt, bei denen jeweils eine Kante abgeschnitten ist, und die aneinander anstoßen, so daß eine Einfach-V-Nut 41 gebildet wird, wie durch die unterbrochene Linie dargestellt ist. Die Einfacli-V-Nutverbindung 41 wird lichtbogengeschweißt, während das Elektrodenband 30 mit hilfe der Klemmrollen 21a und 21b kontinuierlich zugeführt wird, wobei die Drehung von einer der Rollen durch ein elektrisches Signal gesteuert wird, das von dem Steuerkasten 19 an den Antriebsmotor der Elektrodenzufuhrvorrichtung 18 abgegeben wird. In dieser Zeit wird ein Lichtbogen zwischen der Elektrodenspitze 30a und den Werkstücken 40a und 40b in bekannter Weise eingestellt.
In diesem Fall ist das Elektrodenband 30 vorzugsweise einhalb bis 3/2 so breit wie die Nutenbreite der Einfach-V-Nutverbindung 41. Selbstverständlich wird die Elektrode so zugeführt, daß die Breitenrichtung des Elektrodenbandes unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist, entlang der die resultierende Schweißraupe gebildet werden soll.
Wenn das Verhältnis der Breite des Elektrodenbandes 30 gegenüber der Nutenbreite der Nutstoßstelle 41 nicht in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt, wird keine gute Eindringung erzielt, und daher ist keine genügend verschweißte Form einer resultierenden Schweißraupe zu beobachten, wie noch besprochen wird.
Es ist zu beachten, daß bei fortschreitendem Lichtbogenschweißen die Elektrodenspitze 30a des Elektrodenbandes 30, die ursprünglich rechteckige Kanten hatte, in eine solche Form gebracht wurde, daß sie zu der Form der Einfach-V-Nutverbindungsstelle der zu verschweißenden Werkstücke 40a und 40b passt. Mit anderen Worten kann, nachdem die Formung der Elektrodenspitze 30a wie beschrieben stattgefunden hat, ein Lichtbogen mit gleichförmiger Länge in vorteilhafter Weise zwischen zwei Flanken der geformten Elektrodenspitze 30a und den Nutenflächen der Verbindungsstelle 41 während der gesamten restlichen Dauer der Schweißung aufrechterhalten werden.
Darin unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren erheblich von dem herkömmlichen Verfahren, bei dem der Lichtbogen, der zwischen der Spitze der kreisförmigen Elektrode und den zu verschweißenden Werkstücken erzeugt wird, lediglich zu ist einem Schmelzbad orientiert, das durch sie gebildet wird.
Im Hinblick auf die Tatsache, daß der Lichtbogen mit gleichförmiger Länge zwischen den Flanken der Elektrodenspitze 30a und den Nutenflächen der Schweißstelle 41, d. h. den ausgeschnittenen Flächen 40c und 40d der entsprechenden, zu schweissenden Werkstücke 40a und 4Ob, wie oben beschrieben wurde, erzeugt werden kann, können die Nutenflächen der Schweißstelle 41 gleichmäßig durch die von dem Bogen erzeugte Wärme geschmolzen werden, so daß eine gleichförmige Eindringung erzielt werden kann. Dadurch werden Schweißfehler der angegebenen Art, wie sie bei herkömmlichen Schweißverfahren ähnlicher Art auftreten, im wesentlichen eliminiert werden. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise beim Schweißen einer Nutschweißstelle mit kleinem Nutenwinkel angewendet werden, ohne daß dabei irgendwelche Schweißfehler auftreten, was bisher mit dem herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art als schwierig betrachtet wurde.
Folglich kann die Gesamtmenge an Ausschweißung und daher die Gesamtmenge an verbrauchtem Elektrodenband im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren reduziert werden, so daß das erfindungsgemäße Verfahren virtscllafelichh durchgeführt werden kann.
Ferner beeinträchtigt bekanntlich bei dem herkömmlichen Verfahren eine Schwankung des Schweißstromes die Eindringung des geschmolzenen Metalles in die Werkstücke. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt, obwohl eine Schwankung des Schweißstromes das Maß der Eindringung etwas beeinflusst, keine Schwankung in der Tiefe der Eindringung in erheblicher Weise auf, da ein Lichtbogen mit gleichförmiger Länge zwischen den Flanken der Elektrodenspitze und den Nutenflächen der Schweißstelle erzeugt wird.
Ferner beeinträchtigt bei dem herkömmlichen Verfahren eine Schwankung in der Lichtbogenspannung die Eindringung des geschmolzenen Metalles und auch die Form der resultierenden Schweißraupe. Daher muß die Schweißspannung auf einem konstanten Wert während der gesamten Dauer der Schweißung gehalten werden. Demgegenüber führt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine solche Schwankung der Lichtbogenspannung lediglich zu einer Veränderung der Lichtbogenlänge um einen kleinen Betrag, so daß sich die Lage der Höchsttemperaturzone des Lichtbogens etwas in Richtung der Lichtbogenlänge verschiebt. Dies führt jedoch nicht zu einer Beeinträchtigung der Eindringung und der Form der resultierenden Schweißraupe in so großem ausmaß, wie es bei dem herkömmlichen Verfahren der Fall ist.
Da, wie oben beschrieben wurde, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Schwankungen des Schweißstromes und/oder der Lichtbogenspannung während der Dauer der Schweißung das Schweißresultat nicht so stark beeinträchtigen, wie es sich oft bei dem herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art gezeigt hat, kann das Schweißen unter einem verhältnismäßig weiten, zulässigen Bereich von Schweißbedingungen durchgeführt werden.
Selbst die Positionierung des Elektrodenbandes, insbesondere der Elektrodenspitze 30a, muß während der Schweißung nicht strikt gesteuert werden. Dies wird im Zusammenhang mit Fig.3 beschrieben, in der der Zustand gezeigt ist, bei dem das Elektrodenband 30 geringfügig in seitlicher Richtung gegenüber der Längsachse des Elektrodenbandes 30 verschoben ist.
Wie gezeigt ist, geht, selbst wenn das Elektrodenband 30 während der Schweißung seitlich verschoben wird, das Abschmelzen der Elektrodenspitze in einer solchen Weise weiter, daß der Abstand zwischen jeder der Flanken der Elektrodenspitze 30a und der entsprechenden Nutenfläche der Schweißstelle 41 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn das Elektrodenband 30 nicht anderweitig übermäßig in seitlicher Richtung zu der Längsachse des Elektrodenbandes verschoben wird, ändert sich daher das Resultat der Schweißung nicht. Eine ähnliche Überlegung trifft auf den Fall zu, wo das Elektrodenband geringfügig nach vorwärts oder nach rückwärts gegenüber der Schweißrichtung geneigt ist. Wenn jedoch das Elektrodenband in der beschriebenen Weise übermäßig verschoben oder geneigt ist, werden entweder die ausgeschnittenen Flächen 40c und Od der entsprechenden Werkstücke 40a und 40b in der Richtung, in der das Elektrodenband verschoben ist, und/oder die oberen Abschnitte der ausgeschnittenen Flächen unnötig stark geschmolzen, so daß sich eine ungenügende Eindringung des geschmolzenen Metalles ergibt.
