DE2721682A1

DE2721682A1 - Controlling weld pool shape by a travelling magnetic field - to nullify influence of gravity and increase welding speeds

Info

Publication number: DE2721682A1
Application number: DE19772721682
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Hirakoso; Motomi Kano; Hisaaki Yokota
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-11-24
Also published as: CA1085466A; SE7705574L; DE2721682C2

Abstract

A travelling magnetic field is used near the molten metal pool in a welding process, so that an eddy current is induced in the pool, and the shape of the pool is controlled by the electromagnetic driving force during welding. V)rtical welding is pref. carried out while the travelling magnetic field moves upwards near the pool, whereas in overhead welding the field travels near the pool in the welding direction. For horizontal welding on a vertical workpiece, the field pref. travels upwards at 90 degrees to the welding direction, an for horizontal fillet welding an inclined upward travel of the field is used. Pref. appts. uses the principle of a linear induction motor to produce an electro-magnetic force corresp. with Fleming's left hand rule. Process is used in welding all metals, e.g. iron, steel, alloy- or stainless-steels, Cu, Al, or Ni. The detrimental influence of gravity is nullified, e.g. in upwards vertical- or overhead-welding, so higher speeds and better quality is obtd. than in conventional welding processes.

Description

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schweißverfahren und eine Schweißvorrichtung.The present invention relates to a welding method and a welding device.

Die Frage, wie einfach oder schwierig der herkömmliche Schweißvorgang durchführbar ist, wird stark durch die Schweißposition bzw. -lage beeinflußt. Im allgemeinen ist das Schweißen von oben (flat welding) am einfachsten. Im Falle des horizontalen Kehlnaht schweißens, des horizontalen Schweißens, des vertikalen Aufwärtsschweißens, des vertikalen Abwärtsschweißens und des Uberkopfschweißens ergeben sich zusätzlich zu den Bedingungen des Schweiß sens von oben verschiedene Beschränkungen. Es ergeben sich auch Probleme, wie eine Reduzierung der Schweißgeschwindigkeit, eine Verschlechterung der Qualität des Schweißgutes und eine Verminderung der Schweißleistungsfähigkeit. Diese mit der unterschiedlichen Schweißposition zusammenhängenden Probleme werden durch die auf das metallische Schmelzbad einwirkende Schwerkraft begründet.The question of how easy or difficult the conventional welding process is feasible is strongly influenced by the welding position or location. in the in general, flat welding is the easiest. In the case of the horizontal fillet weld, horizontal welding, vertical upward welding, vertical downward welding and overhead welding also result on the conditions of the sweat sens from above various restrictions. It surrendered there are also problems such as a reduction in welding speed, deterioration the quality of the weld deposit and a reduction in welding performance. These become problems related to the different welding position due to the force of gravity acting on the metallic weld pool.

Es wurden bisher verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um ein Durchsacken eines metallischen Schmelzbades zu verhindern oder die Form des Bades zu steuern. Beispielsweise wird gemäß dem US-Patent 3 584 181 ein Versenkbogenschweißverfahren für ein Hartauftragsschweißen vorgeschlagen, wobei eine Band- bzw. Streifenelektrode benutzt wird. Zum Verhindern nachteiliger Einflüsse eines sich um die Elektrode entwickelnden magnetischen Feldes ist eine Spule um ein zu schweißendes Material herum angeordnet, damit auf dieses ein zusätzliches magnetisches Feld aufgebracht und ein gleichförmiger Oberflächenaufbaubereich gebildet werden.Various methods have heretofore been proposed to prevent sagging a metallic weld pool or to control the shape of the pool. For example, in U.S. Patent 3,584,181, a submerged arc welding process is used proposed for hard overlay welding, with a ribbon or strip electrode is used. To prevent adverse influences from getting around the electrode developing magnetic field is a coil around a material to be welded arranged around so that an additional magnetic field is applied to this and forming a uniform surface build-up area.

Das US-Patent 3 701 881 beschreibt ein Verfahren zum Schweißen dünner Metallbleche, wobei ein Stumpfschweißen möglich gemacht wird, und zwar ohne Verwendung von Folien bzw. Unterlagen (foils) oder unter Eliminierung der nachfolgenden Wärmebehandlung, durch Verschieben des Lichtbogens von der Position eines Kerns eines Schweißbrenners relativ zu den Metallblechen durch die Wirkung eines magnetischen Feldes. Das US-Patent 3 885 123 beschreibt eine Schweißvorrichtung, bei der zwei Schweißbrenner benutzt und die Lichtbögen derselben eng zueinander gebracht werden.U.S. Patent 3,701,881 describes a method of welding thinner Metal sheets making butt welding possible without using of foils or documents (foils) or with the elimination of the subsequent heat treatment, by shifting the arc from the position of a core of a welding torch relative to the metal sheets by the action of a magnetic field. That U.S. Patent 3,885,123 describes a welding device in which two welding torches used and the arcs of the same are brought close to each other.

Das US-Patent 3 941 974 beschreibt ein Schweißverfahren zum Erreichen eines tiefen Einbrandes, wobei die Richtung des Lichtbogens durch ein von einem Hilfsstrom erzeugtes magnetisches Feld gesteuert wird.U.S. Patent 3,941,974 describes a welding method for achieving this of a deep penetration, the direction of the arc being determined by one of a Auxiliary power generated magnetic field is controlled.

Auch mit diesen herkömmlichen Techniken läßt sich jedoch der Schweißvorgang nicht mit einer großen Leistungsfähigkeit durchführen, wenn ein Schweißen in schwierigen Positionen erfolgt, bei spielsweise beim vertikalen Schweißen, beim horizontalen Schweissen oder beim Überkopfschweißen.However, the welding process can also be carried out with these conventional techniques do not perform with a great efficiency when a welding in difficult Positions takes place, for example in vertical welding, in horizontal welding Welding or overhead welding.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines Schweißverfahrens und einer Schweißvorrichtung, wobei das Schweißen mit einer großen, bei herkömmlichen Techniken nicht erreichbaren Leistungsfähigkeit durchgeführt werden kann, und zwar auch in relativ problematischen Schweißpositio nen, beispielsweise in vertikalen, horizontalen und Überkopfpositionen. Das Schweißen soll sich bei einer großen Geschwindigkeit unter Steuerung der Welligkeit in der Schweißraupe durchführen lassen. Es soll ein einseitiges Schweißen ohne Verwenden eines Unterlagestreifens möglich sein. Außerdem soll ein qualitativ gutes Schweißgut durch passendes Einstellen der Breite, der Einbrandtiefe und des Aussehens der Schweißraupe erzielbar sein.The main object of the present invention is therefore to Creation of a welding method and a welding device, wherein the welding with a high level of efficiency that cannot be achieved with conventional techniques can be carried out, even in a relatively problematic welding position in vertical, horizontal and overhead positions, for example. The welding is said to move at a high speed while controlling the ripple in the Let the welding bead be carried out. It is supposed to be a one-sided welding without using an underlay strip may be possible. In addition, the weld metal should be of good quality by setting the width, penetration depth and the appearance of the weld bead appropriately be achievable.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Schweißverfah ren durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ergibt sich aus dem Kennzeichen von Anspruch 14. Weitere Merkmale ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Schweißen läßt sich in verschiedenen Positionen bzw. Lagen durchführen. Es wird ein wanderndes magnetisches Feld in der Nähe eines metallischen Schmelzbades erzeugt, um in diesem einen Wirbelstrom zu erzeugen, wodurch eine elektromagnetische Antriebskraft begründet wird und auf das Schmelzbad einwirkt.A welding process is used to solve the problem Ren by the features listed in the characterizing part of claim 1. A corresponding Apparatus for performing the method results from the characterizing part of the claim 14. Further features emerge from the respective subclaims. The inventive Welding can be carried out in different positions or layers. It will generates a moving magnetic field in the vicinity of a metallic melt pool, in order to generate an eddy current in it, creating an electromagnetic Driving force is justified and acts on the weld pool.

Hierdurch wird die Form des metallischen Schmelzbades während der Durchführung des Schweißvorgangs gesteuert. Unabhängig von den Schweißpositionen bzw. -lagen kann die Schweißwirksamkeit nach der vorliegenden Erfindung vergrößert werden.This changes the shape of the metallic weld pool during the Execution of the welding process controlled. Independent of the welding positions or layers can increase the welding efficiency according to the present invention will.

