DE2452154B2 - Einrichtung zum unterpulver-verbindungsschweissen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Unter pulver-Verbindungsschweißen von Werkstücken mit mehreren hintereinander angeordneten kontinuierlich vorgeschobenen und in Lichtbogen vorzugsweise in einem gemeinsamen Schweißbad abschmelzenden Elektroden, mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Elektroden in Schweißrichtung und mit Schaltgliedern, die das Werkstück und die Elektroden an getrennte Phasen einer Mehrphasen-Wechselstrom· quelle anschließen.

Es sind beispielsweise aus »Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft«, 101960, S. 38, Tandemschweißvorrichtungen bekannt, bei denen zwei Schweißelektroden über zwei in Scottschaltung liegende Transformatoren gespeist werden. Mit derartigen Vorrichtungen werden Schweißungen mit wesentlich verringerter Einbrandkerbenbildung erhalten.

Zur Erzielung höherer Schweißgeschwindigkeiten sind aus der DT-AS 16 15 466, dem US-Patent 36 337 sowie der DT-OS 22 44 982 Dreidraht-Schweißeinrichtungen bekannt, bei denen drei abschmelzende Elektroden durch ausgewählte und miteinander in bestimmten Beziehungen stehende Stromquellen versorgt werden. Hierbei wird auf unterschiedliche Arten in bezug auf die Stromqucllenart und deren Beziehung untereinander erreicht, daß sich die Lichtbogen miteinander nicht oder nur im günstigem Sinne beeinflussen, um höhere Schweißgeschwindigkeiten zu ermöglichen, als sie mit den Tandemschweißvorrichtungen erzielbar sind.

Die Praxis )·: ' ■ ! :.".·.--iiM. ;!;>" -inch mit Drc:

draht-Schweißeinrichtungen die Schweißgeschwindigkeiten nicht beliebig gesteigen werden können, sondern daß u. a. abhängig von Materialart, Werkstückdicke, Schweißelektrodendurchmesser, Schweißpulver nur bestimmte Schweißhöchstgeschwindigkeiten erreichbar sind. So ist man heute bei der Fertigung von Großiohren, wo das Mehrelektroden-Schweißen besonders vorteilhaft einsetzbar ist, in der Lage, mit geeigneten Anlagen und auf den Rohrwerkstoff abgestimmten Draht-Pulver-Kombination, Rohre mit Wanddicken von 8, 15, 20 bzw. 25 mm in der angegebenen Reihenfolge mit Geschwindigkeiten von 2,0, 1,6, 1,5 bzw. 1,2 m/mm bei guten mechanischtechnologischen Eigenschaften der Schweißnähte herzustellen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der insbesondere beim Schweißen von Großrohren fehlerfreie Nähte mit optimaler innerer und äußerer Form und ausreichenden mechanischen Eigenschaften bei höheren Leistungswerten erreichbar sind.

Die Erfindung besteht darin, daß vinr Elektroden vorgesehen sind, von denen, in Schweißrichtung gesehen, die erste und zweite bzw. die dritte und vierte jeweils an eine Sekundärwicklung von zwei in Scottschaltung liegenden Transformatorenpaaren angeschlossen sind, und daß der Anfang der ersten Sekundärwicklung an die erste und die Enden der übrigen Sekundärwicklungen an die entsprechenden anderen Elektroden angeschlossen sind, während die anderen Anfänge bzw. Enden der jeweiligen Sekundärwicklung mit dem Werkstück verbunden sind.

Die Schweißeinrichtung nach der Erfindung erlaubt wesentliche höhere Schweißgeschwindigkeiten bei den obengenannten Wanddicken und bei einem absolut ruhigen Schweißvorgang. Unter einem ruhigen Schweißvorgang wird eine Schweißung verstanden, bei der nahezu keine Veränderung der stabilen Lichtbogenverhältnisse auftreten und bei der ferner keine elektrisch leitenden Brücken zwischen den einzelnen Elektroden durch aufbäumende Schlacke entstehen.

Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß der Einbrand der Schweißnaht verbessert (tiefer) ist. Die Naht weist etwa eine Halbkreisform und keinen pilzkopfförmigen Querschnitt auf.

Ferner wird es mit der erfindungsgemäßen Einrichtung vorteilhaft möglich, größere Wanddicken (bis 40 mm) in einer Lage zu schweißen, wobei Schweißgeschwindigkeiten erreichbar sind, die etwa bei 1,3 m/min liegen. Diese Wanddicken sind mit den bisherigen Mehrdrahtanlagen in einer Lage bei diesen Geschwindigkeiten nicht schweißbar. Wird die Schweißeinrichtung gemäß der Erfindung zum Mehrlagenschweißen eingesetzt, so sind bei vorgegebenem Schweißnahtquerschnitt gegenüber dem Stand der Technik weniger Schweißlagen erforderlich und/oder höhere Geschwindigkeiten erreichbar.

Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Es veranschaulicht

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung der Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist die erfindungseemäße EinHrhtnn" zum Unterpulver-Verbindungsschweißen mit 10 und das zu verschweißende Werkstück mit 11 bezeichnet.

Die Einrichtung 10 weist vier abschmelzende Elektroden 12, 13, 14 und 15 auf, die in Schweißrichtung 16 hintereinander angeordnet sind und unter Bildun« von Lichtbögen unter einer Pulvers;hicht 17 in einem gemeinsamen Schweißbad 18 abgeschmolzen werden Durch Erstarrung des Schweißbades 18 bildet sich eine Schweißraupe 19 aus, wie sie in der Ouerschnittsskii^e gemäß Fig. 2 veranschaulicht ist. Die abschmelzenden Elektroden 12 bis 15 werden von Drahtspulen 20, 21, 22, 23 abgezogen und durch m Kontaktstücke 24, 25, 26, 27 geführt. Die Kontaktstücke 24 bis 27 dienen zur Schweißstromübertragung auf die Elektroden. Dabei sind die stromführenden Teile der Einrichtung 10 durch nicht dargestellte Abdeckungen etc. gegen Berührung gesichert.

Gemäß der Erfindung ist, in SchweiGrichtung gesehen, die erste und zweite bzw. die dritte und vierte Elektrode (12, 13 bzw. 14, 15) jeweils an eine Sekundärwicklung 28 bis 31 von zwei in Scottschal tu η 2 liegenden Transformatoren 32a, 32 b bzw. 33 η bzw" 33 b angeschlossen.

Die der ersten Elektrode 12 zugeordnete Sekundärwicklung 28 ist dabei mit dem Wicklunasanfang 28 σ mit dem Kontaktstück 24, also der Elektrode 12 und mit dem Wicklungsende 28 b mit dem Werkstück 11, also der Masse, verbunden.

Die zweite und dritte und vierte Elektrode 13, 14 und 15 sind so geschaltet, daß die Enden 29b\ 30b; 31 b der Sekundärwicklungen 29, 30, 31 mit den Kontaktstücken 25, 26, 27 und die Sekundärwicklungsanfänge 29a, 30a, 31a mit dem Werkstück 11 in Verbindung stehen.

Die oben beschriebene Einrichtung ist besonders vorteilhaft zum Längs- oder Spiralnahtschweißen von Rohren aus üblichen normalgeglühten bzw. -thermomechanisch behandelten Blechen und 3ände.Ti, bei denen wegen der in Frage kommenden Wanddicken (10 bis 40 mm) die Schweißung in Lage und Gegenlage nach dem Unter Pulver-Verfahren (s. auch US-PS 25 11 976) ausgeführt wird. Üblicherweise werden dabei beim Längsnahtschweißen zunächst die angeschrägten Kanten eines Schlitzrohres von außen nach dem MIG/MAG-Verfahren durchgehend geheftet. Danach wird nach dem UP-Verfahren bevorzugt jeweils in einer Lage die Innenfuge und anschließend die Außenfuge geschweißt.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wurden Schweißungen an Werkstücken unterschiedlicher Dicke durchgeführt, wobei in allen Fällen eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit um ca. 20 % der bisher mit Dreidrahtanlagen erreichbaren Werte bei gleichzeitiger Verbesserung der Schweißnahtqualität erzielt wurde. Die Schweißnähte sind poren- und kerbenfrei und weisen darüber hinaus eine Form auf, bei der die Schmelzlinie (s. Bezugszeichen 34 in F i g. 2) keinen Knick enthält, wie dies bei einer pilzkopfformigen Naht der Fall ist. Dieser Knick wird durch die Möglichkeit der Spannungsvariation am vorletzten, dem dritten Schweißkopf 14, vermieden. Die erreichte Schweißnahtform ist im Hinblick auf höhere Zähigkeitswerte der Naht besonders vorteilhaft.

