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Verfahren und Dinrichtung zur Kehlschweibung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung, um automatisch und mit hoher Geschwindingkeit
in der Senkrechten Kehlschweißungen auszuführen.
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Bislang werden mit Schweißautomaten senkrechte Kehlschweissungen allgemein
mit Fortschritt nach oben und ohne Benutzung irgendeines Schutzgases auseführt0
Nur in ganz wenigen Fällen ist bis jetzt rein theoretisch vorgeschlaen worden,
senkrechte
Kenlschweißungen mit Schweißautomaten von oben nacfl unten verlaufend und unter
Verwendung von Kohlendioxwid-Gas als Schutzgas auszufuhren. vrfahrungen haben aber
gezeigt, daß die Fußlange der Schweißung höchstens nur mehrere Millimeter beträgt0
Die Festigkeit der Schweißung ist deshalb viel zu gering für die Anwendung auf die
Schweißung dickerer Platten, etwa mit einer starke von 25 mm, die dann häufig einen
nachteiligen Mangel an Bindung zeigen, Zur Beseitigung dieses Problems ist vorgeschlagen
worden, eine Kehlschweißung mit Fortschritt in Aufwärtsrichtung durch einen Schweißautomaten
ohne Verwendung irgendeines Schutzgases so auszulwuhren daß der Schweißbrenner in
seitlicher Richtung hin- und herbewegt wird, u; für eine ausreichende Menge an Schweißmetall
und damit für eine entsprechende Vergrößerung der Fußlänge oder Scrlenkellänge der
Schweißkehle zu sorgen, Dieser Vorschlag hat jedoch zu einem sehr langsamen Schweißfortschritt
selbst bei geringsten Fußlängen von etwa 10 mm geführt. Dieses Verfahren ist deshalb
nicht zweckmäßig, und eine damit hergestellte Schweißung kürzerer Fußlänge nicht
verwendbar0 Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein neues Schweißverfahren
zu schaffen, bei welchem die vorerwähnten verschiedenen Nachteile bekannter Verfahren
beseitigt sind und das mit einem bemerkenswert hohen Schweißfortschritt ausgeführt
werden kann, wobei das Ergebnis sich durch überlegene Brauchbarkeit auszeichnet0
Das
erfindungsgemäße Verfahren sieht zur Ausfuhrung einer in Abwärtsrichtung fortschreitenden
automastischen Kehlschweißung vor, dals mehrere Schweißbrenner in verschiedenen
Höhen und in aufeinander folgender Ordnung zur Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit
veranlaßt werden, so daß sie gemeinsam eine Schweißverbindung ausschließlich in
einem Bewegungsgang erzeugen.
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Weitere Vorzüge und Merkmal der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
ausführlich erläutert und dargestellt ist.
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Es zeigen Fig, 1 eine Vorderansicht einer Einrichtung zur Ausführung
der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schweißkopf der in Fig. 1 dargestellten
Schweißvorrichtung, Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Paares zweier zusammenzuschweißender
Grundplatten und Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schweißung, Eine erfindungsgemäße
Einrichtung, siehe Fig. 1, weist einen beweglichen Wagen 1 auf, der mit einem Paar
drehbarer, stützender Räder la und Ib versehen ist, mit denen der Wagen auf einem
Paar entsprechender, nicht dargestellter Schienen rollen kann.
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Auf dem Wagen 1 ist das untere bunde eines Hydraulikzyliiiaers 2 fest
anbeordnetO Der in dem Hydraulikzylinder litfähig enthaltene Druckkolben 2a ist
nul mit einern kleinen Teil seines oberen Endes zu sehen, Am auersten Ende des Hydraulikdruckkolbens
2a ist fest ein waagerechter Tisch 3 angeordnet, der hydraulisch mit einer vorbestimmten
konstanten Geschwindigkeit abwärts bewegt werden kann, Hierzu wird die Ausstoßgeschwindigkeit
der Hydraulikflüssigkeit, etwa ÖlS aus der unteren Zylinderkammer des Zylinders
2 durch eine Abgabeöffnung mit Hilfe eines Regulierventiles eingestellt und geregelt.