Die Erfindung wird nachfolgend an spezifischen Ausführungsformen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1a - in einer Draufsicht eine Antriebs- bzw. Erregungsspule, die zum Erzeugen eines wandernden magnetischen Feldes gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, Figur 1b - die in Figur 1a dargestellte Spule in Seitenansicht, Figur 2 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Vertikal-Aufwärts-Schweißen angewendet wird, Figur 3 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Überkopf-Stumpfschweißen angewendet wird, Figur 4 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Vertikal-Abwärts-Schweißen angewendet wird, Figur 5 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem horizontalen einseitigen Schweißen angewendet wird, Figur 6a - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Schweißen von oben angewendet wird, Figur 6b - in einer schematischen Darstellung eine andere Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Schweißen von oben angewendet wird, Figur 7 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem horizontalen einseitigen Schweißen angewendet wird, Figur 8 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem vertikalen einseitigen Schweißen angewendet wird, Figur 9 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem von oben erfolgenden einseitigen Schweißen durchgeführt und ein magnetiscs Feld in der Nähe eines metallischen Schmelzbades an der Rückseite desselben in einer zur Schweißrichtung entgegengesetzten Richtung bewegt bzw. verschoben werden, Figur 1o - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Überkopfschweißen durchgeführt und ein magnetisches Feld in der Nähe eines metallischen Schmelzbades an der Oberseite desselben in einer zur Schweißrichtung entgegengesetzten Richtung bewegt bzw. verschoben werden, Figur 11 - in einer Draufsicht die Schweißvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Figur 12 - die in Figur 11 dargestellte Schweißvorrichtung in einer anderen Ansicht, Figur 13 - in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Kehlnahtschweißen angewendet wird, Figur 14 - eine Darstellung zum Aufzeigen des Erscheinungsbildes einer Schweißraupe einer erfindungsgemäß hergestellten Schweißzone, Figur 15 - eine makrofotografische Darstellung zum Aufzeigen des Querschnittes der in Figur 14 dargestellten Schweißraupe, Figur 16 - eine Darstellung zum Aufzeigen des Erscheinungsbildes einer Schweißraupe einer gemäß einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Schweißzone, Figur 17 - eine makrofotografische Darstellung zum Aufzeigen des Querschnittes der in Figur 16 dargestellten Schweißraupe, Figur 18 - eine schematische Darstellung der Umgebung einer Schweißzone mit einem Wirbelstrompfad, der gebildet wird, wenn eine Fuw elektrisch isoliert ist, Figur 19 - eine schematische Darstellung der Umgebung einer Schweißzone mit einem Wirbelstrompfad, der gebildet wird, wenn eine Fuge elektrisch verbunden ist, und Figur 20 - eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Spulenantriebskraft und der Spulenstromfrequenz, wobei das Grundmetall Aluminium oder Eisen ist.The invention is described below in terms of specific embodiments Reference to the drawings explained in more detail. They show: FIG. 1a - in a plan view a drive or excitation coil that is used to generate a wandering magnetic Field is used according to the present invention, Figure 1b - the one in Figure 1a illustrated coil in side view, Figure 2 - in a schematic representation an embodiment in which the present invention is applied to a vertical up welding is applied, Figure 3 - in a schematic representation of an embodiment, in which the present invention is applied to overhead butt welding is, Figure 4 - in a schematic representation of an embodiment in which the present invention is applied to vertical down welding, Figure 5 - in a schematic representation of an embodiment in which the present Invention is applied to horizontal one-sided welding, Figure 6a - In a schematic representation, an embodiment in which the present Invention is applied in a welding from above, Figure 6b - in a schematic Illustration of another embodiment in which the present invention is applied to a Welding from above is applied, Figure 7 - in a schematic representation an embodiment in which the present invention applies to a horizontal unilateral Welding is used, Figure 8 - in a schematic representation, an embodiment, in which the present invention is applied to vertical one-sided welding is, Figure 9 - in a schematic representation of an embodiment, at the present invention in a one-sided welding from above carried out and a magnetic field in the vicinity of a metallic weld pool at the rear of the same in a direction opposite to the welding direction moved or shifted, Figure 1o - a schematic representation Embodiment of the present invention wherein overhead welding is performed and a magnetic field in the vicinity of a molten metal pool on the top the same moved or displaced in a direction opposite to the welding direction 11 - the welding device according to the present invention in a plan view Invention, Figure 12 - the welding device shown in Figure 11 in another View, Figure 13 - in a schematic representation of an embodiment, at to which the present invention is applied to fillet welding, FIG 14 is an illustration for showing the appearance of a weld bead of a Welding zone produced according to the invention, FIG. 15 - a macro-photographic representation to show the cross section of the weld bead shown in FIG. 14, FIG Fig. 16 is an illustration for showing the appearance of a weld bead of a Welding zone produced according to a conventional method, FIG. 17 - a macro-photographic one Representation to show the cross section of the weld bead shown in Figure 16, Figure 18 - a schematic representation of the surroundings of a welding zone with a Eddy current path formed when a Fuw is electrically isolated, figure 19 - a schematic representation of the surroundings of a welding zone with an eddy current path, which is formed when a joint is electrically connected, and figure 20 is a graph showing the relationship between the coil driving force and FIG the coil current frequency, where the base metal is aluminum or iron.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein geschmolzenes Metall bzw. ein Metallbad aufrechterhalten und seine Form gesteuert, indem ein wanderndes magnetisches Feld auf eine Schmelze eines Schweißmaterials ausgeübt wird. Dies beruht auf dem Prinzip eines Erzeugens einer treibenden Kraft durch einen linearen Induktionsmotor (nachfolgend als 'Linearmotor' bezeichnet). Es wird eine Antriebskraft für das geschmolzene Metall entsprechend dem Linkshandgesetz von Fleming erzeugt.According to the present invention, a molten metal or a metal bath is maintained and its shape controlled by a wandering magnetic Field is applied to a melt of a welding material. This is based on the Principle of generating a driving force by a linear induction motor (hereinafter referred to as 'linear motor'). It becomes a driving force for the melted Metal produced according to Fleming's left-hand law.

Ein Induktionsmotor hat eine Primärspule sowie eine Sekundärspule Im allgemeinen ist die Primärspule um einen peripheren Stator gewickelt und von einem mehrphasigen Wechselstrom durchflossen, um ein Drehfeld zu erzeugen. Die Sekundärspule ist gewöhnlich als eine Windung oder als mehrfache Windungen auf einen inneren Rotor aufgewickelt und direkt oder über einen Widerstand kurzgeschlossen. Wenn sich die Drehzahl des Rotors von der Drehzahl des durch den Stator erzeugten Drehfeldes unterscheidet, beispielsweise im stationären Zustand, wird an der Sekundärspule durch elektromagnetische Induktion (eine Art Transformatorvorgang) ein Strom erzeugt. Durch den gegenseitigen Einfluß dieses Stroms und des magnetischen Flusses entsteht in der Sekundärspule entsprechend dem Linkshandgesetz von Fleming eine Antriebskraft. Bei einer makroskopischen Betrachtung dieser Erscheinung kann davon ausgegangen werden, daß in dem Rotor in einer Anziehungsrichtung durch das Drehfeld des Stators eine Drehkraft erzeugt wird.An induction motor has a primary coil and a secondary coil Generally, the primary coil is wound around and from a peripheral stator a multiphase alternating current flowed through it to generate a rotating field. The secondary coil is usually as one turn or multiple turns on an inner rotor wound up and short-circuited directly or via a resistor. If the Differentiates the speed of the rotor from the speed of the rotating field generated by the stator, for example, in the steady state, is connected to the secondary coil by electromagnetic Induction (a type of transformer process) generates a current. By mutual Influence of this current and the magnetic flux arise in the secondary coil a driving force according to Fleming's left-hand law. In a macroscopic Consideration of this phenomenon can be assumed that in the rotor in a direction of attraction by the rotating field of the stator a rotating force is generated.

In einem Linearmotor sind der Stator und Rotor des oben erwähnten Induktionsmotors nicht kreisförmig, sondern linear angeordnet.In a linear motor, the stator and rotor are the same as mentioned above Induction motor not circular, but linearly arranged.

Das Prinzip eines Erzeugens einer Antriebskraft in dem Linearmotor ist dasselbe wie bei einem gewöhnlichen Induktionsmotor.The principle of generating a driving force in the linear motor is the same as an ordinary induction motor.

Wenn diese antreibende Kraft auf einen Schweißvorgang angewendet wird und demnach ein zu schweißendes Material der Sekundärspule entspricht, ist der Aufbau in elektrischer und magnetischer Hinsicht unvermeidbar unvollständig. Wenn es sich bei dem zu schweiß senden Material um ein eisenhaltiges Metall handelt, beträgt der spezifische Durchgangswiderstand dieses Materials etwa 140vUQ -cm bei einer dem Schmelzpunkt angenäherten Temperatur, und dieser Wert ist etwa 100 mal so groß wie der spezifische Durchgangswider stand eines Spulenmaterials, beispielsweise von Kupfer mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 1,7 luIQ-cm. Der Rotor des Induktionsmotors ist mit geschichteten Eisenblechen versehen, so daß der magnetische Fluß den Rotor mit Ausnahme des Spulenteils leicht durchdringen kann. Im Falle des Schweißens ist jedoch im allgemeinen ein Gasraum für den Vorgang erforderlich, und dieser Gasraum stellt einen Teil des magnetischen Kreises dar. Der magnetische Widerstand dieses Gasraums ist extrem groß. Auch wenn eine relativ große magnetomotorische Kraft aufgebracht wird, ist demnach die magnetische Flußdichte des Schweißgutes sehr klein.When this driving force is applied to a welding process and therefore a material of the secondary coil to be welded is equivalent to, the construction is inevitably incomplete from an electrical and magnetic point of view. If the material to be welded is ferrous metal, the volume resistivity of this material is around 140vUQ -cm a temperature close to the melting point, and this value is about 100 times as large as the specific volume resistance of a coil material, for example of copper with a volume resistivity of 1.7 luIQ-cm. The rotor of the induction motor is provided with laminated iron sheets, so that the magnetic Flux can easily penetrate the rotor with the exception of the coil part. In the case of the Welding, however, generally requires a gas space for the process, and this gas space represents part of the magnetic circuit. The magnetic resistance this gas space is extremely large. Even if a relatively large magnetomotive Force is applied, is therefore the magnetic flux density of the weld metal tiny.