Da nach den vorhergehenden Ausführungen ein Lichtbogen mit gleichförmiger Länge zwischen den Flanken der Elektrodenspitze 30a und den Nutenflächen der Schweißstelle 41 ohne lokale Konzentration der Wärme des Lichtbogens erzeugt werden kann, bildet eine geringfügig ungenaue Kanteneindringung keinen Grund für eine unvollständige Eindringung von geschmolzenem Metall, eine Einschmelzung von geschmolzenem Metall und/ oder andere Schweißfehler.
Es muß jedoch sorgfältig darauf geachtet werden, daß die Elektrode, die vorzugsweise als bandförmige Elektrode verwendet werden kann, eine Breite von mehr als das Fünffache ihrer Dicke haben und einen Schweißstrom mit einer Stromdichte von nicht weniger als 50 A/mm2 aufnehmen muß.
Wenn der Elektrodenquerschnitt und die Stromdichte gleich bleiben und die Breite des Elektrodenbandes auf einen Wert im wesentlichen gleich der Dicke desselben herabgesetzt wird, kann es sich zeigen, daß die Orientierung des Lichtbogens ansteigt und die Tiefe der Eindringung groß wird, so daß sich eine Schweißraupe mit einer engen Raupenbreite und in einem Extremfall ein Schweißresultat ergibt, das wie bei Verwendung der Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt ausfällt. Andererseits werden, wenn die Breite des Elektrodenbandes 30 weniger als das Fünffache seiner Dicke beträgt, die verschiedenen Vorteil-e der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art nicht mehr beobachtet.
Obwohl eine Breite des Elektrodenbandes 30 von mehr äls dem 5-fachen seiner Dicke empfohlen wird, hat es sich herausgestellt, daß ein Elektrodenband mit einer Breite von dem Zwanzig- bis Fünfundzwanzigfachen seiner Dicke ein gutes Schweißresultat sicherstellt. Obwohl der Grund hierfür noch nicht geklärt ist, haben eine Reihe von durchgeführten Experimenten diese Tatsache gezeigt.
Im folgenden wird der Binfluss der Stromdichte betrachtet.
2 Wenn die Stromdichte einen kleineren Wert pro mm hat, ist bekanntlich die Stabilisierung des Lichtbogens nicht mehr länger sichergestellt, so daß sich eine nicht genügend gute Eindringung und/oder eine größere Menge an verbrauchter Elektrode ergibt. Eine ähnliche überlegung kann selbst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zutreffen, wenn die Stromdichte des dem Elektrodenband zugeführten Schweißstromes kleiner als 50 A/mm2 ist. Wenn die Stromdichte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kleiner als 50 A/mm2 ist, wird insbesondere, obwohl die Elektrodenspitze unter einem unstabilen Lichtbogen schmilzt, während sie nach der Form der Nut geformt ist, die Schmelzgeschwindigkeit niedrig sein, wobei die Tiefe der Eindringung im wesentlichen die gleiche ist, wie sie bei einem herkömmlichen Schweißverfahren mit oberflächlich aufgebautem Lichtbogen erreicht wird. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren dann nicht mehr brauchbar.
Oben wurde gesagt, daß die Breite des Elektrodenbandes, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann verwendet wird, wenn das letztere bei einer Nutschweißstelle angewendet wird, die Hälfte bis zu 2/3 der Nutbreite der NutschweiS stelle betragen muß. Tatsächlich haben eine Reihe von Experimenten gezeigt, daß nur dann ein brauchbares Schweißergebnis erzielt werden kann, wenn die Breite des Elektrodenbandes diese genannte Bedingung erfüllt. Wenn das Elektrodenband breiter als 2/3 der Nutenbreite ist, hat es sich jedoch gezeigt, daß, obwohl die resultierende Schweißraupe 42 brauchbar ist, da die Raupenbreite groß und die Schweißüberhöhung klein ist, der obere Teil der Nutenflächen unnötig geschmolzen ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, so daß sich erhöhte Schweißkosten ergeben. Andererseits bleiben, wenn die Breite des Elektrodenbandes weniger als die Hälfte der Nutenbreite beträgt, die oberen Teile der Nutenflächen ungeschmolzen, so daß die Nutenschweißsteile durch eine Schweißung in einem Durchgang nicht befriedigend mit Aus schweißung gefüllt werden kann, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Obwohl in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Einfach-V-Nutschweißstelle beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch beim Schweißen unter Verwendung einer Abstützplatte (Fig. 6) angewendet werden, und es kann auch bei einer Doppelt-V-Nutschweißstelle ausgeführt werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Ferner ist zu beachten, daß außer der Einfach-V-Nutschweißstelle und der Doppelt-V-Nutschweißstelle eine Einfach-U-Nutschweißstelle und eine Doppelt-U-Nutschweißstelle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Verminderung des SchweiBresultates geschweißt werden können.
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, angewendet auf eine Kehlnahtschweißung in einer flachen Schweißposition Selbst in diesem Fall befindet sich das Elektrodenband 30 in Transversalstellung.
Der Begriff "Transversalstellung" wird im folgenden in dem Sinne benutzt, daß die Breitenausdehnung des Elektrodenbandes im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie orientiert ist.
Beim Kehlnahtschweißen kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise in ähnlicher Art ausgeführt werden, wie oben beschrieben wurde, ohne daß sich eine erhebliche Verminderung des Schweißresultates ergibt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Breite des Elektrodenbandes, das beim Kehlnahtschweißen verwendet wird, vorzugsweise nicht welliger als halb so groß wie der Abstand zwischen zwei gegenüber liegenden Spitzen einer sich ergebenden Schweißraupe mit der erwünschten Schenkellänge, jedoch nicht größer als dieser Abstand ist. Es ist ferner zu beachten, daß beim Kehlnahtschweißen die Verschiebung des Elektrodenbandes die Ausbildung von zwei Schenkeln der sich ergebenden Schweißraupe stark beeinflusst, und daß daher, wenn nicht genau dimensionierte Schenkellängen erwünscht sind, das Elektrodenband genau in seiner Position zwischen den lXerlcstücken gehalten werden muß, die in der Form einer T-Schweißstelle aufeinanderstoßen.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren bisher bei der Durchführung an einer flachen Schweißposition beschrieben wurde, kan eine ähnliche bberlegung auch dort zutreffen, wo das erfindungsgemäße Verfahren in einer anderen Schweißposition als der flachen Position durchgeführt wird. Dies beruht darauf, daß das Muster der Erzeugung des Lichtbogens zwischen der Elektrodenspitze des Elektrodenbandes und der Schweißstelle der Werkstücke, die geschweißt werden sollen, nicht durch die Schweißposition beeinflusst wird. Ein Lichtbogen mit gleichförmiger Länge wird daher zwischen den Flanken der Elektrodenspitze und der Schweißstelle der Werkstücke aufrecilterhaltetl.