Die Zylinderkammer und das Ventil sind als an sich bekannt hier nicht näher dargestellt0
Ein zweiter oder oberer Wagen 4 ist auf dem Tisch 3 axial gleitfähig angeordnet0
Auf dem Wagen 4 sind zwei Vorrichtungen 5 und 6 vorgesehen, welche die waagerechte
Lage einstellen.
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Die Einrichtung weist drei Brenner 7, 8 und 9 auf. Der erste Brenner
7 ist auf der ersten Einstellvorrichtung 5 und die beiden übrigen Brenner 8 und
9 sind auf der zweiten Einstellvorrichtung 6 angeordnet; Dadurch können die drei
Brenner gesondert parallel zur Bewegungsrichtung des oberen Wagens 4 verschoben
werden,
Die drei Brenner 7, 8 und 9 sind, von der Seite gesehen,
im wesentlichen parallel zueinander und vorzugsweise mit einem bestimmten gegenseitigen,
vorher festgelegten senkrechten Abstand angeordnet. Ihre freien Enden sind etwas
nach oben gerichtet, siehe Fige lo In der Draufsicht, Fig. 2, sind die Brenner 7,
8 und 9 so angeordnet, daß mit Bezug auf den untersten Brenner 7 die Enden des mittleren
und des obersten Brenners 8 bzw. 9 seitlich nach gegenüberliegenden Seiten versetzt
angeordnet sind, Von jedem der Schweißbrenner 7 - &) wird jeweils eine Drahtelektrode
10 fortlaufend zugeführt.
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Ein rahmenartiger Träger 11 ist am vorderen Ende des oberen oder Hilfswagens
4 fest angeordnet oder einteilig mit diesem ausgebildet, An dem Träger 11 sind ein
Paar Führungsglieder 12 befestigt, auf denen ein Paar Gleitstangen 13 senkrecht
verschieblich angeordnet sind. In Fig, 1 ist der Einfachheit halber nur die eine
Hälfte der Anordnung dargestellte In der praktischen Ausführungsform sind die Teile
auf beiden Seiten der Brennergruppe angeordnet.
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Die Gleitstangen 13 sind zur Bewegung von unten nach oben dadurch
vorgespannt, daß hier im einzelnen nicht dargestellte, entsprechende Federn angeordnet
sind. Jede dieser Gleitstangen hält an ihrem oberen Ende eine Führungsrolle 14,
die mit
waagerecht liegender Rollenachse arühbar an der Schieberstange
sitzt, Die Furungsrollen 14 sind so angeordnet, daß sie mit ihrem Umfang die irundplatten
15 bzw, 16 berühren können, wie noch erläutert wird, ie Xigo 2 zeigt, ist jede Fubrungsrolle
14 in einem dinkel von etwa 450 gegenüber dem unteren Brenner 7 verschwenkt, so
daß beiden Rollen nach außen auseinanderlaulend ausgerichtet sind, Nachfolgend wird
die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung erläutert, Wie bereits
erwähnt, wird auf die Schiebestangen 13 elastisch von unten mittels Federn eingewirkt,
um sie in ihrer Lage zu erhöhen, und es wird j jetzt angenommen, daß die aus Druckkolben
und Zylinder bestehende Hydraulikeinheit 2 in ihrer am weitesten eingezogenen Stellung
ist, siehe Fig, 1.
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Ferner ist unter diesen Bedingungen die Schweißvorrichtung eng benachbart
zu den Grundplatten 15, 16 angeordnet, und der Brenner 7 ist auf die Kreuzungs-
oder Stoßlinie der zwei Grundplatten gerichtet, wozu der obere Wagen 4 in entsprechender
Weise vorbewegt wird.
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Nachdem die Fuhrungsrollen 14 mit den Grundplatten in Berührung gelangt
sind, wird der obere Wagen 4 angehalten,
Sodann wird der Druckkolben
2a aus dem Zylinder 2 hydraulisch herausgedrückt. Durch diesen Vorgarlg laufen die
Xührunrsrollen 14 auf den entsprecllenden Platten 15, 16 nach oben, bis sie in Beruhrung
mit einer oberen stahlplatte 18 gelangen. Dadurch hört natürlich die unter elastischer
Vorspannung stehende Aufwärtsbewegung der Schieberstangen 15 auf bzw. werden diese
gegenüber dem Druckkolben nach unten gedrückt. Wenn die Schieberstangen eine gewisse
vorbestimmte Höhe einnehmen, hört die Ausdehnungsbewegung des hydraulischen Druckkolbens
2a auf0 Gleichzeitig wird der Brenner 7 vorbewegt und die zugeh(5-rige Drahtelektrode
10 aus dem Brenner herausgeschoben, wodurch der Schweißvorgang unter der schützenden
wirkung von C02-Gas beginnt. Die Art der Zufuhrung des GO2-Schutzgases an die Schweißstelle
und die Mittel dazu sind an sich bekannt, und deshalb in der Zeichnung nicht mit
dargestellt.