Deshalb kann keine große Antriebskraft erwartet werden.Therefore, a large driving force cannot be expected.

Als Mittel zum ausreichenden Verstärken der antreibenden Kraft, nämlich der auf eine geschmolzene Substanz einwirkenden Haltekraft, sind in wirksamer Weise ein Verfahren, bei dem die magnetische Flußdichte an einem zu schweißenden Material verstärkt wird, und ein Verfahren geeignet, bei dem die Frequenz eines einem primären Elektromagneten zugeführten mehrphasigen Wechselstroms vergrößert wird. Die Wirkung des letztgenannten Verfahrens ist besonders bedeutungsvoll.As a means of sufficiently amplifying the driving force, viz the holding force applied to a molten substance are effective a method in which the magnetic flux density on a material to be welded is amplified, and a method suitable in which the frequency of a primary Electromagnets supplied polyphase alternating current is increased. The effect the latter method is particularly significant.

Wenn in Verbindung mit dem erstgenannten Verfahren Eisenkerne für eine Primärspule und ein umgebendes Magnetkreisglied in einem Linearmotor benutzt werden, ist es möglich, weitgehend den magnetischen Sättigungswert zu erreichen. Dieses kann auch erzielt werden, wenn die Größe oder der Maßstab des magnetischen Kreisgliedes vergrößert wird. Als wirksameres Mittel kann ein Verfahren angesehen werden, bei dem die Primärspule und das den magnetischen Kreis bildende Material so nahe wie möglich an das zu schweißende Material herangebracht werden. Jedoch sind alle diese Verfahren in praktischer Hinsicht beschränkt, und es kann nur durch ein solches Verfahren keine ausreichende Antriebskraft erzielt werden. Deshalb ist es bevorzugt, das letztgenannte Verfahren (Einstellung der Frequenz) in Kombination aufzugreifen. In Verbindung mit der Beziehung zwischen der Antriebskraft und der Frequenz wurde entsprechend der herkömmlichen Theorie von Induktionsmotoren bisher davon ausgegangen, daß bei denselben Strombedingungen einer Primärspule die Antriebskraft nicht von der Frequenz beeinflußt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde jedoch das Gegenteil festgestellt. Im einzelnen wurden unter denselben Strombedingungen eines primären Elektromagneten Versuche angestellt, und zwar durch Anwenden von drei Frequenzen, nämlich einer kommerziellen Frequenz (50 Hz), einer Frequenz von loo Hz und einer Frequenz von 400 Hz.Beim Benutzen eines Aluminiumblechs mit einer Dicke von 1 mm als Äquivalent für die Sekundärspule wurde festgestellt, daß sich die größte Antriebskraft bei der Frequenz von 400 Hz ergab. Beim Anwenden eines austenitischen Edel stahlblechs als Äquivalent für die Sekundärspule wurde festgestellt, daß in dem Frequenzbereivh von So bis 15 ooo Hz eine höhere Frequenz zu einer größeren Antriebskraft führt. Es wurde nämlich festgestellt, daß zwischen der Frequenz und der Antriebskraft eine direktproportionale Beziehung vorliegt, wenn die Frequenz in einem gewissen Bereich liegt. Die oben erwähnten Tatsachen werden durch die Figur 20 bestätigt, die die Beziehung zwischen der Spulenantriebskraft und der Spulenstromfrequenz für Aluminium und Eisen als Grundmetall zeigt. Hieraus wurde festgestellt, daß die praktische Frequenz im Fall von Aluminiumbasismetall 200 - 4 000 Hz beträgt. In diesem Bereich kann eine wirksame Antriebskraft erreicht werden, so daß dieser Bereich erwünscht ist. Im Fall von Eisenbasismetall ist ein Frequenzbereich von 1 Soo - 30 ooo Hz erwünscht.If in connection with the former method, iron cores for a primary coil and a surrounding magnetic circuit member are used in a linear motor it is possible to largely reach the magnetic saturation value. This can also be achieved if the size or scale of the magnetic Circle member is enlarged. A method can be considered a more effective means in which the primary coil and the material forming the magnetic circuit be brought as close as possible to the material to be welded. However All of these procedures are limited in practical terms, and it can only by such a method does not provide sufficient driving force. Therefore it is preferable to use the latter method (setting the frequency) in combination to take up. In connection with the relationship between the driving force and the Frequency has been hitherto according to the conventional theory of induction motors assumed that with the same current conditions a primary coil the driving force is not affected by the frequency. In the context of the present invention however, found the opposite. In detail were under the same current conditions of a primary electromagnet was made by applying three frequencies, namely a commercial frequency (50 Hz), a frequency of loo Hz and a frequency of 400 Hz. When using an aluminum sheet with a Thickness of 1 mm as the equivalent for the secondary coil was found to be gave the greatest driving force at the frequency of 400 Hz. When applying a Austenitic stainless steel sheet as an equivalent for the secondary coil was found that in the frequency range from So to 15,000 Hz a higher frequency to a larger one Driving force leads. It was found that between the frequency and the driving force has a direct proportional relationship when the frequency lies in a certain range. The above mentioned facts are illustrated by the figure 20 confirms the relationship between the coil driving force and the coil current frequency for aluminum and iron as the base metal. From this it was found that the practical frequency in the case of aluminum base metal is 200-4,000 Hz. In an effective driving force can be achieved in this area, so that this area is desirable. In the case of ferrous base metal, a frequency range of 1 Soo - 30,000 Hz desired.

Auf der obigen Feststellung basierend wurden zwei zweifach gewikkelte (two-wound) Luftkernspulen mit einem Innendurchmesser von 80 mm an Punkten unter einem Abstand von 15 mm von einer Schweißraupe angeordnet. Ein zweiphasiger Wechselstrom wurde den Spulen von einer Wechselstromquelle mit einer Frequenz von 15 KHz und einer Leistungsfähigkeit von 7 KVA zugeleitet. Unter diesen Bedingungen wurden Weicheisenbleche einer abgedeckten Elektrodenlichtbogenschweißung (covered electrcde arc welding) in der vertikalen Position unterworfen. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß zu der Spule weisendes geschmolzenes Metall in Richtung der Verschiebung des magnetischen Feldes entgegen der Schwerkraft bewegt wird. Ein Senken bzw. Absacken (sagging) der Schweißraupe konnte sicher verhindert werden.Based on the above finding, two were doubled (two-wound) air core coils with an inner diameter of 80 mm at points below a distance of 15 mm from a weld bead. A two-phase alternating current was powered by an AC power source at a frequency of 15 KHz and the coils a capacity of 7 KVA. Under these conditions became Soft iron sheets of a covered electrode arc weld (covered electrcde arc welding) in the vertical position. The result was that that to the coil facing molten metal in the direction of displacement of the magnetic field is moved against gravity. A sinking or sagging (sagging) of the weld bead could be safely prevented.

Im Falle eines Linearmotors wird die Antriebskraft durch eine Frequenz eines einem primären Elektromagneten bzw. einer elektromagnetischen Spule zugeleiteten Stroms beeinflußt, während die antreibende Kraft im Falle eines gewöhnlichen Induktionsmotors nicht durch eine solche Frequenz beeinflußt wird. Es wird angenommen, daß dieser Unterschied auf der Tatsache beruht, daß die primären und sekundären Kreise bei dem gewöhnlichen Induktionsmotor fest miteinander verbunden bzw. gekoppelt sind, während die se Kopplung beim Linearmotor sehr lose ist, oder daß bei dem Linearmotor die Leitfähigkeit des sekundären Leiters unzureichend ist.In the case of a linear motor, the driving force is given by a frequency one fed to a primary electromagnet or an electromagnetic coil Current affects, while the driving force in the case of an ordinary induction motor is not affected by such a frequency. It is believed that this Difference is due to the fact that the primary and secondary circles at are firmly connected or coupled to the ordinary induction motor, while this coupling is very loose in the linear motor, or that in the linear motor the conductivity of the secondary conductor is insufficient.

Es können verschiedene Verfahren zum Erzeugen eines wandernden magnetischen Feldes aufgegriffen werden, um eine einseitig gerichtete Kraft auf ein geschmolzenes Metall oder dergleichen auszuüben. Im allgemeinen kann am leichtesten ein Verfahren praktiziert werden, bei dem ein mehrphasiger Wechselstrom einer Spule zugeführt wird. Zusätzlich kann ein Verfahren aufgegriffen werden, bei dem ein Permanentmagnet oder ein Gleichstrom- oder Wechselstromelektromagnet mit hoher Geschwindigkeit gedreht oder linear verschoben wird.There can be several methods of creating a wandering magnetic To be applied to a unidirectional force on a molten field To exercise metal or the like. In general, the easiest method can be can be practiced in which a multi-phase alternating current is supplied to a coil will. In addition, a method can be adopted in which a permanent magnet or a DC or AC solenoid rotated at high speed or is shifted linearly.

