DE2258417A1

DE2258417A1 - Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen

Info

Publication number: DE2258417A1
Application number: DE19722258417
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl-Ing Ganowsi; Norbert Pache
Original assignee: KELLER and KNAPPICH AUGSBURG ZWEIGNIEDERLASSUNG DER INDUSTRIE-WERKE KARLSRUHE AUGSBURG AG; Keller and Knappich GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1974-06-12
Also published as: JPS49135848A; JPS5246534B2; DE2258417B2

Description

Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen zweier anschmelzender Rohrenden, Ringe od.dgl. WerkstückteileX unter Schutzgas in einem magnetischen Feld zwecks Bewegung des Lichtbogens auf einer geschlossenen Bahn, vorzugsweise Kreisbahn. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich ohne Rinzufugung von Schweißmaterial in einer#minimalen Zeit eine porenfreie Schweißung ohne großen Stauchdruck erzielen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine solche Vorrichtung eine Basis für ihren Einsatz zum Schweißen von Massenartikeln bildet. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die im Gegensatz zu den bisher nur bekannt gewordenen Laboratoriums-A#paraturen einen im Dauereinsatz gleichbleibenden Schweißvorgang sicherstellt, der eine stets hochwertige Schweißung garantiert.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine die Schweißstelle außen umschließende Kammer mit Schutzgas-Zuleitung gelöst. Die Kammerwände sind elektrisch gegenüber den Schweißstrom führenden Teilen isoliert. Die Schutzgas-Zuleitung ist tangential angeordnet, vorzugsweise in Richtung der Rotation des Lichtbogens. Zweckmäßig umschließt die Kammer auch die Erregerspulen.
Nach einer von der Erfindung bevorzugten Ausgestaltung ist die Kammer zweiteilig und durch einen Dichtring unter Wahrung axialer Beweglichkeit - zoBo einen Überlappungsspalt oder einen federnden Tauchring - abgedichtet.
Die Erfindung bevorzugt eine Ausführungsform, bei der Jeder Kammerteil eine Ringspuile trägt. Das ergibt mit einfachsten Mitteln ein günstiges Magnetfeld. Um es von störenden Einflüssen freizuhalten, sind die Kammerwände aus antimagnetischem Werkstoff, Die Schutzgas-Zuleitung kann etwa in der Schweißebene angeordnet sein; der von dem Schutzgas auszufüllende Raum wird dabei denkbar klein, was bei der Kürze der Schweißzeit von Vorteil ist.
Es kann aber auch ein Topfmagnet zur Erzeugung des Magnetfeldes verwendet werden. Dann bildet gemäß der Erfindung die Topfwand die eine Kammerwand. Die Schutzgas-Zuleitung kann sowohl durch diese Topfwand als auch durch den Mittel-Polsteg durchgeführt werden. Eine solche Ausführung eignet sich nicht nur für kurze Werkstücke sondern auch für Werkstückteile, die als Abschlußdeckel mit einem Rohrstück verschweißt werden sollen; dabei bildet dann dieses Werkstückteil die andere Kammerwand.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführung mit zweibRingspulen im Aufriß-Schnil Fig. 2 die Diraufsieht in der A-A, Fig. 3 den Aufriß wie Fig.1 in der Schweißphase, Fig. 4 in der Stauchphase, Fig. 5 eine Ausführung mit Topf spule, Fig. 6 eine Ausführung mit Topfspuie für ein anderes Werkstückteil.
In Fig.1 ist das Werkstückteil a in Spannbacken 1 eines axial auf- und niedär-bewegbaren Stempels 2 gehalten, das Werkstückteil b in Spannbacken 3 eines ortufesten Sockels 4.
Stempel 2 und Sockel 4 sind durch elektrische Leitungen 5 an eine Stromquelle 6 für Gleich- oder Wechselstrom angeschlossen. Jeweils ober- und unterhalb der zusammenzuschweiß enden Stoßfuge 7 zwischen den beiden Werkatückenden ist eine Ringspule 8 und eine Ringspule 9 angeordnet und von einem Kammergehäuseteil 10 bzw. 11 gehalten, die sich mit ihren Ringlappen 12 bzw. 13 überlappen, wobei der Uberlappungsspalt durch einen Dichtring 14 unter Wahrung axialer Beweglichkeit abgedichtet ist. Gegenüber den als Elektroden wirkenden Werkstückteilen a und b sind die beiden Kammerwände durch einen Luftringspalt 15, bzw. 16 getrennt und isoliert. Tangential in Richtung der Rotation D des Lichtbogens ist die Schttzgas-Zuleitung 17 in der Schweiß-Ebene A-A in dem unteren Kammerteil 11 angeschlossen und mündet bei 18 in den geschlossenen Kammerraum. Das durch sie eingeleitete Schutzgas fließt in Richtung des Pfeiles P gleichsinnig zur Drehrichtung D des Lichtbogens.
Nach Einschalten des Schweißstromes und des Gaszuflusses im Zustand der Fig.1 wird zum Ziehen des Lichtbogens der obere Stempel 2 gemäß Fig.3 nach oben bewegt, so daß sich das obere V[erkstückteil a von dem unteren Werkstückteil b ein wenig abhebt und einen Spalt von etwa zwei Milliinetern bildet. Die Spule 8 wird dabei mitgenommen, wofür die Mittel nicht dargestellt sind. Die Kammer bleibt geschlossen, weil der Dichtring 14 innerhalb der Überlappung 12/13 verbleibt.
Danach erfolgt die Stauchbewegung durch Absenken des oberen Stempels 2 gemäß Fig.4, wobei Schweißstrom und Gaszufluß abgeschaltet sind. Der Stauchdruck kann gering sein.
Die Schweißzeit liegt zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden, Bei größeren Werkstücken, auch bei größeren Wandstärken kann nach dem Stauchdruck noch ein Glühstrom zugeführt werden, um die Schweißstücke warmsuhalten. Nach Ablauf der Glühstromzeit kann dann noch ein Nachpreßdruck angelegt werden.
Die Ringspuxlen 8 und 9 haben nur wenige Windungen und sind entgegengesetzt polarisiert, erzeugeh also im Spalt ein gleichgepoltes, sich abstoßendes Magnetfeld. Die Magnetisierung kann durch den Schweißstrom oder durch Fremd strom erfolgen.
Die Kammergehäuseteile 10,12 bestehen aus Aluminium; die Kammergehäuseteile 11,13 aus Ferrozell. Die Mittel zum raschen Einschließen und Aus«en der Werkstückteile in bezug auf die Kammer sind nicht dargestellt. weil die konstruktigen Lösungen dafür verschieden sein können0 In Fig.5 ist 20 die Halterung für das Werkstückteil a und 21 die Halterung für das Werkstückteil b. Ein Topfmagnet 22 mit seinen Spulenwindungen 23 trägt radial einwärts einen Polschuhring 24 an seinem Topfteil 22'. Dieser Topfteil 22' bildet zugleich eine Kammerteilwand, durch die das Schutzgas bei 17 tangential in Richtung der Lichtbogendrehung eingeleitet wird. Der andere Kaminerteil wird von einer Haube 25 mit Dichtring 14 gebildet. Durch den mittleren Polsteg 22" wird außerdem noch Schutzgas durch eine Längsbohrung 26 und radiale Querbohrungen 27 in die Kammer eingeführt.
In Fig.6 ist ein Topfmagnet in gleicher Weise wie in Fig.5 dargestellt, wobei die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hier besteht nur ein Unterschied in dem Werkstückteil a', das als Deckel mit einem Rohrteil b verschweißt werden soll und wofür das WerkstUckteil a' einen dem Ende des Rohrteils b entsprechenden gegenüberliegenden Ringkragen a" aufweist. Das Werkstückteil a' wird zugleich als Verschlußteil für die zur Aufnahme des Schutzgases dienende Kammer verwendet, wobei sich ein Dichtring 14 auf einem axial entgegen der Kraft von Federn 31 verschiebbaren Tauchring 30 abstützt, der mit Gleitsitz in einem Ringgraben des Topfteiles 22' sitzt. Die Halterung des Werkstückteils a' ist nicht weiter dargestellt.