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Gleichzeitig wird der Druckkolben 2a hydraulisch dazu gebracht, mit
einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit seine Höhe gegenüber dem Zylinder
2 zu verringern.
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Auf diese Weise wird ein Schweißvorgang derart ausgeführt, daß die
Fuß- oder Schenkellängen der Kehlschweißung einander gleich sind, wie bei 19 dargestellt
ist, wobei diese Schweissung auf und entlang der Stoßlinie 17 angeordnet ist, die
von und zwischen den Platten 15, 16 gebildet wird. Dieser SchweiBvorgang wird demnach
automatisch mit Fortschritt in
Abwärtsrichtung vom oberen Ende nach
unten über die St linie 17 ausgeführt.
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Bei der foitschreitenden Abwärtsbewegung des Brenners 7 wird nach
einer strecke, welche dem Abstand zlrischen den Brennern 7 und b entspricht, ein
bestimmter, nicht dargestellter Grenzschalter geschlossenO Dadurch wird der zweite
runder in mittlerer höhe befindliche Brenner 8 veranlaßt, seinen Schweißvorgang
zu beginnen und sich mit abwärts zu bewegen, so da eine neue Schweißung oder Verschmelzung
20 auf der Schweißung 19 bzw, zwischen dieser und der Grundplatte 15 gebildet wird.
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Nacndem der Brenner 8 um eine Strecke abwärts bewegt worden ist, die
wiederum gleich dem Abstand zwischen den Brennern 8 und 9 ist, wird der letzte oder
oberste Brenner 9 nach Schließung eines weiteren, nicht dargestellten Nikroschalters
veranlaßt, sich vorzubewegen und eine Schweißung zu beginnen, wodurch eine neue
Schweißung oder Verschmelzung 21 gebildet wird, die in Kontakt mit den Schweißungen
19 und 20 und der Grundplatte 16 ist, Die Brenner 8 und 9 führen ihre Schweißung
aus, nachdem die Grundplatten 15, 16 bereits geeignet durch den vorhergehenden 'Jchweißvorgang
mittels des ersten bzw, zweiten Brenners 7 bzw, 8 erwärmt worden sind, Auf diese
Weise können die Schweißungen 20, 21 sich richtig mit dem Grundplattenwaterial
verbinden
und damit wirksam die sonst möglichen kalten Schweißstellen vermeiden.
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enn der Druckkolben 2a eine Lage erreicht, die in der Nähe seiner
untersten Hubgrenze liegt, und der Brenner 7 aus dem Kontakt mit der otoßlinie 17
zurücligezqgen wird, wird automatisch der UcAweißvorgang für diesen Brenner beendet,
Danach beenden der zweite und der dritte Brenner 8 bzw. 9 entsprechend ihre Schweißung.
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Diese Beendung der Schweißvorgänge wird durch Schließung nicht dargestellter
Grenzschalter in an sich bekannter Weise eingeleitet.
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Die gesamte Fußlänge der vereinigten Schweißung wird durch die Kombination
der Schweißungen 19 und 20 bzw. 19 und 21 gebildet0 Die gesamte Fußlänge rann leicht
5 - 15 mm betragen.
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Durcn Erhöhung der Anzahl der Schweißbrenner kann die Fußlänge noch
erhöht werden.
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Das Arbeiten mit Schutzgas ist nicht auf die Verwendung von C02 beschränkt.
Es kann auch mit Argon angereichertes Gas verwendet werden.
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Die aus Druckkolben und Zylinder bestehende Einheit kann so gebaut
sein, daß sich eine größere Schweißlänge ergibt, zObO
mit einer
Anordnun teleskopartiger Iiyuraulikeinheiten, die zwei oder mehrere Stufen aufweisen.