Die Wirkungsrichtung dieses wandernden magnetischen Feldes kann geeignet gewählt werden, und zwar in Abhängigkeit von der erwünschten Richtung einer zu erzeugenden Kraft. Beispielsweise kann die Wirkungsrichtung des wandernden magnetischen Feldes linear, kreisförmig, bogenförmig und teilweise elliptisch oder zusammengesetzt sein (beispielsweise eine Zusammensetzung aus-der Schweißrichtung und einer hierzu rechtwinkligen Richtung). Wenn eine solche Einstellung der Richtung des wandernden magnetischen Feldes in geeigneter Weise mit Mitteln zum Vergrößern oder Verkleinern eines Erregungsstroms oder zum Ändern der Wirkungsrichtung kombiniert wird, ist ein Halten eines geschmolzenen Metallbades in der Schweißzone oder eine Steuerung der Form des Bades in passender Weise durchführbar.The direction of action of this wandering magnetic field can be suitable can be selected, depending on the desired direction of a to be generated Force. For example, the direction of action of the moving magnetic field linear, circular, arcuate and partially elliptical or compound (For example, a combination of the welding direction and one at right angles to it Direction). if such an adjustment of the direction of the migratory magnetic field in a suitable manner with means for enlarging or reducing an excitation current or to change the direction of action is maintaining a molten metal bath in the weld zone or control the shape of the bath in a suitable manner.

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur beim ummantelten Elektrode denlichtbogenschweißen angewendet werden, wie es in nachfolgenden Beispielen wiedergegeben ist, sondern auch bei anderen Schweißen fahren eingesetzt werden, beispielsweise beim verdeckten Lichtbogenschweißen, beim Schutzgaslichtbogenschweißen, beim Schweißen ohne Gas, beim TIG-Schweißen, beim Plasmaschweißen, beim Plasma-Lichtbogenschweißen, beim Elektronenstrahlschweißen, beim Lichtschweißen und beim Laserschweißen. Beim Elektroschlacke- oder Elektrogasschweißen wird gewöhnlich eine Kupfer- oder Graphitplatte als ein leckverhinderndes Unterlagematerial benutzt. Bei der vorliegenden Erfindung verhindert jedoch ein solches Unterlagematerial, daß das wandernde magnetische Feld am geschmolzenen Metallbad ankommt. Dementsprechend ist es bevorzugt, daß ein nichtleitendes hitzebeständiges Material als ein derartiges Unterlagematerial benutzt wird.The present invention can not only apply to the covered electrode arc welding can be used, as shown in the following examples is, but can also be used in other welding drives, for example in concealed arc welding, gas shielded arc welding, in welding without gas, with TIG welding, with plasma welding, with plasma arc welding, in electron beam welding, light welding and laser welding. At the Electro-slag or electro-gas welding will usually use a copper or graphite plate used as a leak preventing backing material. In the present invention however, such a backing material prevents the traveling magnetic field arrives at the molten metal bath. Accordingly, it is preferred that a non-conductive heat-resistant material is used as such a backing material.

Nach der vorliegenden Erfindung zu schweißende Materialien sollten elektrisch leitend sein, wobei die angestrebten Wirkungen der vorliegenden Erfindung bei magnetischen oder nicht magnetischen Materialien erreicht werden können. Mit anderen Worten ist die vorliegende Erfindung beim Schweißen im wesentlichen aller Metalle und Legierungen anwendbar, beispielsweise von reinem Eisen, Weichstählen, niedrig legierten Stählen, hochlegierten Stählen wie Edelstählen, Kupfer, Aluminium und Nickel.Materials to be welded according to the present invention should be electrically conductive, with the intended effects of the present invention can be achieved with magnetic or non-magnetic materials. With In other words, when it comes to welding, the present invention is essentially all Metals and alloys can be used, for example pure iron, mild steels, low alloy steels, high alloy steels such as stainless steels, copper, aluminum and nickel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Aufbringen eines mehrphasigen magnetischen Wechselstromfeldes auf eine Schweißzone durch Anwenden eines Linearmotors eine Antriebskraft auf eine Schweißraupe ausgeübt werden, und zwar in einer erwünschten Richtung über einen relativ breiten Bereich. Obwohl diese antreibende Kraft eine Stärke hat, die diejenige der Schwerkraft überwinden kann,führt sie nicht zu einem Erschüttern oder einer Vibration im metallischen Schmelzbad, und es wird eine große Menge der Schmelze in einer erwünschten Form in der Schweißzone gehalten.According to the present invention, by applying a multiphase AC magnetic field on a welding zone by applying a linear motor a driving force can be applied to a weld bead at a desired rate Direction over a relatively wide area. Although this driving force has a strength that gravity can overcome, it does not lead to a shock or vibration in the metallic weld pool, and it becomes a large amount of melt held in a desired shape in the weld zone.

Es wird angenommen, daß dieser Vorteil auf der Tatsache beruht, daß die antreibende Kraft keine Pulsationen nachteiliger Frequenzkomponenten hat, wie sie durch ein Blasen von Gasen begründet werden, und daß die Antriebskraft in dem geschmolzenen Material selbst erzeugt wird (es kann nicht vermieden werden, daß gewisse Pulsationen der Antriebskraft durch Ungleichförmigkeiten in dem magnetischen Kreis begründet werden, doch im allgemeinen sind die Frequenzen solcher Pulsationen wesentlich kürzer bzw. kleiner als die Vibrationsfrequenz des metallischen Schmelzbades).It is believed that this advantage is due to the fact that the driving force has no pulsations of adverse frequency components, such as they are caused by a blowing of gases, and that the driving force in the molten material itself is generated (it cannot be avoided that certain pulsations of the driving force due to irregularities in the magnetic Circle, but in general the frequencies are such pulsations significantly shorter or smaller than the vibration frequency of the metallic weld pool).

Wenn dementsprechend die obige Antriebskraft auf das geschmolzene Metallbad einwirkt und die Intensität sowie Richtung der Antriebs kraft in passender Weise gesteuert werden, um in verschiedenen Positionen zu schweißen, wie beim Vertikal- und Horizontal-Schweißen, können das geschmolzene Metallbad an einer vorbestimmten Position der Schwei~zone gehalten und der Schweißvorgang ohne ein Auftreten einer Durchsackerscheinung (sagging) oder dergleichen wirksam sowie bequem durchgeführt werden. Wenn ferner die antreibende Kraft von der Rückseite einwirkt, ist auch ohne Verwendung eines Unterlagestreifens ein einseitiges Schweißen möglich. Auch beim Schweißen von oben können eine erwünschte Form des metallischen Schmelzbades aufrechterhalten und ein Vorhergehen desselben vermieden werden, wodurch ein ausreichender Einbrand und eine gute Verschmelzung sichergestellt werden können und eine dem Pendeleffekt (weaving effect) entsprechende Wirkung erzielbar ist. In jedem Fall ist zu erwarten, daß nach der vorliegenden Erfindung die Schweißwirksamkeit bedeutend verbessert werden kann. Darüberhinaus lassen sich die vorstehenden Wirkungen in vorteilhafter Weise unabhängig von den Schweißpositionen und -verfahren erzielen, wenn eine Schweißvorrichtung mit einem Schweißbrenner und einem Schweißwagen, in dem eine Vorrichtung zum Erzeugen eines wandernden bzw. beweglichen magnetischen Feldes so angeordnet ist, daß das Feld ein geschmolzenes Metallbad einer Schweißzone durchquert, zum Durchführen des obigen Schweißverfahrens nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird.Accordingly, when the above driving force is applied to the molten Metal bath acts and the intensity and direction of the driving force in matching Way to weld in different positions, such as vertical and horizontal welding, the molten metal bath can be at a predetermined The position of the welding zone is held and the welding process without an occurrence Sagging or the like can be performed effectively and conveniently will. Furthermore, if the driving force is applied from the rear, it is also without One-sided welding is possible using an underlay strip. Also at Top welding can maintain a desired shape of the molten metal pool and avoiding the precedence thereof, thereby ensuring sufficient penetration and good fusion can be ensured and one of the pendulum effect (weaving effect) corresponding effect can be achieved. In any case, it is to be expected that according to the present invention, the welding efficiency improves significantly can be. In addition, the above effects can be made more advantageous Way regardless of the welding positions and methods when using a welding device with a welding torch and a welding carriage in which a device for generating a wandering or moving magnetic field is arranged so that the Field a molten metal bath crosses a welding zone, used to carry out the above welding method according to the present invention will.