Im Hinblick auf diese Tatsache, kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenso in einer horizontalen Schweißposition an lcrkstücken mit einer Schweißstelle, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, oder an Werkstücken mit einer Schweißstelle mit gegenüberliegenden Nuten, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, durchgeführt werden, ohne daß eine strikte Steuerung und Aufrechterhaltung der Positionierung des Elektrodenbandes und der Schweißbedingungen notwendig wäre, wobei Schrumpfungsrisse und Unterschneidungen im wesentlichen eliminiert werden, die oft an dem oberen Werkstück auftreten. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in einer flachen Schweißposition bei einem nicht-positionierten Kehlnahtschweißverfahren durchgeführt werden, wie es in Fig. 11 bei einer Schweißstelle in Form eines umgekehrten T gezeigt ist. Selbstverständlich ist bei dem nicht-positionierten Kehlnahtschweißen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren keine enge Steuerung und Beibehaltung des Orientierungswinkels des Lichtbogensder Stellung des Elektrodenbandes gegenüber der senkrechten Linie senkrecht zu der Schweißlinie und der Schweißbedingungen erforderlich, wie es im allgemeinen bei dem herkömmlichen Lichtbogenschweißverfahren ähnlicher Art erforderlich ist.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei dem Kehlnahtschweißen in einer vertikalen Schweißposition angewendet werden, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wobei ein Segment 50 verwendet wird, um das Abtropfen einer resultierenden Schweißraupe, die noch nicht vollständig fest geworden ist, zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren als Schweißverfahren in mehreren Durchgängen an einer nutenförmigen Schweißstelle oder an einer Kehlnaht durchgeführt werden kann.
Es ist daher ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise in verschiedenen Schweißpositionen außer der Schweißung über Kopf durchgeführt werden kann, ohne daß die genaue Steuerung und Aufrechterhaltung der Schweißstellenform und der Schweißbedingungen notwendig ist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ferner ersichtlich, daß, wie in Fig. 13 gezeigt ist, in dem erfindungseeäßen Verfahren das Lichtbogenschweißen in einer Tandemsequenz dadurch ausgeführt werden kann, daß zwei Elektrodenbänder 30b und 30c verwendet werden, die in einem geeigneten Abstand voneinander in Richtung der Schweißung angeordnet sind. In diesem Fall sind die Elektrodenbänder 30b und 30c jeweils in Transversalstellung angeordnet.
Im folgenden wird ein erfindungsgemäßes Lichtbogenschweißverfahren beschrieben, bei dem wenigstens ein Elektrodenband um seine Längsachse entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um einen bestimmten spitzen Winkel im Bereich von 450 bis 900, vorzugsweise 70, verdreht ist. Wenn das Elektrodenband um ein solches Maß verdreht wird, daß der spitze Winkel, der zwischen der Breitenrichtung des Elektrodenbandes, die sich unter einem rechten Winkel zur Schweißlinie erstreckt, und der Schweißrichtung oder der Schweißlinie im Bereich von mehr als 45 bis weniger als 900, vorzugsweise bei 75 , liegt, wobei der spitze Winkel durch « wenn das Elektrodenband im Uhrzeigersinn verdreht wird, und durch P gekennzeichnet ist, wenn es im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird, ist die Form der resultierenden Schweißraupe so, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Dabei ist die Itaupenkontur, die sich nach einer Beobachtung oft in der Richtung parallel zu der Schweißlinie an der Ilinterseite einer Elektrode ausbildet, wenn die letztere einen kreisförmigen Querschnitt hat, in der Richtung seitlich zu der Schweißlinie an der hinteren Seite des Elektrodenbandes gegenüber der Schweißrichtung versetzt. Der Grund dafür liegt darin, daß die Lichtbogenkraft Ft des Lichtbogens, der zwischen den Flanken der Elektrodenspitze des Elektrodenbandes 30 und den Werkstücken 40a und 40b erzeugt wird, nicht auf die Schweißstelle hin wirkt, sondern in einer Richtung im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu einer ebenen Fläche des Elektrodenbandes an der hinteren Seite, während die Elektrode in Schweißrichtung weiter bewegt wird, so daß die Tiefe der Eindringung im allgemeinen klein und die Raupenform wie oben beschrieben ist. Im Vergleich dazu hat bei einem Verfahren ähnlicher Art mit einer Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt die Lichtbogenkraft F die Tendenz, in Richtung auf die Schweißstelle in einer radial nach außen wirkenden Art einzuwirken, wie in Fig. 14 gezeigt ist, während sie in der entgegengesetzten Richtung zu der Schweißrichtung fließt, so daß die Tiefe der Eindringung am tieferen Grund der Schweißstelle groß und am oberen Teil der Schlfeißstelle klein werden kann, wobei sich die Raupenform ergibt, wie sie in Fig. 14 gezeigt und oben beschrieben ist.
Wenn folglich das Elektrodenband um einen gewissen spitzen Winkel, wie oben beschrieben wurde, verdreht wird, können im wesentlichen dieselben Vorteile wie bei dem herkömmlichen Verfahren erzielt werden, bei dem der Winkel der Orientierung der Elektrode und/oder die Position der Elektrode variiert werden. Insbesondere beim Schweißen mit mehreren Durchgängen kann dieses Verfahren, bei dem das Elektrodenband verdreht wird, ein vereinfachtes Schweißverfahren mit einer erheblichen Verbesserung der Schweißbarkeit sicherstellen.
Dennoch kann das Verfahren, bei dem das Elektrodenband verdreht wird, auch bei einer Schweißung mit einem einzigen Durchgang angewendet werden. Das ist ein Vorteil, der besonders dann geschätzt wird, wenn die Werkstücke verschiedene Dicken haben, so daß es erwünscht ist, daß die resultierende Schweißraupe in einer solchen Weise verschoben ist, daß der größte Teil der Ausschweißung auf der Seite des Werkstückes mit der größeren Dicke zentriert ist. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 16 gezeigt.
In Fig. 16 sind zwei Werkstücke 40a' und 40b' mit verschiedener Dicke gezeigt. Die Dicke des Werkstückes 4Oa1 ist größer als die des anderen Werkstückes 40b'. Beide Werkstücke sind so angeordnet, daß sie im wesentlichen eine Schweißstelle in Form eines umgekehrten T darstellen, während das Elektrodenband um einen Winkel « während der Schweißung verdreht wird, so daß eine der beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenbandes, die neben dem Werkstück 40a mit der größeren Dicke liegt, als Vorderkante gegenüber der Schweißrichtung wirkt, wie durch den Pfeil X angedeutet ist. Es ist ersichtlich, daß bei diesem Verfahren eine Schweißraupe mit einer größeren Schenkellänge an der Seite des dickeren Werkstückes 40a' und einer kleineren Schenkellänge an der Seite des dünneren Werkstückes 40b' erzielt werden kann. Es ist zu beachten, daß zur Erzielung des gleichen Resultats mit einem herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art eine genaue Steuerung und Aufrechterhaltung des Orientierungswinkels des Lichtbogens und/oder der Position der Elektrode gegenüber der vertikalen Linie unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie erforderlich ist.
