DE2258417C3

DE2258417C3 - Device for electrical shielding gas arc welding

Info

Publication number: DE2258417C3
Application number: DE19722258417
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl.-Ing. 8901 Maingründel; Pache Norbert 8900 Augsburg Ganowski
Original assignee: Keller and Knappich GmbH
Current assignee: Keller and Knappich GmbH
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1976-04-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Schutzgaslichtbogenschweißen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 32 87 539 bekannt. Mit ihr läßt sich ohne Hinzufügung von Schweißmaterial in einer minimalen Zeit eine porenfreie Schweißung ohne großen Stauchdruck erzielen.The invention relates to a device for electrical gas-shielded arc welding according to the preamble of claim 1. Such a device is known from US-PS 3,287,539. With her you can a pore-free weld without the addition of welding material in a minimal time achieve high upsetting pressure.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die einen im Dauereinsatz, wie er z. B. zum Schweißen von Massenartikeln erforderlich ist, gleichbleibenden Schweißvorgang sicherstellt, um eine stets hochwertige Schweißung zu garantieren. Dazu gehört, daß die Schweißstelle während der Schweißung mit Sicherheit voll unter reinem Schutzgas steht. Für das Schweißen von Massenartikeln erfordert das ein sehr schnelles Füllen der Kammer. Dafür muß das zu füllende Kammervolumen möglichst klein sein. Dabei muß Vorsorge getroffen sein, daß die das magnetische Feld erzeugende Spule von Hitzeschäden verschont bleibt.The object of the invention is to create a device that has a continuous use, as it is, for. B. to Welding of mass-produced items is required, which ensures consistent welding process at all times guarantee high quality welding. This includes that the welding point with during the welding Safety is fully under pure protective gas. For the welding of mass-produced items, this requires a lot fast filling of the chamber. For this, the chamber volume to be filled must be as small as possible. It must Care must be taken that the coil generating the magnetic field is spared heat damage.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch eine Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved on the basis of a device of the type mentioned at the beginning solved by a training according to the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung erlaubt es, das aufzufüllende Volumen der Schutzgaskammer auf ein Mindestmaß zu beschränken, bei dem die Schweißstelle von der Spule gerade noch nur soweit Abstand hat, daß Hitzeschäden an der Spule ausgeschlossen sind. Bei dem zum Ziehen des Lichtbogens notwendigen Hub bzw. beim Stauchhub bleibt dieser Abstand gewahrt, da die Erfindung es infolge der Zweiteilung der Kammer ermöglicht, daß die beiden Kammerteile bei den genannten Hüben axial relativ zueinander bewegt werden, wobei ein Dichtring ίο dafür sorgt, daß die Kammer abgedichtet und atmosphärische Luft von der Schweißstelle ferngehalten bleibt.The invention makes it possible to limit the volume of the protective gas chamber to be filled to a minimum, in which the welding point is only just far enough away from the coil that heat damage to the Coil are excluded. With the stroke required to pull the arc or with the upsetting stroke this distance is maintained, since the invention allows due to the division of the chamber that the both chamber parts are moved axially relative to one another during the said strokes, with a sealing ring ίο ensures that the chamber is sealed and atmospheric air is kept away from the welding point.

Dabei kann mit jedem Kammerteil eine ErregerspuleAn excitation coil can be used with each chamber part

fest verbunden sein. Es ergibt mit einfachsten Mitteln ein günstiges -Magnetfeld. Um es von störendenbe firmly connected. With the simplest means, it results in a favorable magnetic field. To keep it from annoying

Einflüssen freizuhalten, können die Kammerwände aus antimagnetischem Werkstoff sein.To keep influences free, the chamber walls can be made of antimagnetic material.

Bei Ausbildung einer Erregerspule als TopfspuleWhen an excitation coil is designed as a pot coil

bildet der Topf die eine Kammerwand. Eine solche Ausführung eignet sich nicht nur für kurze Werkstücke, sondern auch für Werkstückteile, die als Abschlußdeckel mit einem Rohrstück verschweißt werden sollen. Dabei kann dann die andere Kammerwand von dem einen Werkstückteil gebildet sein. Die Schutzgaszuleitung kann sowohl durch die Topfwand als auch durch den Mittelpol zugeleitet werden.the pot forms one chamber wall. Such a design is not only suitable for short workpieces, but also for workpiece parts that are to be welded to a piece of pipe as a cover plate. Included the other chamber wall can then be formed by one workpiece part. The protective gas supply line can be fed in through the pot wall as well as through the center pole.