Es warden nunmehr spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die folgenden Beispiele detailliert beschrieben. Bei jeder Ausführungsform werden zwei Spulen angewendet. Wie es in den Figuren 1a und 1b dargestellt ist, wird ein Paar von Antriebsspulen 5 benutzt, die jeweils einen Hauptspulenteil 5.1, Antriebsspulenanschlüsse 5.2 und eine Hilfsspule 5.3 zum Verhindern einer Induktionskopplung aufweisen. Diesem Paar von Antriebsspulen 5 wird durch einen Transistorwechselrichter ein zweiphasiger Wechselstrom mit einer Frequenz von 15 KHz und einer Kapazität von 7 KVA zugeführt. Gemäß Figur 1 sind die Antriebsspulen so angeordnet, daß ihre Zentren gegenseitig um eine Distanz versetzt sind, die dem Radius der Spulen entspricht. Die Antriebsspulen haben einen Innendurchmesser von 80 mm und stellen jeweils eine zweifach gewundene wassergekühlte Spule dar. Eine be schichtete Lichtbogenschweißstange md ein automatischer Schweißkopf werden in einem von den zwei Spulen bestimmten Raum eingesetzt, und das Schweißen erfolgt in diesem Zustand. Jede der antreibenden Spulen 5 hat einen Hilfsspulenteil 5.3 zum Verhindern einer Induktionskopplung der zwei Spulen. Parallel zu diesen Spulen sind Kondensatoren angeordnet, die zu einer Resonanz mit der Frequenz der Energiequelle führen, so daß die Antriebsleistung reduziert wird.There are now specific embodiments of the present invention with reference to the following examples. In every embodiment two coils are used. As shown in Figures 1a and 1b, a pair of drive coils 5 is used, each having a main coil part 5.1, Drive coil connections 5.2 and an auxiliary coil 5.3 to prevent induction coupling exhibit. This pair of drive coils 5 is powered by a transistor inverter a two-phase alternating current with a frequency of 15 KHz and a capacitance supplied by 7 KVA. According to Figure 1, the drive coils are arranged so that their Centers are mutually offset by a distance corresponding to the radius of the coils. The drive coils have an inside diameter of 80 mm and each provide one double-wound water-cooled coil. A coated arc welding rod md an automatic welding head are determined in one of the two coils Space is inserted, and the welding is carried out in this state. Each of the driving forces Coils 5 has an auxiliary coil part 5.3 to prevent induction coupling of the two coils. In parallel with these coils capacitors are arranged, which lead to a Resonance with the frequency of the energy source lead, so that the drive power is reduced.

Beispiel 1 Die treibende Spule 5 ist so wie in Figur 2 dargestellt angeordnet. Unter nachfolgend beschriebenen Bedingungen und unter Verwen dung einer ummantelten Elektrode wird ein Vertikal-Aufwärts-Lichtbogenschweißen durchgeführt, während ein Basis- bzw. Grundmetall mit einer konstanten Geschwindigkeit nach unten verschoben und die Positionen des Schweißbogens sowie der Antriebsspule fixiert werden. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatte mit einer Dicke von 12 mm Schweißdraht: fluxbeschichtete Elektrode mit einem Durchmesser von 4,o mm Schweißstrom: 16o A, Wechselstrom C5o Hz) Elektrodenhandhabung: gerade Bewegung an der Platte Position der Antriebsspulen: 15 mm iber dem Grundmetall An die Antriebsspule angelegte Spanfljnrr: loo V (Spitzen-Spitzen-Wert, nachfolgend als 'P-P'-Wert bezeichnet) Es ergeben sich folgende Schweißresultate: Bei einer Verschiebungsgeschwindigkeit des Grundmetalls von 15 cm/min kann eine durchgehende Schweißraupe in stabiler Weise erzielt werden. Wenn der Schweißvorgang ohne elektrische Versorgung der Antriebsspule durchgeführt wird, ergibt sich ein Durchsacken des geschmolzenen Metalls bei einem Schweißstrom von 160 A, und es kann keine durchgehende Schweißraupe in stabiler Weise erhalten werden. Example 1 The driving coil 5 is as shown in FIG arranged. Under the conditions described below and using a sheathed electrode, vertical upward arc welding is carried out, while a base metal is going down at a constant rate moved and the positions of the welding arc and the drive coil fixed will. The following welding conditions apply: Base metal: mild steel plate with a thickness of 12 mm welding wire: flux-coated electrode with a diameter of 4.o mm welding current: 16o A, alternating current C5o Hz) Electrode handling: straight movement on the plate. Position of the drive coils: 15 mm above the base metal Span size applied to the drive coil: loo V (peak-to-peak value, hereinafter referred to as 'P-P' value) The following welding results are obtained: With a Displacement speed of the base metal of 15 cm / min can be a continuous Welding bead can be achieved in a stable manner. If the welding process without electrical Supply of the drive coil is carried out, the result is a sagging of the molten metal at a welding current of 160 A, and there can be no continuous Welding bead can be stably obtained.

Beispiel 2 Die Antriebsspule ist wie in Figur 3 dargestellt, und es wird ein Überkopfschweißen durchgeführt. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatte mit einer Dicke von 12 mm Schweißdraht: derselbe wie in Beispiel 1 Schweißstrom: 130 A, Wechselstrom (50 Hz) Elektrodenmanipulation: gerade Bewegung an der Platte, Überkopfposition Position der Antriebsspule: 15 mm unter der Oberfläche des Grund metalls Richtung des wandernden magnetischen Feldes: dieselbe wie die Schweißrichtung An die Antriebsspule angelegte Spannung: loo V (p-p-Wert) Es liegen folgende Schweißergebnisse vor: Es kann eine gute Schweißraupe bei einer Grundmetallverschiebungsgeschwindigkeit von 20 cm/min erreicht werden. Wenn die Energieversorgung der Antriebsspule unterbrochen wird, ergibt sich ein Durchsacken bezüglich des metallischen Schmelzbades, und der Schweißvorgang kann nicht in stabiler Weise erfolgen. Example 2 The drive coil is as shown in Figure 3, and overhead welding is performed. The welding conditions are as follows before: base metal: mild steel plate with a thickness of 12 mm welding wire: the same as in example 1 welding current: 130 A, alternating current (50 Hz) electrode manipulation: straight movement on the plate, overhead position. Position of the drive spool: 15 mm under the surface of the base metal direction of the moving magnetic field: same as the welding direction. Voltage applied to the drive coil: loo V (p-p value) The following welding results are available: A good weld bead can be used can be achieved at a base metal displacement rate of 20 cm / min. If the power supply to the drive coil is interrupted, a Sagging in relation to the metallic weld pool, and the welding process can cannot be done in a stable manner.

Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, daß sich die Wirkung des wandernden magnetischen Feldes in der folgenden Weise errei-+) angeordnet chen läßt: Wenn beim Wachsen des metallischen Schmelzbades und bei einer Mengenzunahme des geschmolzenen Metalls Tropfen desselben in die Nähe der Antriebsspule kommen, kann das geschmolzene Metall wegen der abrupten Zunahme der linearen Antriebskraft nicht durchsacken, und es wird vielmehr zu dem Schmelzbad zurückgeführt. Dementsprechend entsteht praktisch kein Durchsacken.In this embodiment, it is believed that the effect of the wandering magnetic field in the following way errei- +) arranged chen leaves: If during the growth of the metallic weld pool and an increase in quantity drops of the molten metal come near the drive coil, can the molten metal because of the abrupt increase in the linear driving force does not sag, and rather it is returned to the weld pool. Accordingly there is practically no sagging.

Beispiel 3 Die Lagebeziehung zwischen der Schweißzone und der treibenden bzw. Example 3 The positional relationship between the welding zone and the driving zone respectively.

Antriebsspule wird wie in Beispiel 1 eingestellt, und es wird nur die Schweißposition geändert, wie es in Figur 4 dargestellt ist.Drive coil is set as in Example 1, and it just gets changed the welding position as shown in FIG.

In diesem Zustand wird ein Vertikal-Abwärts-Schweißen durchgeführt. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatte mit einer Dicke von 6 mm Schweißdraht: derselbe wie in Beispiel 1 Schweißstrom: 160 A, Wechselstrom (50 Hz) Elektrodenmanipulation: gerade Bewegung an der Platte, vertikale Abwärtsposition Position der Antriebsspule: 15 mm über dem Grundmetall die Antriebsspule angelegte Spannung: loo V (p-p-Wert) Es ergeben sich folgende Schweißresultate: Es wird eine gute Schweißraupe bei einer Verschiebungsgeschwindigkeit des Grundmetalls von 25 cm/min erreicht. Wenn die Spule nicht erregt wird, kann wegen des Durchsackens des metallischen Schmelzbades keine gute Schweißraupe erzielt werden.In this state, vertical down welding is performed. The following welding conditions apply: Base metal: Mild steel plate with a Thickness of 6 mm welding wire: same as in Example 1 Welding current: 160 A, alternating current (50 Hz) Electrode manipulation: straight movement on the plate, vertical downward position Position of the drive coil: 15 mm above the base metal where the drive coil is placed Voltage: loo V (p-p value) The following welding results are obtained: There is a good weld bead with a displacement speed of the base metal of 25 cm / min reached. If the coil is not energized, sagging of the metallic weld pool no good weld bead can be achieved.