Verschiedene Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Elektrodenband verdreht wird, werden im folgenden im Zusammenhang mit Schweißverfahren mit mehreren Durchgängen unter Bezugnahme auf die Figuren 17 bis 25 beschrieben.
Die Figuren 17 und 18 zeigen den Zustand, bei dem die Einfach-V-Nutenschweißstelle 41 eine Nutenbreite hat, die so groß ist, daß eine Schweißung in einem Durchgang kein zufriedenstellendes Resultat ergibt. Daher wird in zwei Durch gängen geschweißt, wobei Fig. 17 den ersten Durchgang und Fig.
1 den zweiten Durchgang oder abschließenden Durchgang zeigt.
Während des ersten Durchgangs wird das Elektrodenband 30 um einen spitzen Winkel p im Gegenuhrzeigersinn um die Längsachse des Elektrodenbandes verdreht, so daß eine der gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenbandes, die neben denllferkstück 40a liegt, als nachlaufende Kante wirkt, während die andere neben dem Werkstück 40b als führende Kante in Bezug auf die Schweißrichtung wirkt. Nachdem der erste Durchgang abgeschlossen ist, ist daher die entstandene Schweißraupe in solch einer Weise geformt, daß, wie in Fig. 17 gezeigt ist, eine Spitze der resultierenden Schweißraupe 42a auf der oberen Extremität des Werkstückes 40b liegt, während die andere Spitze auf einem Zwischenbereich zwischen dem obersten Teil des Werkstückes 40a und dem untersten Teil des TTerks-tüclXes 40a liegt. Mit anderen Worten ist die Länge des Schenkels der resultierenden Schweißraupe 42a an dem erkstüc 4Ob größer als der, der zu dem Werkstück 40a gehört.
Während des zweiten oder abschließenden Durchganges wird, wie in Fig. 18 gezeigt ist, das Elektrodenband 30 im Uhrzeigersinn um einen spitzen Winkel « , der die gleiche Größe wie der Winkel P hat, gedreht, so daß nach Beendigung des abschließenden Durchganges die resultierende Schweißraupe 42b zu dem Werkstück 40a hin in einem solchen Sinn verschoben ist, der der Verschiebung entgegengesetzt ist, die bei der Schweißraupe 42a im ersten Durchgang erzeugt wurde. Inseesamt ist ersichtlich, daß eine vielschichtige Schweißung mit einer genügenden Eindringung der Ausschweißung erzielt werden kann, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Wenn das erfindungsgemäßeVeriahren bei einer Schweißung mit mehreren Durchgängen anafendet werden soll, muß daher lediglich das Elektrodenband entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verdreht werden, jedesmal, wenn ein einziger Durchgang abgeschlossen ist. Dies erfordert kein kompliziertes Vorgehen.
Im Gegensatz dazu müssen beim herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art, während die Schweißbedingungen alle genau beibehalten werden müssen, der Orientierungswinkel des Lichtbogens und die Position der Elektrode gegenüber der vertikalen Linie senkrecht zu der Schweißlinie jedesmal neu eingestellt werden, wenn ein einzelner Durchgang abgeschlossen ist Die Figuren 20 und 19 zeigen, wie eine nicht-positionierte Kehlnahtschweißung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an einer Schweißstelle in Form eines umgekehrten T zwischen den Werkstücken 40a und 40b durchgefüit wird. Insbesondere ist in Fig. 19 das Elektrodenband 30 um den Winkel P verdreht, so daß eine der gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenbandes 30, die neben dem Werkstück 40b l-iegt, als Vorderkante gegenüber der Schweißrichtungirkt, so daß die resultierende Schlfeißraupe zu dem Werkstück 40b hin verschoben ist.
Im Gegensatz dazu ist, wenn das Elektrodenband 30 um den Winkel K verdreht wird (Fig. 20), so daß die andere Seite des Elektrodenbandes, die neben dem Werkstück 40a liegt, als Vorderkante gegenüber der Schweißrichtung wirkt, die resultierende Schweiß-raupe zu dem Werkstück 40a hin verschoben.
Wenn die in den Figuren 19 und 20 gezeigten Verfahrensschritte abwechselnd während dem ersten bzw, dem zweiten Durchgang ausgeführt werden, ist es im Hinblick auf die vorhergehende Beschreibung ersichtlich, daß eine Kehlnahtschweißung mit zwei Schenkeln mit großen Schenkellängen erzielt werden kann, ohne daß die Schweißung von Schweißfehlern wie Unterschneidungen und Überlappungen begleitet ist. Die Eindringung des geschmolzenen Metalles ist zufriedenstellend. Im Gegensatz dazu müssen bei einem herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art, bei dem die Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt verwendet wird, während die Schweißbedingungen streng eingehalten werden, der Orientierungswinkel des Lichtbogens und die Position der Elektrode gegenüber der vertikalen Linie senkrecht zu der Schweißrichtung erneut eingestellt werden, jedesmal, wenn beim Schweißen mit mehreren Durchgängen ein einzelner Durchgang abgeschlossen ist.
Die Figuren 21 und 22 zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei zwei Werkstücken 40a und 4Ob durchgeführt wird, von denen eines eine abgeschrägte Kante hat, so daß sich eine Nutenfläche ergibt. Beide Werkstücke sind senkrecht angeordnet und ergeben eine Nutenschweißstelle mit zwei Nutenflächen 40e und 40d. Die Flächen der Werkstücke 40a und 40b, die bei dem Nutengrund liegen, werden durch eine Abstützplatte 60 in bekannter Weise abgestützt.
Wie in Fig. 22 gezeigt ist, wird eine erste Raupe durch Verdrehen des Elektrodenbandes 30 um den Winkel P während des ersten Durchganges gebildet, so daß eine der gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenbandes, die neben der Nutenfläche 40d des unteren Werkstückes 40b liegt, als führende Kante bezüglich der Schweißrichtung wirkt. Eine zweite Raupe, die nach der ersten Raupe hergestellt wird, wird durch Verdrehen des Elektrodenbandes 30 um den Winkel S< während des zweiten oder abschließenden Durchganges ausgebildet, so daß die andere Seite des Elektrodenbandes neben der Nutenfläche 40e des oberen Werkstückes 40a als führende Kante demgegenüber wirkt.
Die zweite Raupe wird dazu verwendet, eine Nut auszufüllen, die zwischen der Nutenfläche 40e und der Außenfläche der ersten Raupe während des vorhergehenden Durchganges gebildet wird.
Selbst in dem Verfahren gemäß den Figuren 20 und 21 sind ähnlich wie bei dem erfindungsgemäßen, oben beschriebenen, nichtpositionierten Kehlnaht-Schweißverfahrén eine strenge Steuerung und eine Aufrechterhaltung des Orientierungswinkels des Lichtbogens, der Position der Elektrode und der Schweißbedingung während jedes Durchganges nicht so sehr erforderlich, wie es bei dem herkötamlichen Verfahren notwendig ist, um solche Schweißfehler wie Unterschneidungen und Überlappungen zu eliminieren.
