DE2228701A1 - Process and welding device for arc welding with a consumable or non-consumable electrode - Google Patents
Process and welding device for arc welding with a consumable or non-consumable electrodeInfo
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Description
PAT ENTA U WALTE Dr. V. BUSSE · DipWng. D. EUHSE · Osnabrück · MöserstrdJe 20-24 , den 12. Juni 1972 PAT ENTA U WALTE Dr. V. BUSSE · DipWng. D. EUHSE · Osnabrück · MöserstrdJe 20-24 , June 12, 1972
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Verfahren und Schweissgerät zum Lichtbogenschweissen mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode, Process and welding device for arc welding with consumable or non-consumable electrodes,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen unter Verwendung einer abschmelzenden oder nicht abschmelzenden Schweisselektrode, bei welchem ein Draht oder Metallstreifen getrennt von der Elektrode in die Schmelzzone des Lichtbogens vorgeschoben wird und während des Vorschubes durch Stromdurchgang vorgewärmt wird. Die qomit bewirkte Vorwärmung des Drahtes oder Streifens ergibt eine Erhöhung der Abschmelzgeschwindigkeit des Drahtes oder Streifens und dadurch auch eine Erhöhung der Schweissgeschwindigkeit.The invention relates to a method for arc welding using a consumable or non-consumable welding electrode, in which a wire or metal strip is advanced separately from the electrode into the melting zone of the arc and during the advance is preheated by the passage of current. The qomit caused Preheating of the wire or strip results in an increase in the melting rate of the wire or strip and this also increases the welding speed.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird der Vorwärmungsstrom von einer besonderen Stromquelle geliefert, deren eine Klemme an ein Kontaktrohr oder ein sonstiges Kontaktglied für den Draht angeschlossen ist, während die andere Klemme mit dem Werkstück verbunden ist. Der Vorwärmungsstrom durchfliesst somit denjenigen Teil des Drahtes, derIn a known method of this type, the preheating flow Supplied by a special power source, one terminal of which is attached to a contact tube or other contact member for the wire is connected while the other terminal is connected to the workpiece. The preheating current thus flows through that part of the wire that
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sich zwischen dem Kontaktglied und dem in das Schweissbad hineinragenden Ende des Drahtes erstreckte Bei diesem Verfahren ergeben sich verschiedene Nebenwirkungen oder störende Faktoren, welche die praktische Anwendung des Verfahrens begrenzen. Da der Vorwärmungsstrom aus dem freien Ende des Drahts oder Streifens in das Schweissbad zu fliessen hat, wird sich die Vorwärmung mit den am freien Ende vorliegenden Kontaktbedingungen ändern, die wiederum von mehreren Paktoren abhängig sind«, Ferner ergibt das magnetische PeId des Vorwärmungs stromes eine Ablenkungswirkung auf den Lichtbogen. Dazu kommt, dass der aus dem Ende des Drahtes oder Streifens in das Schmelzbad fliessende Strom in Zusammenwirkung mit den magnetischen Feldern des Schweissstromes und des Vorwärmungsstromes unter Umständen eine unerwünschte Umrührung des Schmelzbades bewirken kanno Diese Umstände bewirken, dass auf die Wahl der Schwe issparameter und der geometrischen Anordnung des vorgewärmten Drahtes in Bezug auf die Schweisselektrode und das Schweissbad grosse Sorgfalt aufzuwenden ist, was die praktische Nutzbarkeit des Verfahrens sehr beschränkt.extending between the contact member and the end of the wire protruding into the weld pool. With this method, various side effects or disruptive factors arise which limit the practical application of the method. Since the preheating current has to flow from the free end of the wire or strip into the weld pool, the preheating will change with the contact conditions at the free end, which in turn depend on several factors on the arc. In addition, the current flowing from the end of the wire or strip into the molten stream in cooperation with the magnetic fields of the welding current and the Vorwärmungsstromes under certain circumstances can cause an undesirable agitation of the molten bath o These circumstances cause issparameter on the choice of the pivoting and Great care must be taken with the geometric arrangement of the preheated wire in relation to the welding electrode and the welding bath, which greatly limits the practical usability of the method.
Erfindungsgemäss wird der Vorwärmungsstrom mittels zwei in Abstand voneinander angeordneter Kontaktglieder in den Draht oder Streifen hineingeleitet bzw. vom Draht oder Streifen abgeleitet, sodass lediglich der die beiden Kontaktglieder elektrisch verbindende Teil des Drahtes oder Streifens den Vorwärmungsstrom leitet» Es werden dadurch die beti geschilderten Verfahren bestehenden Schwierigkeiten und Komplikationen vermieden. Die Schweissbedingungen lassen sich in weiten Grenzen frei wählen.According to the invention, the preheating flow by means of two in Contact members arranged at a distance from one another are guided into the wire or strip or from the wire or strip derived, so that only the part of the wire or strip that electrically connects the two contact members Preheating current conducts »The above-mentioned Procedures avoided difficulties and complications. The welding conditions can be set in choose freely from wide limits.