Beispiel 4 Der Schweißvorgang wird in einer horizontalen Position durchgeührt,wie es in Figur 5 dargestellt ist. Es wird kein Unterlagestreifen benutzt, und die Antriebsspule ist an der Rückseite angeordnet. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatts mit einer Dicke von 9 mm, die V-förmig stumpf aneinanderstoßen (der Nutenwinkel der unteren Platte beträgt Null; der Nutenwinkel der oberen Platte beträgt 450; der Nutenspalt beträgt 2 mm) Schweißdraht: derselbe wie in Beispiel 1 Schweißstrom: 160 A, Wechselstrom (50 Hz) Elektrodenmanipulation: horizontale gerade Bewegung,Wurzeldurchgang (root pass) Position der Antriebsspule: 1o mm von der Rückseite des Grundmetalls An die Antriebsspule angelegte Spannung: 25 V (p-p-Wert) Es ergeben sich folgende Schweißresultate: Bei einer sorgfältigen Durchführung ist ein Uranami-Schweißen nicht unmöglich, auch wenn die Antriebsspule nicht erregt wird. Example 4 The welding process is carried out in a horizontal position carried out as shown in FIG. No underlay strip is used, and the drive coil is arranged at the rear. The welding conditions are as follows before: Base metal: mild steel plates with a thickness of 9 mm, the V-shaped butt abut each other (the groove angle of the lower plate is zero; the groove angle the top plate is 450; the groove gap is 2 mm) Welding wire: the same as in example 1 welding current: 160 A, alternating current (50 Hz) Electrode manipulation: horizontal straight movement, root pass Position of the drive coil: 10 mm from the back of the base metal Voltage applied to the drive coil: 25 V (p-p value) The following welding results are obtained: With a careful Performing a Uranami welding is not impossible, even if the drive coil is not aroused.

Bei einer Erregung derselben kann jedoch ein Durchsacken der hinteren Raupe (back bead) sicher vermieden werden, und es läßt sich in einfacher Weise eine gleichförmige Raupe mit einem guten Erscheinungsbild erzielen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein Anwenden der vorliegenden Erfindung zum Bilden einer hinteren bzw. Rückraupe (back bead) durch ein Einseitenschweißen. Die vorliegende Erfindung kann in ähnlicher Weise auch zum Bilden einer vorderen bzw. Frontraupe durch horizontales Schweißen eingesetzt werden. Ferner kann ein ähnliches Ergebnis auch im Falle einer horizontalen Kehlschweißung erreicht werden. Wenn beispielsweise im letztgenannten Fall das wandernde magnetische Feld dazu veran-0 laßt wird, in einer gegenüber der horizontalen Ebene um 45 geneigten Richtung zu wirken, wird ein Durchsacken des geschmolzenen Metalls sowie der Schlacke durch eine aufwärtsgerichtete Komponente des magnetischen Feldes verhindert, und das Erscheinungsbild des Schweißmetalls kann verbessert werden. Wenn es nicht um eine Verbesserung des Erscheinungsbildes geht, können der Schweiß strom vergrößert und die Betriebs leistungsfähigkeit verbessert werden.If the same is excited, however, the posterior one may sag Caterpillar (back bead) can be safely avoided, and it can easily be a achieve uniform bead with a good appearance. In this embodiment there is application of the present invention to forming a rear caterpillar (back bead) by one-sided welding. The present invention can be similar Way also to form a front or front bead by horizontal welding can be used. Furthermore, a similar result can also be obtained in the case of a horizontal Fillet welding can be achieved. If, for example, in the latter case the wandering magnetic field is caused in a plane opposite to the horizontal to act 45 inclined direction, sagging of the molten metal becomes and the slag by an upward component of the magnetic field prevented, and the appearance of the weld metal can be improved. If it's not about improving your appearance, sweat can power can be increased and operating efficiency improved.

Beispiel 5 Die Antriebsspule ist wie in Figur 3 angeordnet, und es wird in diesem Zustand ein Schweißen von oben durchgeführt. Die Schweißbedingungen sind dieselben wie in Beispiel 3 mit Ausnahme der Manipulation der Elektrode (gerade Bewegung an der Platte für das von oben erfolgende Schweißen). Example 5 The drive coil is arranged as in Figure 3, and it welding is performed from above in this state. The welding conditions are the same as in Example 3 with the exception of the manipulation of the electrode (straight Movement on the plate for welding from above).

Schweißergebnisse: Ein 'Vorhergehen' des geschmolzenen Materials, was leicht bei einer niedrigen Schweißgeschwindigkeit erfolgt, kann vollständig vermieden werden. Ein Ausbilden von Fehlstellen infolge einer mangelhaften Schmelzung läßt sich sicher verhindern Beispiel 6 Es wird ein Schweißen von oben (flat welding) durchgeführt, wie es in Figur 6a dargestellt ist, um den Pendeleffekt (weaving effect) zu bekräftigen. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatte mit einer Dicke von 12 mm Schweißdraht: derselbe wie in Beispiel 1 Schweißstrom: 160 A, Wechselstrom (50 Hz) Manipulation der Elektrode: gerade Bewegung an der Platte Position der Antriebsspule: 15 mm über dem Grundmetall Verschiebungsrichtung des magnetischen Feldes: rechtwinklig zur Schweißrichtung, jedoch parallel zur Plattenfläche; Umkehrung mit einer Frequenz bzw. Häufigkeit von 1/Sekunde An die Antriebsspule angelegte Spannung: 20 V (p-p-Wert) Es ergeben sich folgende Schweißresultate: Wenn der Schweißvorgang bei einer Schweißgeschwindigkeit von 25 cm/min manuell durchgeführt wird, betragen die Raupenbreite 11 mm sowie die Einbrandtiefe 1,5 mm, sofern kein wanderndes magnetisches Feld erzeugt wird. Wenn jedoch ein magnetisches Verschiebungsfeld erzeugt wird, betragen die Raupenbreite 16 mm und die Einbrandtiefe 1,1 mm. Somit ist bestätigt, daß der Pendeleffekt (weaving effect) erreicht werden kann.Welding results: a 'precedence' of the molten material, what is easily done at a low welding speed can completely be avoided. Formation of imperfections as a result of a defective Melting can be reliably prevented. Example 6 There is welding from above (flat welding) carried out, as shown in Figure 6a, to the pendulum effect (weaving effect). The following welding conditions apply: Base metal: Mild steel plate with a thickness of 12 mm. Welding wire: the same as in the example 1 welding current: 160 A, alternating current (50 Hz) Manipulation of the electrode: straight movement on the plate position of the drive coil: 15 mm above the base metal of the magnetic field: perpendicular to the welding direction, but parallel to the plate surface; Inversion with a frequency or frequency of 1 / second To the drive coil applied voltage: 20 V (p-p value) The following welding results are obtained: If the welding process is carried out manually at a welding speed of 25 cm / min the bead width is 11 mm and the penetration depth 1.5 mm, if none wandering magnetic field is generated. However, if a magnetic displacement field is generated, the bead width is 16 mm and the penetration depth 1.1 mm. Consequently it is confirmed that the weaving effect can be achieved.

Beispiel 7 Die Antriebsspule 5 aus Figur 1 wird so angeordnet, daß sie eine Lagebeziehung wie in Figur 6b zu dem zu schweißenden Material einnimmt. Die Positionen der Schweißdüse 4 und der Antriebsspule 5 sind fixiert, und es wird ein schnelles bzw. Hochgeschwindigkeitsschweißen von oben entsprechend dem Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren durchgeführt, während das zu schweißende Materia 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit horizontal nach links (Figur 6b) bewegt wird. Es liegen folgende Schweißbedingungen vor: Grundmetall: Weichstahlplatte mit einer Dicke von 12 mm Schweißdraht: Draht für ein MIGrSchweißen mit einem Durchmesser von 1,6 mm Schweißspannung und -strom: 34 V, Soo A (Gleichstrom, umgekehrte Polarität) Schutzgas: 80 % Ar + 20 % °2 (25 1/min) Manipulation der Elektrode: gerade Bewegung an der Platte An die Antriebsspule angelegte Spannung: So V (p-p-Wert) Es ergeben sich folgende Schweißresultate: Bei einer Plattenverschiebungsgeschwindigkeit von 5 m/min kann eine gleichförmige durchgehende Schweißraupe in stabiler Weise erzielt werden. Das Erscheinungsbild und der Querschnitt der so erzielten Raupe sind entsprechend in den Figuren 14 und 15 dargestellt. In den Figuren 16 und 17 sind das Erscheinungsbild und der Querschnitt einer Raupe dargestellt, die erzielt wird, wenn die Energiezufuhr zur Antriebsspule während des Schweißens unterbrochen wird. Wie es aus den Figuren 16 und 17 für den Fall einer nicht erregten Antriebsspule ersichtlich ist, ist die Schweißraupenbreite klein, wird eine Welligkeit (humping) begründet und ist ferner das Ausbilden von Blasenhohlräumen sichtbar. Example 7 The drive coil 5 from Figure 1 is arranged so that it assumes a positional relationship as in Figure 6b to the material to be welded. The positions of the welding nozzle 4 and the drive coil 5 are fixed, and it will a fast or high-speed welding from above according to the gas-shielded arc welding process performed while the material to be welded 1 at a constant speed is moved horizontally to the left (Figure 6b). The welding conditions are as follows before: base metal: mild steel plate with a thickness of 12 mm welding wire: wire for MIG welding with a diameter of 1.6 mm welding voltage and current: 34 V, Soo A (direct current, reverse polarity) Shielding gas: 80% Ar + 20% ° 2 (25 1 / min) Manipulation of the electrode: straight movement on the plate Voltage applied to the drive coil: So V (p-p value) The following result Welding results: With a plate displacement speed of 5 m / min a uniform continuous weld bead can be achieved in a stable manner. That The appearance and the cross-section of the bead obtained in this way are correspondingly shown in Figures 14 and 15 shown. Figures 16 and 17 show the appearance and the cross-section of a caterpillar is shown, which is achieved when the energization to the drive coil is interrupted during welding. As it is from the figures 16 and 17 can be seen for the case of a non-excited drive coil, is the Welding bead width is small, a waviness (humping) is justified and is furthermore the formation of bladder cavities is visible.