Die Figuren 23 und 24 zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren an einer Einfach-U-Nutschweißstelle durchgeführt wird, die zwischen den Werkstücken 40a und 40b gebildet ist. Diese Schweißung wird in mehreren Durchgängen, beispielsweise 23 Durchgängen, in einer flachen Schweißposition durchgeführt.
In diesem Fall muß bei Beendigung jedes Durchganges während der gesamten Schweißdauer das Elektrodenband 30 abwechselnd im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn im wesentlichen so verdreht werden, wie oben beschrieben wurde.
Es ist jedoch zu beachten, daß bei dem abschließenden Durchgang das Elektrodenband 30 unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie stehen kann, je nach der Form der vielschichtigen Schweißraupe, die vor dem abschließenden Durchgang ausgebildet worden ist. Alternativ kann ohne Verdrehen des Elektrodenbandes in abwechselnden Richtungen während einigen Durchgängen geschweißt werden, während das Elektrodenband in der entgegengesetzten Richtung während der restlichen Durchgänge Je nach der Form der Nutschweißstelle verdreht wird.
Bei einem herkömmlichen Schweißverfahren ähnlicher Art zum Schweißen einer Einfach-U-Nutschweißstelle mit großer Nuttiefe treten oft leicht Bruchstellen auf, die durch die Form jeder während des entsprechenden Durchganges erzeugten Schweißraupe erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ treten auch leicht andere Schweißfehler auf Grund eines Schlackeneinschlusses während der Schweißung auf. Aus diesem Grund ist bei dem herkömmlichen Verfahren eine genaue Handhabung des Schweißinstrumentes erforderlich, so daß der Orientierungswinkel des Lichtbogens, die Position der Elektrode und die Schweißbedingungen während der Schweißung streng gesteuert und aufrechterhalten werden.
Da der Lichtbogen zwischen den Flanken der Elektrodenspitze des Elektrodenbandes und den Nutenflächen der Nutenschweißstelle gleichförmig erzeugt wird, werden demgegenüber bei dem erfindungsgemäßen Verfahren solche Schweißraupen eliminiert, die mit Bruchstellen und/oder Schlackeneinschlüssen behaftet sind, ohne daß eine so genaue Handhabung des Schweißinstrumentes erforderlich ist, wie es bei dem herkömmlichen Verfahren notwendig war.
Es ist ferner zu beachten, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch unter Verwendung eines Elektrodenbandes in Kombination mit der Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt durchgeführt werden kann, die weitgehend bei bisherigen Lichtbogenschweißverfahren verwendet wurde. Dies wird in Fig. 25 gezeigt.
Fig 25 verdeutlicht ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem drei Elektroden verwendet werden. Eine der Elektroden ist an der Vorderseite bezüglich der Schweißrichtung X angeordnet und ist eine herkömmliche Elektrode mit kreisförmigem Querschnitt, während die restlichen Elektroden Elektrodenbänder sind. Es ist hier zu beachten, daß ein dazwischenliegendes Elektrodenband 30d, das unter gleichem Abstand sowohl von der Elektrode 30f als auch von dem Elektrodenband 30e, der hinteren Elektrode, angeordnet ist, um einen gewissen Winkel entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist. Das hintere Elektrodenband 30e ist demgegenüber um den gleichen Winkel in der entgegengesetzten Richtung verdreht.
Bei der Anordnung dieser Elektroden 30d, 30e und 30f, wie oben beschrieben ist, ist die vordere Elektrode 30f für die tiefe Eindringung an dem Bodenabschnitt der Nutenschweißstelle verantwortlich, während die mittlere und die hintere Elektrode 30d bzw. 30e für eine genügende Eindringung an den Nutenflächen der Nut verantwortlich sind. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine gleichförmige Schweißraupe mit guter Eindringung erzielt werden.
Es ist zu beachten, daß selbst bei dem Verfahren nach Fig. 25 keine strenge Steuerung und Aufrechterhaltung des Orientierungswinkels des Lichtbogens, der Elektrodenposition und der Schweißbedingungen erforderlich ist, wie oben beschrieben wurde. Auch dieses Verfahren kann in einer beliebigen anderen Schweißposition außer der gezeigten flachen Schweißposition mit Ausnahme beim Schweißen über Kopf ausgeführt werden. Auch kann es beim nicht-positionierten Kehlnahtschweißen angewendet werden.
Aus der vorgehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen, elektrischen Lichtbogenschweißverfahrens ist ersichtlich, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine komplizierte Handhabung des Schweißinstrumentes erfordert, wie es bei dem herkömmlichen Verfahren ähnlicher Art erforderlich war, wie ebenfalls beschrieben wurde. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird sie nun noch anhand von Beispielen beschrieben.
Beispiel I Das Lichtbogenschweißen wurde gemäß dem Verfahren nach Fig.2 unter den folgenden Schweißbedingungen an einer Schweißstelle mit der Form und den Abmessungen durchgeführt, wie sie in Fig. 26(A) gezeigt ist.
Schweißbed ingungen: Schweiß-Stromversorgung: Wechselstrom Abmessungen des Elektrodenbandes:' 1,6 x 20 mm Schweißstrom 2 400 A Bogenspannung: 42 Volt Schweißgeschwindigkeit 40 cm/min Ergebnisse: Trotz des hohen Schweißstromes und der hohen Stromdichte wurde eine Raupe mit einer leicht geschwungenen Kontur über der gesamten Länge der Schweißstelle erzielt0 Die Eindringung war gut, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 26(A) angedeutet ist. Es trat keine Rissebildung auf Grund von Spannungskonzentration und Wärmeschrumpfung auf. Ferner wurden keine Gaseinschlüsse und keine Schlackeneinschlüsse beobachtet. Der geschweißte Abschnitt zeigt eine Dendrit-Struktur (dentlite structure).
Beispiel II Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig. 7 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Schweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(B) gezeigt ist, durchgeführt.
Schweißbedingungen: Durchgang Durchgang Vorderseite Rückseite Stromzufuhr: Wechselstrom Wechselstrom Abmessungen d.Elektrodenbandes 1,2 x 1 5 1,2 x 15 mm Schweißstrom 1 200 A 1 040 A Bogenspannung 32 V 31 V Schweißgeschwindigkeit 50 cm/min 55 cm/min Ergebnisse: Beide Schweißraupen, die beim Durchgang auf der Vorderseite und beim Durchgang auf-der Rückseite gebildet wurden, hatten eine befriedigende Form mit einer genügenden Eindringung.
Diese Schweißraupen waren genügend an dem Bodenabschnitt der Doppelt-V-Stelle verbunden, wie in Fig. 26(B) gezeigt ist.
Es traten keine Gas- und Schlackeneinschlüsse auf.