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Die Erfindung umfasst -auch ein Schweissgerät zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bestehend aus einer Torrichtung zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens zwischen einer schmelzbaren oder nicht schmelzbaren Elektrode und einem Werkstück, einer Vorrichtung zur Zufuhr eines von der Elektrode getrennten Drahtes oder MetallStreifens in die Schmelzzone des Lichtbogens, und Mitteln zur Zufuhr eines Vorwärmungsstromes zum Draht oder Streifen. Das erfindungsgemässe Gerät kennzeichnet sich dadurch, dass die Mittel zur Zufuhr des Vorwärmungsstromes aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Kontaktgliedern für den Draht oder Streifen bestehen, die je mit einer Klemme einer Stromquelle verbunden sind.The invention also includes a welding device for execution of the method according to the invention, consisting of a gate direction to maintain an arc between a fusible or non-fusible electrode and a workpiece, a device for feeding a wire or metal strip separated from the electrode into the Melting zone of the arc, and means for supplying a preheating current to the wire or strip. The inventive Device is characterized by the fact that the means for supplying the preheating current consist of two at a distance from each other arranged contact members for the wire or strip exist, each connected to a terminal of a power source are.
Die Erfindung soll jetzt an Hand der anliegenden Zeichnung näher erläutert werdeno The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing o
Figo 1 und 2 zeigen schematisch je eine Ausführungsform der Erfindung.Figo 1 and 2 each show schematically an embodiment of the Invention.
Pig. 3 stellt einen Sohnitt nach III-III in der Fig. 2 dar.Pig. 3 shows a sonicity according to III-III in FIG.
Mg. 4 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.Mg. 4 schematically shows a third embodiment of the invention.
Pig. 5 ist eine Draufsicht eines Kontaktblocks, welches einen Teil des Gerätes der Pig. 4 darstellt»Pig. 5 is a plan view of a contact block which part of the device of the Pig. 4 represents »
Das in Pig. 1 gezeigte Gerät ist mit einem Wolfram-Inertgas-Schweissbrenner versehen, bestehend aus einem im Halter 1 befestigten Wolframelektrode 2 und einer die Elektrode umgebenden Schutzgasdüse 3o Der Halter ist mit der negativen Klemme der οchweiosstromquelle 4 verbunden, deren positive Klemme mit dem Werkstück 5 verbunden ist«, Ein ZusatzdrahtThat in Pig. 1 is provided with a tungsten inert gas welding torch, consisting of a tungsten electrode 2 fastened in the holder 1 and a protective gas nozzle 3o surrounding the electrode.The holder is connected to the negative terminal of the electrical power source 4, the positive terminal of which is connected to the workpiece 5 «, An additional wire
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wird durch eine Vorschubvorrichtung 6 gegen die Schweissstelle vorgeschobene Der Draht passiert durch zwei hintereinander in Abstand voneinander angeordnete Kontaktglieder 8, 9, die je an einer Ausgangsklemme der Sekundärwicklung S eines Transformators 10 angeschlossen sind. Der sich zwischen den Kontaktgliedern erstreckende, stromdurchflossene Drahtabschnitt läuft in einem Führungsrohr 12 aus elektrisch isolierendem, wärmebeständigem Werkstoff· Die Stromstärke und somit die Vorwärmungstemperatur sind mittels des Transformators einstellbare Die Primärwicklung P des Transformators kann z.Bo, wie gezeigt, mit Anzapfungen 11 zum Einstellen der Sekundärspannung versehen sein. Es ist auch z.B. möglich, den Transformator nach Art eines Handschweisstransformators mit einer grossen, regelbaren Reaktanz auszubilden, wobei die Einstellung des Stroms durch der Einstellung der Reaktanz erfolgt.The wire passes through two contact elements 8, 9 arranged one behind the other at a distance from one another and each connected to an output terminal of the secondary winding S of a transformer 10. The extending between the contact members current carrying wire section runs in a guide tube 12 made of electrically insulating, heat resistant material · The current intensity and thus the preheating are adjustable by means of the transformer, the primary winding P of the transformer may, for example o, as shown, with taps 11 for adjusting the Secondary voltage. It is also possible, for example, to design the transformer in the manner of a hand-held welding transformer with a large, controllable reactance, the current being adjusted by adjusting the reactance.