Im Fall von llorizontal-#Vertikal-,Aufwärts-, von oben erfolgenden, Überkopf- und Korizontal-Kehl-Schweißungen wie in den Figuren 7, 8, 9, 1o und 13 sowie in den vorstehenden Beispielen kann die Form des metallischen Schmelzbades von der Elektrodenseite durch das wandernde magnetische Feld gesteuert werden, das von der in Figur 1 dargestellten Antriebsspule 5 erzeugt wird. Ferner kann die Form des metallischen Schmelzbades auch von der Rückseite des zu schweißenden Materials durch das wandernde bzw. sich verschiebende magnetische Feld gesteuert werden.In the case of horizontal # vertical, upward, from above, Overhead and horizontal fillet welds as in Figures 7, 8, 9, 10 and 13 as well as in the above examples, the shape of the metallic melt pool controlled from the electrode side by the moving magnetic field, the is generated by the drive coil 5 shown in FIG. Furthermore, the shape of the metallic weld pool also from the back of the material to be welded controlled by the moving or shifting magnetic field.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist es ersichtlich, daß nach der vorliegenden Erfindung durch neue und sehr einfache Mittel, nämlich durch Anlegen einer elektromagnetischen treibenden Kraft eines wandernden bzw. beweglichen magnetischen Feldes an ein metallisches Schmelzbad, die Form des Bades passend und sicher sowie leicht gesteuert werden kann. Die bei herkömmlichen Verfahren vorliegende Beschränkung bezüglich der Schweißgeschwindigkeit kann eliminiert werden, und die Schweißgeschwindigkeit läßt sich auf einen Wert erhöhen, der zumindest doppelt so groß wie die mit den herkömmlichen Verfahren erreichbare maximale Schweißgeschwindigkeit ist. Ferner kann das Auftreten von Schweißfehlern, die durch eine Instabilität der Form des metallischen Schmelzbades begründet werden, vollständig vermieden werden. Es läßt sich auf sichere Weise ein qualitativ gutes Schweißgut erzielen.From the above explanations it can be seen that after the present invention by new and very simple means, namely by applying an electromagnetic driving force of a moving or moving magnetic Field to a metallic weld pool, the shape of the pool is suitable and safe as well can be easily controlled. The limitation in conventional methods with respect to the welding speed can be eliminated, and the welding speed can be increased to a value that is at least twice as large as that with the is the maximum welding speed that can be achieved using conventional methods. Further can cause welding defects that by an instability the shape of the metallic weld pool can be completely avoided. A good quality weld metal can be achieved in a safe manner.

Bei den vorstehenden Schweißverfahren kommt es jedoch manchmal vor, daß eine ungewollte Änderung bezüglich der Form der Schweißraupe auftritt, und in manchen Fällen treten Störungen wie ein Abfallen des geschmolzenen Metalls von der Schweißfugeauf, so daß keine gleichförmige Schweißraupe erzielt werden kann. Wenn beispielsweise im Fall des oben erwähnten schnellen Schweißens von oben (flat high-speed welding) ein mit einem Durchgang erfolgender Schweißvorgang (one-pass welding) an Weichstahlplatten mit einer Dicke von 12 mm durchgeführt wird, die mit einem Schweißfugenspalt von o,5 mm I-förmig stumpf aneinanderstoßen, wird die Form der Schweißraupe oft geändert, und die Qualität der sich ergebenden Raupe ist schlechter als diejenige einer auf einer flachen bzw. ebenen Platte mit derselben Dicke gebildeten Raupe (Schweißraupe auf der Platte).However, with the above welding processes it sometimes happens that there is an unwanted change in the shape of the weld bead, and in In some cases, troubles such as the molten metal falling off occur Weld seam so that a uniform weld bead cannot be obtained. if for example in the case of the above-mentioned rapid welding from above (flat high-speed welding) a one-pass welding process Mild steel plates with a thickness of 12 mm is carried out with a weld joint gap 0.5 mm butt butt against each other in an I-shape, the shape of the weld bead often becomes changed, and the quality of the resulting caterpillar is inferior to that a bead formed on a flat plate of the same thickness (Weld bead on the plate).

Somit wurden Untersuchungsarbeiten im Hinblick auf die Lösung der vorstehenden Probleme bezüglich der Schweißverfahren durchgeführt, und zwar unter Verwendung eines veränderbaren bzw. wandernden magnetischen Feldes oder hochfrequenten Magnetfeldes und durch Entwickeln eines Verfahrens, mit dem sich der Schweißzustand stabilisieren läßt und gleichförmige Schweißraupen sichergestellt werden können. Es wurde festgestellt, daß die Schweißergebnisse stark von den gegenseitigen Heftungspositionen (tacking positions) der zu schweißenden Materialien abhängen. Im einzelnen wurden folgende Tatsachen festgestellt: (1) Wenn beispielsweise im Fall des Schweißens einer I-förmigen Schweißnut bzw. -fuge die Rückseiten mit einem Abstand geheftet (tacked) werden, der größer als der Abstand zwischen den N- und S-Polen der Magnetfelderzeugungsvorrichtung ist, sich im Vergleich mit der Form der Schweißraupe auf der Platte (siehe oben) eine unregelmäßige Schweißraupenform ergibt, wenn nicht die Intensität des Magnetfeldes verdoppelt oder verdreifacht wird.Thus, research work with a view to solving the above problems related to the welding process carried out, namely under Use of a changeable or moving magnetic field or high frequency Magnetic field and by developing a method by which the state of welding Can stabilize and uniform weld beads can be ensured. It was found that the welding results greatly depend on the mutual tacking positions (tacking positions) depend on the materials to be welded. In detail were found the following facts: (1) When, for example, in the case of welding an I-shaped weld groove or joint, the backs are tacked with a gap (tacked) that is greater than the distance between the N and S poles of the magnetic field generating device compared to the shape of the weld bead on the plate (see above) results in an irregular weld bead shape, if not the intensity of the magnetic field doubled or tripled.

(2) Wenn die Intensität des Magnetfeldes verstärkt wird, erfolgt vielfach ein Herausfallen des geschmolzenen Metalls aus dem Schmelzbad, und es entsteht der Nachteil, daß es nicht möglich ist, das metallische Schmelzbad aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise eine Schweißraupe mit einer Dicke von etwa 2 auf einem zu schweißenden Material ausgebildet wird, das eine Plattendicke von 12 mm hat, wird ein Durchsacken des geschmol zenen Metalls von einem Schweißfugenspalt von o,5 mm begründet, und es kann keine gleichförmige Schweißraupe gebildet werden. Diese Erscheinung kann nicht mit dem bisherigen Verständnis der Schweißtechnik erklärt werden.(2) When the intensity of the magnetic field is increased, it happens multiple times a falling out of the molten metal from the weld pool, and the result is the Disadvantage that it is not possible to maintain the metallic weld pool. For example, if a weld bead with a thickness of about 2 on one to be welded Material that has a plate thickness of 12 mm becomes sagging of the molten metal from a weld joint gap of 0.5 mm, and a uniform weld bead cannot be formed. This appearance can cannot be explained with the previous understanding of welding technology.

(3) Wenn der Heftungsabstand der Rückseiten gleich oder kleiner als der Abstand zwischen den Polen ist, kann eine Schweißraupe mit im wesentlichen demselben Erscheinungsbild wie dasjenige der Raupe auf der Platte (siehe oben) erzielt werden, und zwar bei weitgehend derselben Intensität des Magnetfeldes.(3) When the back stitching distance is equal to or less than is the distance between the poles, a weld bead can be made with essentially the same Appearance like that of the caterpillar on the plate (see above) can be achieved, and with largely the same intensity of the magnetic field.

Ein Herausfallen des geschmolzenen Metalls kann vermieden werden. The molten metal can be prevented from falling out.

(4) Auch wenn die zu schweißenden Materialien durch ein eingelegtes isolierendes Material in den obigen Fällen (1) und (2) verstärkt sind, kann keine Wirkung erreicht werden.(4) Even if the materials to be welded are inserted through a insulating material in the above cases (1) and (2) are reinforced, can not Effect can be achieved.

Aufgrund der vorstehenden Tatsachen kann festgestellt werden, daß eine Ungleichförmigkeit der Schweißraupe und ein Herausfallen des geschmolzenen Metalls auf den folgenden Gründen beruhen.Based on the above facts, it can be determined that unevenness of the weld bead and falling out of the molten one Metal based on the following reasons.