Beispiel III Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von Fig. 8 unter den folgenden Schweißbedingungen bei einer Schweißstelle durchgeführt, die die in Fig. 26(C) gezeigte Form und Abmessungen hatte, Schweißbedingungen: Stromversorgung: Wechselstrom Abmessungen d. Elektrodenbandes: 1,2 x 8,0 mm Schweißstrom: 630 A Bogenspannungs 30 V Schweißgeschwindigkeit: 120 cm/min Ergebnisse: Bei dieser Schweißung sollte die maximale Schenkellänge von 6 mm bei dem positionierten Kehlnahtschweißen erzielt werden.
Die Resultate sind durch die gestrichelte Linie in Fig. 26(C) angedeutet und es ist ersichtlich, daß eine genügende Eindringung erzielt werden konnte, wobei eine resultierende Schweißnaht in idealer Weise konkav geformt ist.
Beispiel IV Das Lichtbogenschweißen wurde gemäß dem Verfahren nach Fig. 8 mit folgenden Schweißbedingungen an einer Schweißstelle durchgeführt, die die in Fig. 26(D) gezeigte Form und Abmessungen hatte.
Schweißbedingungen: Stromversorgung: Wechselstrom Abmessungen d. Elektrodenbandes: 1,2 x 20 mm Schweißstrom: 1 620 A Bogenspannung: 44 V Schweißgeschwindigkeit: 30 cm/min Ergebnisse: Die Ergebnisse stimmten im wesentlichen mit denen bei Beispiel IV überein. Es ist jedoch zu beachten, daß mit dem Bogernchweißen in diesem Beispiel beabsichtigt wurde, eine maximale Schenkellänge von 24 mm bei dem positionierten Kehlnahtschweißen zu erzielen.
Beispiel V Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig. 9 unter folgenden Schweißbedingungen an einer Schweißstelle durchgeführt, die die in Fig. 26(E) gezeigte Form und Abmessungen hatte.
Schweißbedingungen: Stromversorgung: Gleichstrom (gleichgerichteter Strom) Abmessungen d. Elektrodenbandes: 0,8 x 10 mm Schweißstrom: 750 A Bogenspannung: 31 V Schweißgeschwindigkeit: 50 cm/min Ergebnisse: Bei diesem Beispiel war beabsichtigt, eine maximale Schenkellänge von 9 mm bei einer Kehlnahtschweißung in horizontaler Schweißposition zu erzielen. In der resultierenden Schweißraupe wurden keine Schweißfehler in dem Innern der Schweißnaht beobachtet. Die Eindringung war in dem Maße befriedigend, daß eine Schweißverbindung mit genügender mechanischer Festigkeit erzielt wurde. Die Eindringung an dem unteren ?Eil der Nut schien jedoch etwas unbefriedigend zu sein, während bei der resultierenden Schweißraupe die Tendenz besteht, nach unten abzufallen. Der Grund dafür ist, daß die Schweißstromdichte etwas hoch war. Wenn diese daher ordnungsgemäß ausgewählt wird, kann eine befriedigende Schweißraupe erzielt werden. Es ist jedoch zu beachten, daß keine Unterschneidung an dem oberen Werkstück bei dem äußeren Teil der resultierenden Schweißraupe beobachtet wurde.
Beispiel VI Die Üogenschweißung wurde nach dem Verfahren von Fig. 9 unter den folgenden Schweißbedingungen an einer Schweißstelle ausgeführt, die die in Fig. 26(F) gezeigte Form und Abmessungen hatte.
Schwe ißbed ingungen: Stromversorgung: Gleichstrom (gleichgerichteter Strom) Abmessungen d. Elektrodenbandes: 0,8 x 10 mm Schweißstrom: 800 A Bogenspannung: 32 V Schweißgeschwindigkeit: 50 cm/min Ergebnisse: In diesem Beispiel war beabsichtigt, die maximale Schenkellänge von 10 mm in einer Kehlnahtschweißung in einer horizontalen Schweißposition zu erzielen. Das Resultat war im wesentlichen dasselbe wie bei Beispiel V.
Beispiel VII Das Lichtbogenschweißen wurde gemäß dem Verfahren nach Fig.11 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Kehlnaht mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(G) gezeigt, durchgeführt.
Schweißbedingungen: Stromversorgung: Wechselstrom Abmessungen d. Elektrodenbandess 1,2 x 8 mm Schweißstrom: 710 A Bogenspannung: 32 V Schweißgeschwindigkeits 80 cm/min gewünschte Schenkellänge: 8 mm Ergebnisse: Eine ausreichend geschweißte Schweißraupe mit einer leicht geschwungenen Kontur und mit einer genügenden Eindringung konnte erzielt werden.
Beispiel VIII Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig.11 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Kehlnaht mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(in) dargestellt ist, ausgeführt.
Schweißbedingungen: Stromversorgung: Gleichstrom (s.p.) Abmessungen d. Elektrodenbandes: 1,2 x 8 mm Schweißstroms 560 A Bogenspannung: 29 V Schweißgeschwindigkeit: 80 cm/min erwünschte Schenkellänge: 8 mm Ergebnisse: Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei Beispiel VII erzielt. In diesem Beispiel war jedoch die Schweißstromdichte gering, so daß die Eindringungsbreite etwas ungenügend erschien.
Beispiel lx Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig. 13 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Nutschweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(1) gezeigt, durchgeführt.
Schweißbedingungen: Vordere Elektrode Hintere Elektrode Stromversorgung: Wechselstrom: Differenz im Phasenwinkel zwischen den Elektroden gleich 90° Abmessungen der Elektrodenbänder: 1,6 x 20 mm 1,6 x 20 mm Schweißströme: 2 500 A 2 000 A Bogenspannungen: 39 V 40 V Schweißgeschwindigkeit: 28 cm/min synchronisiert Abstand zwischen den Elektrodenbändern: 200 mm Ergebnisse: Wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 26(I) dargestellt ist, hat sich an der resultierenden Schweißraupe gezeigt, daß der untere Teil des Querschnittes der Schweißraupe im wesentlichen einen gleichförmigen Abstand von den Nutenflächen der Schweißstelle hat, wobei die Form derselben voll zufriedenstellend ist. Es hat sich jedoch ebenfalls gezeigt, daß die Breite der Eindringung um den Grund der Schweißstelle herum erheblich reduziert ist. Dies kommt von der Verwendung einer Abstützplatte, durch die der entsprechende Abschnitt etwas gekühlt wird. Die Schweißung zeigt eine Makro-Dendrit-Struktur ohne Rissebildung und/oder Gaseinschlüsse.
Beispiel X Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig. 16 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Kehlnaht mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(J) gezeigt ist, durchgeführt.
Schweißbedingungen: Vordere Hintere Elektrode Elektrode Stromversorgung: Wechselstrom, wobei die Differenz im Phasenwinkel zwischen diesen Elektroden 120° beträgt Abmessungen:der Elektrodenbänder: 1,6 x 20 mm 1,6 x 20 mm Schweißströme: 2 000 A 1 800 A Bogenspannungen: 38 V 37 V Schweißgeschwindigkeit: 55 cm/min, synchronisiert Vordere Hintere Elektrode Elektrode Abstand zwischen den Elektrodenbändern: 125 mm Verdrehungswinkel: 15 o t5 Ergebnisse: Obwohl die Tiefe der Eindringung etwas klein war, hat die resultierende Schweißraupe eine befriedigende Form für diese Art von Schweißung. Dies wird durch die Darstellung mit Hilfe der gestrichelten Linie in Fig. 26(je gezeigt. Wenn die Schweißstromdichte etwas erhöht wird, ist jedoch offensichtlich, daß die Schweißraupe mit genügender Eindringung erzielt werden kann.