Für die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner förderlich, wenn die Kammer beim Füllen mit Schutzgas von der vorhandenen Atmosphäre durch das einströmende Schutzgas derart restlos entleert wird, daß das Schutzgas die Atmosphäre möglichst ohne Vermischung untereinander vor sich her aus der Kammer treibt, damit die Kammer möglichst schnell mit reinem Schutzgas gefüllt ist Dies kann bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung erreicht werden durch eine bezogen auf die Vorrichtungsachse tangentiale Schutzgaszuleitung, vorzugsweise in Richtung der Rotation des Lichtbogens. Dies läßt eine wirbelfreie laminare Strömung entstehen, wenn die Luft durch einen die beiden Kammerwände von den Werkstückteilen trennenden Ringspalt austreten kann. Bei Anordnung der Schutzgaszuleitung etwa in der Schweißebene kann sich der genannte Austausch der Atmosphäre dabei auf dem kürzestmöglichen Weg vollziehen.For the operation of a device according to the invention, it is also beneficial if the chamber when filling with protective gas from the existing atmosphere through the inflowing protective gas in such a way is completely emptied that the protective gas the atmosphere as possible without mixing with each other in front of it drives out of the chamber so that the chamber is filled with pure protective gas as quickly as possible of a device designed according to the invention can be achieved by a protective gas feed line tangential to the device axis, preferably in Direction of rotation of the arc. This creates an eddy-free laminar flow when the air can exit through an annular gap separating the two chamber walls from the workpiece parts. When the protective gas supply line is arranged approximately in the welding plane, the aforementioned exchange of the Create atmosphere in the shortest possible way.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigtThree exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings. It shows

F i g. 1 eine Ausführung mit zwei Ringspulen im Aufriß-Schnitt,
F i g. 2 die Draufsicht in der Ebene A -A, F i g. 1 shows a version with two ring coils in elevation section,
F i g. 2 the top view in plane A -A,

F i g. 3 den Aufriß wie F i g. 1 in der Schweißphase, F i g. 4 in der Stauchphase,F i g. 3 the elevation as in FIG. 1 in the welding phase, F i g. 4 in the compression phase,

F i g. 5 eine Ausführung mit Topfspule,F i g. 5 a version with a pot spool,

F i g. 6 eine Ausführung mit Topfspule für ein anderes Werkstückteil.F i g. 6 shows an embodiment with a pot spool for another workpiece part.

In F i g. 1 ist das Werkstückteil a in Spannbacken 1 eines axial auf- und niederbewegbaren Stempels 2 gehalten, das Werkstückteil b in Spannbacken 3 eines ortsfesten Sockels 4. Stempel 2 und Sockel 4 sind durch elektrische Leitungen 5 an eine Stromquelle 6 für deich- oder Wechselstrom angeschlossen. Jeweils ober- und unterhalb der zusammenzuschweißenden Stoßfuge 7 zwischen den beiden Werkstückenden ist eine Ringspule 8 und eine Ringspule 9 angeordnet und von einem Kammergehäuseteil 10 bzw. U gehalten, die sich mit ihren Ringlappen 12 bzw. 13 überlappen, wobei der Überlappungsspalt durch einen Dichtring 14 unter Wahrung axialer Beweglichkeit abgedichtet ist. Ge-In Fig. 1, workpiece part a is held in clamping jaws 1 of a stamp 2 that can be moved axially up and down, workpiece part b in clamping jaws 3 of a stationary base 4. Stamp 2 and base 4 are connected by electrical lines 5 to a power source 6 for dike or alternating current. A ring coil 8 and a ring coil 9 are arranged above and below the joint 7 to be welded together between the two workpiece ends and are held by a chamber housing part 10 and U, which overlap with their ring tabs 12 and 13, the overlap gap being provided by a sealing ring 14 is sealed while maintaining axial mobility. Ge

genüber 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 Potation D des Lichtbogens ist die Schutzgas-Zuleitung 17 in der Schweiß-Ebene A-A in dem unteren Kammerteil 11 angeschlossen und mündet bei 18 in den geschlossenen Kaminerraum Das durch sie eingeleitete Schutzgas fließt in Richtung des Pfeiles P gleichsinnig zur Drehrichtung D des Lichtbogens.Compared to the workpiece parts a and b acting as electrodes, the two chamber walls are separated and insulated by an air ring gap 15 and 16, respectively. The protective gas feed line 17 is connected tangentially in the direction of the potentiometer D of the arc in the welding plane AA in the lower chamber part 11 and opens at 18 into the closed chimney space.The protective gas introduced through it flows in the direction of the arrow P in the same direction as the direction of rotation D of the Arc.

Nach Einschalten des Schweißstromes und des Gaszuflusses im Zustand der Fig.! wird zum Ziehen des Lichtbogens der obere Stempel 2 gemäß F i g. 3 nach oben bewegt, so daß sich das obere Werkstückteil a von dem unteren Werkstückteil b ein wenig abhebt und einen Spalt von etwa zwei Millimetern 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.After switching on the welding current and the gas flow in the state shown in the figure! the upper punch 2 according to FIG. 3 moves upwards, so that the upper workpiece part a lifts off a little from the lower workpiece part b and forms a gap of about two millimeters. The coil 8 is taken along, for which the means are not shown. The chamber remains closed because the sealing ring 14 remains within the overlap 12/13.