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Nachfolgend werden mehrere Tabellen wiedergegeben, aus denen weitere
Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen sind0 Tagelle I Daten der Ausrüstung für
automatische senkrechte Kehlschweißung Fahrgeschwindigkeit der 5 m/min 2-stufige
Geschwin-Vorrichtung oickeitseinstellung Hebegeschwindigkeit 2,5 m/min Abwärtsgeschwindigkeit
10 - 50 cm/min & 2,5 m/min0 Schweißlinien-Nachführverfahren Elektromotorisches
Nachführsystem Größe des Schweißbrenner- 2700 Bereiches Max. Schweißlänge 1,4 m
Abstand zwischen den Brennern 40 mm Schweißstromquelle 5 Geräte je 300A (Typ Panaauto
7, 300A) Gleichstrom mit konstanter Potentialcnarakteristik Schweißbrenner Luftkühlung
mit Gebläse Hydraulikvorrichtung Zylinder-Hubkraft 250 kg Hub 1500 mm (2-stufiger
Zylinder)
Aufgrund dieser Ausrüstung ergeben sicn die tot enden
Vorteile: 1) Die Schweißgeschwindigkeit betrugt mehr als das Doppelte einer früheren
halbautomatischen Schweißvorrichtung mit &02-3chutzgasO 2) Die vorbereitenden
Arbeitsgänge, wie die Verschiebung oder die Weiterbewegung der schweißvorrichtung,
sind automatisiert und vereinfacnt.
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3) Es ist nur die Einstellung der Schweißbedingungen erforderlich;
die anderen Vorgänge sind alle automatisch, Das bedeutet, daß nicht irgendein besonderes
Schweißverfahren erforderlich ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet demnach, wie auch die vorstehende
Beschreibung und die baulichen Einzelheiten erkennen lassen, eine vollständige Automation
der Schweißarbeiten.
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Nachstehend werden in den Tabellen II und III Angaben über Schweißmaterial
und Schweißbedingungen gegeben, die sich uf senkrecht abwärts gerichtetes Schweißen
mit kurzen Schweißbögen beziehen, Der Abstand der Schweißbrenner beträgt 4 cm. Der
vorausgehende Schweißbrenner ist auf die Uitte und die beiden anderen sind seitwärts
gerichtet, so daß drei Schweißlagen in nur einem Vorgang hergestellt werden können.
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Tabello II Beim senkrechten automatischen Kehlschweißen verwendeter
Draht und Gas Schweiß- Art des Stahl- Festgestellte Lieferant material materials
Qualität Flußeisen NK ... KS52G 2SA Kobe Steel Co.
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YM-28 Klasse A, B, C AB ... Grad H2SA 1,2c und D und 50 H.T.Stahl
LR ... 2M (DH) 5°2 JIS Grad 3 Tabelle III Schweißbedingungen beim senkrechten automatischen
Kehlschweißen Fuß- Zahl Strom Spannung Geschwin- Drahter- Schutzgaslänge der (A)
(V) digkeit streckung strom mm Lagen (cm/min) (mm) CO2 l/min.
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4 1 140 20 32 12-15 20 5 1 160 23 30 " 6 1 180 23 27 " 1 160 23 "
" 7 2 160 23 33 1 II 3 160 23 " " 1 180 22 II 8-11 2 150 22 25-30 " 3 150 22 ' "
Zulässiger
Spielraum zwischen den Grundplatten G = 0 - 4 mm Bereich der Fußlänge L = 4 - 11
mm Bereich der Schweißlänge L = 100-1400 mm Tabelle IV t?eiß- oder Bruchfestigeitsprüfung
einer Querstoßverbindung mit automatischer senkrechter Kehlschweißung Platten- Fußlänge.
Zugkraft Zugfestig- Anmerkungen dicke (mm) (kg) keit (mm) (kg/mm²) 14 6 20,600 55,7
Berechnung der Zug-19.000 52,7 festigkeit (S) S = 0,7 x 26.200 51,2 S:Maximalbelastung
25 9 26.700 52.2 FM:mittlere Fußlänge von 8 Kehlfüllungen an beiden Enden in mm
L: mittlere Länge 4 (mm)