DE2615877A1

DE2615877A1 - Verfahren bei schmelzschweissung

Info

Publication number: DE2615877A1
Application number: DE19762615877
Authority: DE
Inventors: Rolf Lennart Johannson; Kjell Morlin
Original assignee: Fagersta AB
Current assignee: Avesta Sandvik Tube Fagersta Se AB
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1976-11-11
Also published as: GB1540423A; AT350360B; FI63876B; IT1060232B; DE2615877C2; FI761076A; SE7504837L; SE393037B; JPS51129839A; FR2308456B1; ATA276576A; FR2308456A1; NL7604191A; FI63876C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels Schmelzschweissung zwei Metallstücke oder die Kanten eines zu einem Rohr o. dgl. geformten Metallbandes oder Blechs miteinander zu verbinden.

Bei Schmelzschweissung von beispielsweise Rohren mittels WIG-Lichtbogen verwendet man in gew-issen Fällen für die Durchführung der Verschweissung eine. Mehrzahl von in einer Linie hintereinander befindlichen Lichtbogen. Der Nachteil bei dieser Art von Schweissung mit WIG-Lichtbogen liegt darin, dass der Lichtbogen zu breit ist und zu niedrige Temperatur hat, was zur Folge hat, dass einesteils die Schweissfuge an der Oberseite verhältnismässig breit wird, d.h. sog. FiElzform erhält und andernteils der Schweissungsverlauf wegen der niedrigen Temperatur trotz der Anwendung einer Mehrzahl von Lichtbogen verhältnismässig langsam ist.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie, ein Verfahren zu schaffen, um mittels Schmelzschweissung eine homogene Schweissnaht zu erhalten, die gütemässig besser und dazu gleichförmiger ist, als bisher mit dieser Schweissart hervorzubringen möglich gewesen ist.

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Des weiteren bezweckt die Erfindung, ein Verfahren bei Schmelzschweissung zu schaffen, das eine höhere Sehweissgeschwindigkeit ermöglicht.

Das Verfahren bei Schmelzschweissung gemäss der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander zu verbindenden Kanten des Materials, d.h. der Metallstücke oder des Bandes oder Blechs, mittels einer ersten Gruppe von Lichtbögen auf eine Temperatur über oder knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials vorerhitzt werden, wonach eine vollständige Verschweissung der Kanten mittels einer zweiten Gruppe von Lichtbögen zustande gebracht und Wärme mittels einer dritten Gruppe von Lichtbögen derart zugeführt wird, dass der Erstarrungsverlauf in der auf diese Weise gebildeten Schweissfuge eine gleichmässige Fugenoberfläche ohne Einbrandkerben oder ähnliche Fehler liefert.

Ein besonderes Kennzeichen des Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass die Breite der Lichtbögen, die zwischen ihrer zugehörigen, nicht abschmelzenden Elektrode und den Kanten des Materials brennen, unabhängig von der der anderen Lichtbögen dadurch geregelt wird, dass die Lichtbögen einzeln für sich beim ihrem Durchgang durch vorzugsweise gekühlte und vorzugsweise auswechselbare Düsen eingeschnürt werden.

Der Vorteil bei einem gemäss der Erfindung vorgenommenen Verfahren bei Schmelzschweissung besteht im Vergleich mit bekannten Verfahren bei derartiger Schweissung darin, dass die Schweissfuge viel schmäler gehalten werden kann, was bedeutet, dass man die sog. Pilzform vermeidet, und dass der Schweissverlauf zudem viel schneller wird, weil eine geringere Materialmenge erhitzt zu werden braucht.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kommen drei Gruppen von einzeln regelbaren Lichtbogen zur Anwendung, und hierbei kann jede Gruppe einen, zwei oder mehr Lichtbogen umfassen. Da die Lichtbogen einzeln für sich geregelt werden können, was mit Hilfe von Stromregelung, Regelung des Plasmagasflusses und gekühlten Düsen, durch welche die Lichtbogen hindurchgehen, erzielbar ist, wird ermöglicht, die Lichtbogen in jeder Gruppe ihrer Sonderaufgabe, d.h. Vorerhitzung, vollständiger Verschweissung oder Wärmezufuhr während des Erstarrungsverlaufs, anzupassen. Die Brennervorrichtung, die zur Anwendung kommt, kann aus einem oder mehreren Segmenten aufgebaut sein und wird während des SchweissVorgangs kontinuierlich längs der zu verschweissenden Kanten geführt. Natürlich kann man sich auch denken, statt dessen das Material, d.h. das Werkstück, mit seiner Schweissfuge, kontinuierlich an der Brennervorrichtung vorbeizuführen. Die drei Gruppen von Lichtbogen in der Brennervorrichtung sind jede für sich auf ihre jeweilige Arbeitsaufgäbe eingestellt. Diese Arbeitsaufgabeneinstellungen müssen so zueinander angepasst sein, dass man ein schnelles Eindringen der Wärme in die Schweissfuge erzielt und dadurch die pilzförmige Querschnittsform des Schweissnaht vermeidet, die bei bekannten Schweissverfahren bei beispielsweise Rohrschweissung gewöhnlich ist. Dies bedeutet im Prinzip, dass der Lichtbogen verhältnismässig eingeschnürt sein, d.h. dem Lichtbogen bei Plasmaschweissung ähneln soll, dies im Gegensatz zu dem Lichtbogen des WIG-Typs, wie er nunmehr bei beispielsweise Rohrschweissung üblich ist.

Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird ein einzeln für sich eingestellter Gasfluss in der Form eines Plasmagases, das · jedem einzelnen Elektrodenraum und jeder einzelnen Düse zugeführt wird, verwendet. Das Plasmagas kann Argon sein

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oder eine Gemisch von Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas oder ein Gemisch von Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas und Stickstoffgas. Das Plasmagas kann auch Helium sein oder ein Gemisch von Helium und Argon oder ein Gemisch von Helium und einer kleineren Menge Wasserstoffgas oder ein Gemisch von Helium, Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas. Möglich ist auch, als Plasmagas gemäss der Erfindung ein Gemisch von Helium und einer kleineren Menge Stickstoffgas zu verwenden oder ein Gemisch von Helium, Argon und einer kleineren Menge Stickstoffgas oder ein Gemisch von Helium, einer kleineren Menge Wasserstoffgas und Stickstoffgas oder von Helium und Argon sowie einer kleineren Menge von Wasserstoffgas und Stickstoffgas.

Gemäss der Erfindung wird zweckmässig ein Schutzgasfluss auf der Aussenseite der Düsen zugeführt, um die Lichtbogen, die Schmelze und sonstige warme Teile gegen die umgebende Luft zu schützen. Hierbei wird der Schutzgasfluss zweckmässig in drei einzeln regelbare Teilflüsse aufgeteilt, wobei der erste dieser Teilflüsse auf der einen Seite der Reihen von Lichtbogen zugeführt wird, während der zweite Teilfluss auf der anderen Seite der Reihen von Lichtbogen und der dritte Teilfluss hinter den Reihen von Lichtbogen zugeführt werden.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kommt zweckmässig ein Magnetfeld zur Anwendung, und zwar entweder bei einem oder bei mehreren der Lichtbogen, vorzugsweise bei allen, um auf diese Weise die magnetische Einwirkung des Stromdurchgangs durch die übrigen Lichtbogen auf jeden einzelnen Lichtbogen zu verringern oder ganz auszuschalten. Das Magnetfeld kann mit Hilfe von Dauermagneten, Elektromagneten oder zusätzlichen Strcmspulen erzeugt werden.

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Claims

Patentansprüche

\.J Verfahren zu mittels Schmelzschweissung erfolgener Verbindung zwischen zwei Metallstücken oder den Kanten eines zu einem Rohr o. dgl. geformten Metallbandes oder Blechs, dadurch gekennzeichnet , dass die miteinander zu verbindenden Kanten des Materials, d.h. der Metallstücke oder des Bandes oder Blechs, mittels einer ersten Gruppe von Lichtbogen auf eine Temperatur über oder knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials vorerhitzt werden, wonach eine vollständige Verschweissung der Kanten mittels einer zweiten Gruppe von Lichtbogen zustande gebracht und Wärme mittels einer dritten Gruppe von Lichtbogen derart zugeführt wird, dass der Erstarrungsverlauf in der auf diese Weise geschaffenen Schweissfuge eine gleichmässige Fugenoberfläche ohne Einbrandkerben oder ähnliche Fehler liefert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Lichtbogen, die zwischen ihrer zugehörigen, nicht abschmelzenden Elektrode und den Kanten des Materials brennen, unabhängig voneinander durch Regelung von Strom und Plasmagasfluss und einzeln für sich erfolgende Einschnürung der Lichtbogen bei ihrem Durchgang durch vorzugsweise gekühlte und vorzugsweise auswechselbare Düsen geregelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Lichtbogen und das Material kontinuierlich zueinander längs der Schweissfuge verschoben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass ein einzeln für sich eingestellter

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Gasfluss in der Form von Plasmagas jedem einzelnen Elektrodenraum und jeder einzelnen Düse zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , dass das Plasmagas Argon ist oder ein Gemisch von Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas oder von Argon und einer kleineren Menge Stickstoffgas oder von Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas und Stickstoffgas.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Plasmagas Helium ist oder ein Gemisch von Helium und Argon oder von Helium und einer kleineren Menge Wasserstoffgas oder von Helium, Argon und einer kleineren Menge Wasserstoffgas.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Plasmagas aus einem Gemisch von Helium und einer kleineren Menge Stickstoffgas oder von Helium, Argon und einer kleineren Menge von Stickstoffgas oder von Helium, einer kleineren Menge Wasserstoffgas und Stickstoffgas oder von Helium und Argon sowie einer kleineren Menge Wasserstoffgas und Stickstoffgas besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet , dass ein Schutzgasfluss auf der Aussenseite der Düsen zugeführt wird, um Lichtbögen, Schmelze und sonstige warme Teile von der umgebenden Luftatmosphäre abzuschirmen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Schutzgasfluss in drei einzeln regelbare Teilflüsse aufgeteilt wird, wobei ein erster dieser Teilflüsse auf der einen Seite der Lichtbögen, ein zweiter auf der anderen Seite der Lichtbögen und ein dritter hinter den Lichtbögen zugeführt wird.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet , dass ein Magnetfeld bei wenigstens einem der Lichtbögen durch Dauermagneten, Elektromagneten oder zusätzliche Stromspulen erzeugt wird, um auf diese Weise die magnetische Einwirkung des Stromes der übrigen Lichtbögen auf den einzelnen Lichtbogen zu verringern oder ganz auszuschalten.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet , dass der Strom zu jeder Elektrode einzeln für sich geregelt wird.

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