Danach erfolgt die Stauchbewegung durch Absenken des oberen Stempels 2 gemäß F i g. 4, wobei Schweißstrom und Gaszufluß abgeschaltet sind. Der Stauchdruck kann gering sein. Die Schweißzeit liegt zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden.The upsetting movement then takes place by lowering the upper punch 2 as shown in FIG. 4, where welding current and gas flow are switched off. The upsetting pressure can be low. The welding time is between 0.5 and 1.5 seconds.

Bei größeren Werkstücken, auch bei größeren Wandstärken kann nach dem Stauchdruck noch ein Glühstrom zugeführt werden, um die Schweißstücke warmzuhalten. Nach Ablauf der Glühstromzeit kann dann noch ein Nachpreßdruck angelegt werden.With larger workpieces, even with larger wall thicknesses, a Glowing current can be supplied to keep the weldments warm. After the glow current time has elapsed then a post pressure can be applied.

Die Ringspulen 8 und 9 haben nur wenige Windungen und sind entgegengesetzt polarisiert, erzeugen also im Spalt ein gleichgepoltes, sich abstoßendes Magnetfeld. Die Magnetisierung kann durch den Schweißstrom oder durch Fremdstrom erfolgen.The toroidal coils 8 and 9 have only a few turns and are polarized in opposite directions, so they generate in Gaps a repulsive magnetic field of the same polarity. The magnetization can be caused by the welding current or by external current.

Die Kammergehäuseteile 10, 12 bestehen aus Aluminium; die Kar.imergehäuseteile 11, 13 aus Hartgewebe. Die Mittel zum raschen Einschließen und Auslegen der Werkstückteile in bezug auf die Kammer sind nicht dargestellt, weil die konstruktiven Lösungen dafür verschieden sein können.The chamber housing parts 10, 12 are made of aluminum; the Kar.imergehäuseteile 11, 13 from Hard tissue. The means for rapidly enclosing and laying out the workpiece parts with respect to the chamber are not shown because the constructive solutions for it can be different.

In F i g. 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 Kammerteil wird von einer Haube 25 mit Dichtring 14 gebildet. Durch den Mittelpol 22" wird außerdem noch Schutzgas durch eine Längsbohrung 26 und radiale Querbohrungen 27 in die Kammer eingeführt.In Fig. 5, 20 is the holder for the workpiece part a and 21 is the holder for the workpiece part b. A pot magnet 22 with its coil windings 23 carries a pole shoe ring 24 radially inward on its pot part 22 '. This pot part 22 'also forms a chamber part wall through which the protective gas is introduced at 17 tangentially in the direction of the arc rotation. The other chamber part is formed by a hood 25 with a sealing ring 14. In addition, protective gas is introduced into the chamber through a longitudinal bore 26 and radial transverse bores 27 through the center pole 22 ″.

In F i g. 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 Werkstückteil 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.In Fig. 6, a pot magnet is shown in the same way as in FIG. 5, the same parts being provided with the same reference numerals. There is only one difference here in the workpiece part a "which is to be welded as a cover to a pipe part b and for which the workpiece part a 'has an annular collar a" opposite the end of the pipe part b . The workpiece part a ' is also used as a closure part for the chamber serving to hold the protective gas, a sealing ring 14 being supported on an immersion ring 30 which is axially displaceable against the force of springs 31 and which is seated with a sliding fit in an annular groove in the pot part 22'. The holder of the workpiece part a 'is not shown any further.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for electrical shielding gas arc welding two fusible pipe ends, rings or similar workpiece parts with an arc, under the action of a magnetic field in the gap between the two to be welded Parts circulates on a closed path, with a chamber surrounding the welding point for the protective gas and with at least one excitation coil, which can be moved along with one of the workpiece parts is, characterized in that the chamber contains at least one excitation coil (8,9) and consists of two parts, which are secured by a sealing ring (14) while maintaining axial mobility are sealed against each other, and at least one excitation coil fixed to one of the two parts connected is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that an excitation coil with each chamber part (8,9) is firmly connected. (Figs. 1 to 4).

3. Apparatus according to claim 2, characterized by chamber walls made of antimagnetic material (Figures 1 to 4).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that when an excitation coil is formed as Pot spool (23) the pot (22 ') which forms a chamber wall (Fig. 5, 6).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the other chamber wall of the one workpiece part (a ') is formed (F i g. 6).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by a relative to the device axis tangential protective gas supply line (17).

7. Apparatus according to claim 6, characterized by the arrangement of the Schutzgcszuleitung (17) in the direction of rotation (D) dzs arc.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by the arrangement of the protective gas supply line (17) roughly in the welding plane.