Claims

{~X Patentansprüche

orrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen zweier anschmelzender Rohrenden, Ringe od.dgl. Werkstückteile unter Schutzgas in einem magnetischen Feld zwecks Bewegung des Lichtbogens auf einer geschlossenen Bahn, vorzugsweise Kreisbahn, gekennzeichnet durch eine die Schweißstelle außen umschließende Kammer (10, 11, 12, 13, 14) mit Schutzgas-Zuleitung (17).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Isolierung (15, 16) der Kammerwände gegenEber Schweißstrom führenden Teilen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine tangentiale Anordnung der Schutzgas-Zuleitung (17).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine tangential in Richtung der Rotation (D)'des Lichtbogens aageordnete Schutzgas-Zuleitung (17).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, #aß die Kammer die Erregerspulen (8, 9) umschließt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer sweiteilig ist und durch einen Dichtring (14) unter Wahrung axialer Beweglichkeit - . durch einen tberlappungsspalt oder einen federnden Tauchring (30) - abgedichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu#rch gekennzeichnet, daß Jeder Kammerteil eine Erregerspule (8, 9) trägt. (Fig. 1 - 4)
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Kammer wände aus antimagnetischem Werkstoff. (Fig. 1 - 4)
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Anordnung der Schutzgas-Zuleitung (17) etwa in der Schweißebene. (Fig. 1 - 4)
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Topf spule ( 22 ) der Topf (22') die eine Kammerwand bildet. (Fig. 5, 6)
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Kammerwand von dem einen WerkstUckteil (a') gebildet wird. (Fig. 6)