Die Kerbenfreiheit wird insbesondere durch die Ablenkung des vierten Lichtbogens in Schweißrichtung erreicht. Ein Umschlagen des Lichtbogens entgegen der Schweißrichtung konnte theoretisch und auch praktisch während einer Schweißung nicht festgestellt werden.

Im einzelnen wurde mit folgenden Parametern geschweißt:

Werkstückdicke (mm)
17,5 25,4

Werkstückmaterial
Naht-Vorbereitung

Durchmesser der Elektroden (mm)
Elektrode 12
Elektrode 13
Elektrode 14
Elektrode 15

Freies Drahtende 35 der Elektroden 12—15 (mm)

Anstellwinkel der Elektroden
Elektrode 12—Winkel 36
Elektrode 13—Winkel 37
Elektrode 14—Winkel 38
Elektrode 15—Winkel 39

Abstände 40—42 zwischen den Elektrodenspitzen (mm)

Elektrodenmaterial

Schweißpulver

Schweißstrom/Schweißspannung (A/V)
Elektrode 12
Elektrode 13
Elektrode 14
Elektrode 15

Schweißpeschwindigkci' i. r ■.

X 60

Doppel-Y-Naht	4 4 4 3
	40—50
	10° 5° 5C 15°
	12—18
	molybdänhaltige
niedrig legierte Drähte	DIN 8557
13 ay 587 nach	1100/34-36 900/34-36 700 34-36 600/30-32
1000/34-36 800/34-36 600/34-3(1 500' 30- 3 2

!.8

Die Erfindung ist bevorzugt beim. Schweißen von Rohren anwendbar. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die vorgeschlagene Einrichtung zum Zusammenschweißen von Schiffspaneelen zu verwenden, wobei die Paneele zum Zweiseitenschweißen gewendet oder wie in der DT-PS 16 65 459 vorge-

schiagenen zum Teil in Überkopfposit geschweißt werden.

Dabei ist es im Hinblick auf die zone von Vorteil, wenn der Abstani zweiten und dritten Elektrode größer wählt wiird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Unterpulver-Verbindungsschweißen von Werkstücken mit mehreren hintereinander angeordneten kontinuierlich vorgeschobenen und in Lichtbogen vorzugsweise in einem gemeinsamen Schweißbad abschmelzenden Elektroden, mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Elektroden in Schweißrichiung und mit Schaltgliedern, die das Werkstück und die Elektroden an getrennte Phasen einer Mehrphasen-Wechselstromquelle anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß vier Elektroden (12 bis 15) vorgesehen sind, von denen in Schweißrichtung (16) gesehen die erste und zweite bzw. die dritte und vierte (12, 13 bzw. 14, 15) jeweils an eine Sekundärwicklung (28, 29 bzw. 30, 31) von zwei in Scottschaltung liegenden Transforma- a° torenpaaren (32 a, 326 bzw. 33 a, 33Zj) angeschlossen sind, und daß der Anfang (28 a) der ersten Sekundärwicklung (28) an die erste Elektrode (12) und die Enden (29 b, 30 b, 3Ib) der übrigen Sekundärwicklungen (29, 30, 31) an die »5 entsprechenden anderen Elektroden (13, 14, 15) angeschlossen sind, während die anderen Anfänge (29 a, 30a, 31a) bzw. Enden (286) der jeweiligen Sekundärwicklungen (28 bis 31) mit dem Werkstück (11) verbunden sind.