Beispiel XI Die Lichtbogenschweißung wurde gemäß dem Verfahren der Figuren 17 und 18 unter den folgenden Schweißbedingungen bei einer Nutenschweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(K) gezeigt ist, durchgeführt. Es ist zu beachten, daß vor diesem Lichtbogenschweißen zum Ausfüllen der Tiefe der Nut von Hand in vier Durchgängen lichtbogengeschweißt wurde, wie durch die ausgezogene Linie dargestellt ist.
Schweißbedingungen: 1. und 2. 3. bis 6.
Durchgang Durchgang Stromversorgung: Wechselstrom Wechselstrom Abmessungen des Elektrodenbandes: 1,2 x 20 mm ebenso Schweißstrom: 1 200 A 1 300 A 1, und 2. 3. bis 6.
Durchgang Durchgang Bogenspannung: 35 V 36 V Schweißgeschwindigkeit: 40 cm/min 40 cm/min Verdrehungswinkel: 45 45 Ergebnisse: Trotz einer unregelmäßigen Eindringung in die Nutenfläche des rechten Werkstückes hat sich die in die Nutenfläche des linken Werkstückes für diese Art von Lichtbogenschweißung als befriedigend gezeigt. Selbstverständlich hat die resultierende Schweißraupe keine Schlackeneinschlüsse.
Beispiel LII Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren der Figuren 19 und 20 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Kehlnaht mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(L) gezeigt ist, durchgeführt.
Schweißbedingungen: 1. Durchgang 2.Durchgang Stromversorgung: Gleichstrom Wechselstrom (R.P.) Abmessungen der Elektroden: 1,2 x 11 m 1,2 x 8 mm Schweißströme: 1 000 A 600 A Bogenspannungen: 33 V 31 V Schweißgeschwindigkeiten: 80cm/min 100 cm/min Verdrehungswinkel: 15 0 15 0 maximale erwünschte Schenkellänge: 12 mm Ergebnisse: Trotz der unregelmäßigen Eindringung des geschmolzenen Metalls in das obere Werkstück wird angenommen, daß keine Rissebildung auf Grund dieser unregelmäßigen Eindringung auftritt. In der Tat hat eine Gesamtprüfung der resultierenden Schweißraupe gezeigt, daß eine ausreichende Schweißung für eine nicht-positionierte Kehlnahtschweißung erzeugt wurde.
Jedenfalls ist der Grund für die unregelmäßige Eindringung, daß das Elektrodenband während des ersten Durchganges etwas verschoben war. Dies kann jedoch leicht ausgeglichen werden.
Beispiel XII Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren der Figuren 23 und 24 unter den folgenden Schweißbedingungen an der Nutschweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig.
26(M) gezeigt ist, durch eine Schweißung in mehreren Durchgängen ausgeführt.
Schweißbedingungen: 1. bis 4. 5. bis 19.
Durchgang Durchgang Stromversorgung: Wechselstrom Wechselstrom Abmessungen des Elektrodenbandes: 1,2 x 8 mm 1,2 x 8 mm Schweißströme: 700 A 700 A Bogenspannung: 40 V 40 V Schißgeschwindigkeit: 35 cm/min 40 cm/mn Verdrehungswinkel: 450 außer beim 45 0 1.Durchgang,wo der Winkel Oo betrug Ergebnisse: Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Schweißung in einer Nut mit kleinerer Nutenbreite durchgeführt wurde, während die Elektrode in die Nut eingeführt war, blieb der Verdrehungswinkel während der gesamten Dauer der Schweißung nicht gleich, und aus diesem Grund war die Eindringung in die beiden Nutenflächen unregelmäßig. Es wurden jedoch keine Rissebildung, Gas- und Schlackeneinschlüsse beobachtet. Ferner wies der Schweißabschnitt eine ausreichende mechanische Festigkeit auf9 In jedem Fall würde sich, wenn der Verdrehungswinkel bei jedem Durchgang genau bestimmt ist, eine ausreichende Schweißung ohne erheblich unregelmäßige Eindringung ergeben.
Beispiel XIV Das Lichtbogenschweißen wurde mit dem Verfahren von Fig. 25 unter den folgenden Schweißbedingungen an der Nutschweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(N) gezeigt ist, durchgeführt.
Schweißbedingungen: Vordere Hintere Elektrode Elektrode Stromversorgung: Gleichstrom Wechselstrom (R. P.) Abmessungen des Elektrodenbandes: -- 1,2 x 15 mm Durchmesser d.Elektrode: 3,2 mm-Schweißströme: 670 A 1 950 A Bogenspannung: 30 V 45 V Vordere Hintere Elektrode Elektrode Abstand zwischen den Elektroden: 130 mm Schweißgeschwindigkeit: 46 cm/min, synchronisiert Verdrehungswinkel: -- 0 Während. der Schweißung war die Stromdichte des Elektrodenbandes genügend viel höher als die der Elektrode mit dem kreisförmigen Querschnitt Ergebnisse: Wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 26(N) dargestellt ist, konnte eine ausreichende Schweißung mit einer schönen Schweißraupenform und einer befriedigenden Eindringungsbreite erzielt werden, was für diese Art von Schweißung ideal ist.
Selbstverständlich wurde kein Schweißfehler-im Inneren der resultierenden Schweißraupe beobachtet.
Beispiel XV Das Lichtbogenschweißen wurde nach dem Verfahren von Fig. 25 unter den folgenden Schweißbedingungen bei der Nutenschweißstelle mit der Form und den Abmessungen, wie in Fig. 26(0) gezeigt ist, durchgeführt, Schweißbedingungen: 1. Elektrode 2. Elektrode 3. Elektrode Stromversorgung: Gleichstrom Wechselstrom Wechselstrom (R. P. ) Abmessungen d. Elektrodenbänder: 1,2 x 8 mm 1,2 x 20 mm 1,2 x 15 mm Schweißströme: 1 100 A 2 000 A 1 850 A Bogenspannungen: 30 V 39 V 40 V Abstand zwischen den Elektrodenbändern: 190 mm 125 mm Verdrehungswinkel: O° 15° O° 15° Schweißgeschwindigkeit: 50,5 cm/min, synchronisiert Ergebnisse: Obwohl eine unregelmäßige Eindringung wegen einer übermäßig hohen Stromdichte des ersten Elektrodenbandes stattfand, wurde kein Schweißfehler im Inneren der resultierenden Schweissung beobachtet. Die Tiefe der resultierenden Schweißung war über den gesamten Nutenflächen ausreichend. Selbstverständlich gibt es beim praktischen Gebrauch dieser resultierenden Schweißnaht keine Beanstandungen.