Das freie Ende des aus dem unteren Kontaktglied 9 heraustretenden Drahtes ragt in die Schmelzzone des Lichtbogens herein· Je nach den vorliegenden Bedingungen wird die Drahtspitze entweder in das Schweissbad hineintauchen oder durch den Lichtbogen geschmolzen werden, bevor sie das Schweissbad erreicht·The free end of the wire emerging from the lower contact member 9 protrudes into the melting zone of the arc Depending on the prevailing conditions, the wire tip is either immersed in the weld pool or through the arc melted before it reaches the weld pool
Der Transformator 10 kann durch jede andere einstellbare Stromquelle, Z0B0 einen Gleichstromgenerator, ersetzt werden.The transformer 10 can be replaced by any other adjustable current source, Z 0 B 0 a direct current generator.
Figo 2 zeigt ein Gerät zum Unterpulver-Schweissen mit einer durch eine Vorschubvorrichtung 13 vorgeschobenen schmelzbaren Elektrode 22. Die Schweissstromquelle 15 ist mit der einen Klemme an das für die Elektrode vorgesehene Kontaktrohr 14, mit der anderen Klemme an die an der Rückseite der Schweissfuge vorgesehene kupferne Stützschiene 16 angeschlossen. DieFigo 2 shows a device for submerged arc welding with a through a feed device 13 advanced fusible electrode 22. The welding current source 15 is with one Clamp to the contact tube 14 provided for the electrode, with the other clamp to the one on the back of the welding joint provided copper support rail 16 connected. the
Schweissstelle wird mi"t Sehweisspulver aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter durch ein, bezogen auf die Schweissrichtung, vor dem Kontaktrohr 14 mündendes Zufuhrrohr 19 versorgte Bin Zusatzdraht 21 wird mittels einer zweiten Vorschubvorrichtung 20 in die zwischen den zu verschweissenden Blechen 17» 18 vorhandene V-Naht unter die Spitze der Elektrode 22 hineingeschoben. Die Draht 21 wird durch einen Strom vorgewärmt, der zwischen die beiden an eine regelbare Stromquelle 25 angeschlossenen Kontaktglieder 23, 24 fliesst» Die Spitze des Drahtes 21 schützt die Stützschiene 16 (und die in der Nut 16ader Stützschiene meistens vorgesehene Schweisspulverschicht) vor der Einbrandwirkung des Lichtbogenso Es ist deshalb möglich, verhältnismässig hohe Lichtbogenstromstärken zu verwenden,. Die Vorwärmung des Drahtes 21 erhöht die Abschmelzgeschwindigkeit des Drahtes 21 und somit auch die Schweissgeschwindigkeit.The welding point is supplied with welding powder from a storage container (not shown) through a feed pipe 19 opening in front of the contact pipe 14, based on the welding direction pushed under the tip of the electrode 22. The wire 21 is preheated by a current that flows between the two contact elements 23, 24 connected to a controllable power source 25 usually provided welding powder layer) before the burn-in effect of the arc o It is therefore possible to use relatively high arc currents. The preheating of the wire 21 increases the melting speed of the wire 21 and thus also the welding speed.
Abb. 4 veranschaulicht ein Gerät zum Auftragsschweissen mittels einer streifenförmigen Elektrode 26, welche in bekannter Weise durch eine Vorschubvorrichtung 28 vorgeschoben wird und mit der Schweissstromquelle 30 durch das Kontaktglied 29 in Verbindung steht. Die Schweissstelle wird mit Schweisspulver gedeckt, dass durch vor und hinter dem Kontaktgliede 29 angeordnete Zufuhrdüsen 31 bzw0 32 zugeführt wird» Ein zweiter Streifen 33 aus Zusatzwerkstoff wird durch eine Vorschubvorrichtung 34 gegen das Werkstück 27 von der Elektrode 27 vorgeschoben. Der Streifen 27 wird durch einen Strom vorgewärmt, der durch einen Stromkreis von der Stromquelle 35 durch ein Kontaktglied 36, einen in einer Führung 37 aus elektrisch isolierendem, wärmebeständigem Werkstoff verlaufenden Abschnitt des Streifens 33 und ein Kontaktblock 38 zurück an die Strom-FIG. 4 illustrates a device for build-up welding by means of a strip-shaped electrode 26, which is advanced in a known manner by a feed device 28 and is connected to the welding current source 30 through the contact member 29. The weld is covered with welding powder that is supplied through upstream and downstream of the contact limb 29 arranged feed nozzles 31 or 0 32 »A second strip 33 made of filler material is advanced by a feed device 34 against the workpiece 27 from the electrode 27th The strip 27 is preheated by a current that flows through a circuit from the power source 35 through a contact member 36, a section of the strip 33 running in a guide 37 made of electrically insulating, heat-resistant material and a contact block 38 back to the power supply.