Beispiel XVI Erfindungsgemäß wurde Erfindungsgemäßdie Lichtbogenschweißung durch Verwendung von zwei Elektrodenbändern an Schweißstellen mit gegenüberliegenden Nuten ausgeführt, die die Form und die Abmessungen hatten, wie in Fig. 26(P) gezeigt ist.
Schweißbedingungen; Während des Durchganges auf der Vorderseite Vordere Hintere Elektrode Elektrode Stromversorgung: Wechselstrom Wechselstrom Abmessungen der Elektrodenbänder: 1,2 x 15 mm 1,6 x 20 mm Schweißströme: 1 800 A 1 600 A Bogenspannungen: 37 V 40 V Verdrehungswinkel: 15 o 15 Abstand zwischen den Elektrodenbändern: 125 mm Schweißgeschwindigkeit: 100 cm/min, synchronisiert während des Durchganges auf der Rückseite Vordere Hintere.
Elektrode Elektrode Stromversorgung: Wechselstrom Wechselstrom Abmessungen der Elektrodenbänder: 1,2 x 15 mm 1,6 x 20 mm Schweißströme: 1 680 A 1 600 A Bogenspannungen: 39 V 40 V Verdrehungswinkel: 15 15 Abstand zwischen den Elektrodenbändern: 125 mm Schweißgeschwindigkeit: 100 cm/min, synchronisiert Ergebnisse: Trotz der Verwendung einer Vielzahl von Elektrodenbändern haben die beiden Schweißraupen, die bei den Durchgängen auf der Vorderseite und auf der Rückseite gebildet wurden, eine befriedigende Form mit ausreichender Eindringung. Diese Schweißraupen waren an dem Bodenabschnitt der Schweißstelle genügend miteinander verbunden, wie in Fig. 26(P) gezeigt ist. Keine Gaseinschlüsse und Rissebildung wurde beobachtet.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist zu beachten, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Erfindung beim Herstellen verschiedener Schweißnähte, wie sie bisher ausgeführt wurden, angewendet wurden, solange mit einem Lichtbogen geschweißt wird. Ferner ist zu beachten, daß unter das Lichtbogenschweißen, wie es erfindungsgemäß angewendet wird, auch das Schweißen mit verdecktem Lichtbogen fallen soll.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode von einer Elektrodenzufuhrtrommel an zwei zu schweißende Werkstücke zugeführt wird, die so angeordnet sind, daß sie eine geeignet Schweißstelle bilden, die sich in Richtung der Schweißlinie erstreckt, entlang der eine gewünschte Schweißraupe gebildet werden soll, wobei die Elektrode einen rechteckigen Querschnitt hat und mit Hilfe einer Elektrodenzugvorrichtung in solch einer Weise zugeführt wird, daß die Breitenrichtung der Elektrode quer zu der Schweißlinie angeordnet ist, daß ein Schweißstrom von einer geeigneten Schweißstromquelie an die Elektrode und die Werkstücke zugeführt wird, um einen Lichtbogen zwischen der Elektrode und den Werkstücken aufzubauen, durch den die Elektrode zur Bildung einer Ausschweißung auf der Schweißstelle abgeschmolzen wird, und daß die Elektrode in Richtung der Schweißlinie vorwärts bewegt wird, während sie bei der Schweißung zu den Werkstücken zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle eine Einfach-Nutschweißstelle ist, wobei das Verfahren in einer flachen Position durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle eine Doppelnut-Schweißstelle mit zwei zu schweißenden Nuten ist, und daß das Verfahren abwechselnd an den beiden Nuten in einer flachen Position durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle eine T-Schweißstelle ist, und daß das Verfahren bei einer positionierten Kehlnahtschweißung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke vertikal angeordnet sind, und daß die Schweißstelle so vorbereitet wird, daß eines der Werkstücke, das das obere Werkstück darstellt, an einer ersten Kante, die mit dem anderen unteren Werkstück verbunden werden soll, ausgeschnitten ist, und daß das Verfahren in einer horizontalen Position durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke vertikal angeordnet sind, daß die Schweißstelle so vorbereitet ist, daß eines der Werkstücke, welches das obere Werkstück ist, an gegenüberliegenden Kanten ausgeschnitten ist, so daß zwei Nuten zwischen den beiden Werkstücken gebildet werden, und daß das Verfahren in einer horizontalen Position durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle die Form eines umgekehrten T hat, und daß das Verfahren bei einer nicht-positionierten Kehlnahtschweißung durchgeführt wird.

8o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle T-förmig ist, und daß das Verfahren in einer vertikalen Position bei der T-Schweißstelle unter Verwendung eines Segmentes durchgeführt wird, um zu verhindern, daß eine resultierende Schweißraupe abtropft.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung in mehreren Durchgängen durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Elektroden verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode während der Schweißung in solch einer Weise verdreht ist, daß der spitze. Winkel, der zwischen der Breitenrichtung der Elektrode und der Schweißlinie gebildet wird, in dem Bereich von 450 bis 900 liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Elektroden während der Schweißung in solch einer Weise verdreht ist, daß der spitze Winkel zwischen der Breitenrichtung jeder der Elektroden und der Schweißlinie im Bereich von 45 bis 900 Liegt,

13. Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Elektrode (30) mit rechteckigem Querschnitt, eine erste Einrichtung (24), die mit der Schweißelektrode (30) und zwei Werkstücken (40), die durch Schweißen verbunden werden sollen, verbunden ist, um einen Lichtbogen zwischen der Elektrode und den Werkstücken aufzubauen, eine zweite Einrichtung , die einen Antriebsmotor (20) aufweist, der mechanisch mit der Schweißelektrode (30) gekoppelt ist, um die Elektrode zu den Werkstücken (40) in solch einer Weise zuzuführen, daß die Breitenrichtung der Elektrode (30) im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Schweißlinie steht, entlang der eine gewünschte Schweißraupe gebildet werden soll, und durch eine dritte Einrichtung (19) zur Steuerung der einzelnen Betriebsweisen der ersten und der zweiten Einrichtung in Abhängigkeit von dem Verbrauch der Elektrode durch den Lichtbogen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine Breite von mehr als das Fünffache der Dicke der Elektrode hat.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Elektrodenführung (23) zur Führung der Elektrode (30) als solche aufweist, und daß die Führung um einen spitzen Winkel von Oo bis 450 in entgegengesetzten Richtungen um die Längsachse der Führung (23) verdrehbar und damit die Elektrode (30) in einer einstellbaren Weise verdrehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (24) eine Schweißstromversorgung aufweist, die einen Schweißstrom mit einer Dichte von nicht weniger als 50 A/mm2 der Elektrode litern kann.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine Elektrodenspitze hat, die so geformt ist, daß sie mit der Form einer Schweißstelle zusammenpasst, auf die die Schweißung gerichtet ist, wobei während der Schweißung der Schweiß-Lichtbogen zwischen zwei Flanken der Elektrodenspitze und den Flächen der Schweißstelle aufgebaut wird, die zwischen zwei Werkstücken gebildet ist.