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quelle 35 verläuft. Der Kontaktblock hat eine gekrümmte Kontaktflache, gegen welche der Streifen 33 durch Druckrollen 39 angepresst wird. Die Form und die Lage der gekrümmten Kontaktflache sind derart angepasst, dass die Vorderkante des Streifens am 7/erkstück unter der Elektrode 26 anliegt.source 35 runs. The contact block has a curved contact surface against which the strip 33 is pressed by pressure rollers 39 is pressed. The shape and the position of the curved contact surface are adapted in such a way that the The front edge of the strip rests on the 7 / piece under the electrode 26.
Die Streifen 26 und 33 können z.B. aus austenitischem rostfreiem Stahl bestehen und eine Querschnittsgrösse von 1 x* 60 mm aufweisen.The strips 26 and 33 can be made of austenitic stainless steel, for example Made of steel and have a cross-sectional size of 1 x * 60 mm.
Der Kontaktblock 33 ist, wie aus Figo 5 ersichtlich, auf der der Kontaktfläche abgewendeten Seite mit senkrecht verlaufenden Kühlflänschen 40 versehen»As can be seen from FIG. 5, the contact block 33 is perpendicular to the side facing away from the contact surface Cooling flanges 40 provided »
Die Vorwärmung des Streifens 33 erlaubt eine Erhöhung der Schweissgeschwindigkeit über die ohne Vorwärmung mögliche Schweissgeschwindigkeit hinauso Es ist im allgemeinen vorzuziehen, die Vorschubgeschwindigkeit des vorgewärmten Streifens wenigstens annähernd mit der Schweissgeschwindigkeit übereinstimmen zu lassen.The preheating of the strip 33 allows an increase of the welding speed on the welding speed possible without preheating addition o It is generally preferable to have at least approximately match the feed rate of the preheated strip with the welding speed.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich wertvolle Ergebnisse bereits mit Vorwlirmungstemperaturen in der Höhe von 200 oder 300° 0 erreichen. Im allgemeinen sind aber wesentlich höhere Temperaturen vorzuziehen, damit die Vorteile der Erfindung voll in Geltung treten können. Bei dem Schweissen von Stahl haben sich Vorwärmungstemperatüren in der Höhe von 800° oder 900° C gut bewährto Bei diesen Temperaturen ist es meistens notwendig, für ausreichende Kühlung der! vorderen Kontaktglieder; zu sorgen, damit seine Lebensdauer nicht ku lan*:·', wird ο Bei der in Pig. 4-l> dargestellten Ann führung·, form 203052/0746 When carrying out the method according to the invention, valuable results can already be achieved with prewarming temperatures as high as 200 or 300.degree. In general, however, much higher temperatures are preferred so that the advantages of the invention can be fully realized. When welding steel, preheating temperatures of 800 ° or 900 ° C have proven to be good. At these temperatures it is usually necessary to cool the! front contact members; to ensure that its lifespan is not ku lan *: · ', will ο when in Pig. 4- l > illustrated annex, form 203052/0746
erfolgt die Kühlung durch Konvektion. Gegebenenfalls kann ein Kühlen durch "besondere Kühlmittel, wie Wasser oder Pressluft, vorgesehen werden«.cooling takes place by convection. Possibly cooling using "special coolants such as water or compressed air" can be provided.
Es ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, besondere Schaltmittel vorzusehen, welche ein Fliessen des Vorwärmungsstromes nur dann erlauben, wenn der vorzuwärmende Draht oder" Streifen mit der richtigen Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Gemäss einer weiteren Verfeinerung der Erfindung sind Mittel zur selbsttätigen Steuerung des Vorwärmungsstromes in Abhängigkeit von der Vorsohubgeschwindigkeit (oder, umgekehrt, zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Vorwärmungsstrom) in der Weise vorgesehen, dass sich eine im wesentlichen konstante Vorwärmungstemperatur bei allen Vorschubgeschwindigkeiten ergibt.It is advantageous within the scope of the invention to provide special switching means which allow the preheating current to flow Allow only if the wire or "strip to be preheated" is advanced at the correct speed will. According to a further refinement of the invention, means for the automatic control of the Preheating current as a function of the pre-stroke speed (or, conversely, to control the feed speed depending on the preheating current) Provided in such a way that there is a substantially constant preheating temperature at all feed speeds results.
20385^/0741?20385 ^ / 0741?
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