Wenn zu schweißende Materialien einer Stumpfschweißung im ungehefteten Zustand (non-tacked state) unterworfen werden, sind geschweißte Bereiche nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch verbunden, während ungeschweißte Bereiche durch die Schweißfuge getrennt sind. Da kein elektrischer Strom die Schweißfuge durchqueren kann, sind die zu verschweißenden Materialien in solchen ungeschweißten Bereichen elektrisch isoliert. Wie es beispielsweise in Figur 18 dargestellt ist, wird eine von zu verschweißenden Materialien 1 gebildete Schweißfuge 14 in der durch einen Pfeil A dargestellten Richtung geschweißt. Es sei angenommen, daß eine Schweißraupe 2 bis zu einem Punkt W gebildet ist, daß sich eine Hauptschweißungswärmequelle (nicht dargestellt) gerade über dem Punkt W befindet und daß ein Wechselstrom einer Magnetfelderzeugungsspule 15 (nur der Umfang derselben ist gestrichelt dargestellt), die über den zu schweißenden Materialien 1 unter einem kleinen Abstand angeordnet ist, zugeführt wird. In den Materialien 1, die schließende Leiter darstellen, sollte infolge der Magnetfelderzeugungsspule 15 ein Wirbelstrom erzeugt werden und unter Bildung einer Schleife mit derselben Form wie diejenige der Spule 15 fließen. Da sich jedoch die Schweißfuge 14 vor der Hauptschweißungswärmequelle (Punkt W) befindet, kann der Wirbelstrom nicht durch diesen Bereich verlaufen, so daß er unter Bildung einer Schleife fließt, wie sie durch eine Pfeillinie 16 dargestellt ist. Deshalb ergibt sich eine örtliche Konzentration des elektrischen Stroms am Kopfende der Schweißraupe (Punkt W). Wenn der in der Spule fließende Wechselstrom hochfrequent ist, wird diese örtliche Konzentration des elektrischen Stroms durch den Skineffekt verstärkt. Durch eine solche örtliche Konzentration des elektrischen Stroms wird am Kopfende der Schweißraupe und in der Schweißfuge nahe dem Kopfende der Schweißraupe Joule-Wärme erzeugt, so daß die Temperatur steigt. Um die Form des metallischen Schmelzbades wirksam zu steuern, ist ein beträchtlich grosser Wirbelstrom erforderlich. Beispielsweise wird beim Schweißen von Stahlplatten ein Wirbelstrom benötigt, der sehr viel größer als looo A ist. Dementsprechend wird viel Wärme erzeugt und ergibt sich eine starke Erhöhung der Temperatur im Kopfendenbereich der Schweißraupe. Das Erstarren der Schmelze in der Schweißfuge wird gehemmt. Deshalb wird das Schmelzenhaltevermögen, das durch die Vergrößerung der Viskosität der Schmelze und durch die Verfestigung derselben begründet wird, drastisch reduziert. Im Ergebnis werden ein Herausfallen der Schmelze und eine Ungleichförmigkeit der Form der Schweißraupe begründet.When materials to be welded a butt weld in the untackled State (non-tacked state), welded areas are not only mechanically but also electrically connected, while unwelded areas through the weld joint is separated. Since no electric current traverses the weld joint the materials to be welded are in such non-welded areas electrically isolated. For example, as shown in Figure 18, a of materials to be welded 1 formed welding joint 14 in the by a The direction shown by arrow A is welded. Assume that a weld bead 2 is formed to a point W that is a main weld heat source (not shown) is just above the point W and that an alternating current one Magnetic field generating coil 15 (only the circumference of the same is shown in dashed lines), which are arranged over the materials 1 to be welded at a small distance is supplied. In materials 1, which constitute closing conductors, should As a result of the magnetic field generating coil 15, an eddy current can be generated and under Form a loop with the same shape as that of the coil 15 flow. There however, the weld joint 14 is in front of the main welding heat source (point W), the eddy current cannot pass through this area, so that it forms flows in a loop, as shown by an arrow line 16. That's why results in a local concentration of the electric current at the head end of the Weld bead (point W). When the alternating current flowing in the coil is high frequency is, this local concentration of the electric current is caused by the skin effect reinforced. Such a local concentration of the electric current becomes at the head end of the weld bead and in the weld joint near the head end of the weld bead Joule heat is generated so that the temperature rises. To the shape of the metallic To effectively control the molten pool, a considerably large eddy current is required. For example, when welding steel plates, an eddy current is required that is much larger than A looo. Accordingly, a lot of heat is generated and given there is a strong increase in temperature in the head end area of the weld bead. That Solidification of the melt in the weld joint is inhibited. Therefore, the melt retention capacity this by increasing the viscosity of the melt and by solidifying it the same is justified, drastically reduced. The result will be falling out the melt and a non-uniformity in the shape of the weld bead.

Wenn das Ausfallen der Schmelze und die Ungleichförmigkeit der Form der Schweißraupe entsprechend den vorstehenden Mechanismen begründet werden, können diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß ein Wirbelstrompfad vor dem Schweißpunkt der zu verschweißenden Materialien gebildet wird, um eine örtliche Konzentration des elektrischen Stroms am Kopfende der Schweißraupe (metallisches Schmelzbad) zu vermeiden.When the meltdown and the non-uniformity of the shape the weld bead can be justified according to the above mechanisms these disadvantages can be avoided by the fact that an eddy current path in front of the welding point of the materials to be welded is formed to a local concentration of electric current at the head end of the welding bead (metallic Weld pool).

Basierend auf den vorstehenden Feststellungen wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durchgeführt. Hierbei wurden die in Verbindung mit einem Induzieren eines Wirbelstroms zu verschweißenden Materialien miteinander vor der Hauptschweißungswärmequelle elektrisch verbunden. Es können verschiedene Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen zu verschweißenden Materialien benutzt werden. So kann beispielsweise ein Verfahren erwähnt werden, bei dem eine pulverförmige leitende Substanz, die keine nachteiligen Einflüsse auf die Qualität des Schweißmetalls bzw. Schweißguts hat, wie Eisenpulver, in eine Schweißfuge eingefüllt wird. Bei einem anderen Verfahren wird eine leitende feste Substanz, wie ein Eisendraht, in eine Schweiß fuge eingesetzt. Und schließlich werden bei einem weiteren Verfah ren die zu verschweißenden Materialien unter vorbestimmten Abständen geheftet.Based on the above findings, one became preferable Embodiment of the invention carried out. In connection with prior to inducing an eddy current materials to be welded together electrically connected to the main welding heat source. There can be different procedures for establishing an electrical connection between materials to be welded to be used. For example, there can be mentioned a method in which a powdery conductive substance that does not adversely affect the quality of the weld metal or weld deposit, like iron powder, has been poured into a weld joint will. Another method involves using a conductive solid substance, such as an iron wire, inserted into a weld joint. And finally, there will be another process Ren the materials to be welded are stapled at predetermined intervals.

Bei gewissen Schweißfugenbedingungen kann auch ohne Verwendung einer leitenden Substanz eine elektrische Verbindung erzielt werden, indem die zu schweißenden Materialien ausreichend eng zueinander gebracht werden. Wenn in diesem Fall der Schweißfugenteil so ausgebildet ist, daß er eine vorstehende Form hat, die leicht plastisch deformierbar ist, und wenn die zu verschweißenden Materialien gegeneinandergepreßt werden, um sie durch Deformieren des Schweißfugenteils in einen engen gegenseitigen Kontakt zu bringen, kann stets eine gute elektrische Verbindung erreicht werden, auch wenn ein Spalt zwischen den zwei Materialien geändert wird.With certain weld joint conditions, it is also possible to use a conductive substance an electrical connection can be achieved by the to be welded Materials are brought sufficiently close to one another. If in this case the Welding joint part is formed so that it has a protruding shape that is easy is plastically deformable, and when the materials to be welded are pressed against one another to them by deforming the weld joint part into a close mutual Bringing contact, a good electrical connection can always be achieved, even if a gap between the two materials is changed.

Außerdem kann eine elektrische Verbindung durch Anordnen eines anderen Schweißbogens im Schweißfugenteil vor der Hauptschweissungswärmequelle sowie durch gemeinsames Betätigen mit dem Hauptbogen erreicht werden. Ferner läßt sich eine elektrische Verbindung dadurch erzielen, daß eine oder eine Vielzahl von leitenden Bürsten in der Schweißfuge oder in der Nähe der Schweißfuge vor der Hauptschweißungswärmequelle angeordnet, mittels einer Feder oder dergleichen gegen zu schweißende Materialien gepreßt und unter Gleitkontakt mit den zu schweißenden Materialien vorbewegt werden, und zwar synchron mit der Vorbewegung des Hauptbogens.Also, an electrical connection can be made by arranging another Welding arc in the welding joint part in front of the main welding heat source as well as through joint actuation with the main bow can be achieved. Furthermore, a achieve electrical connection in that one or a plurality of conductive Brushes in the welding joint or near the welding joint the Main welding heat source arranged against by means of a spring or the like The materials to be welded are pressed and in sliding contact with the materials to be welded Materials are advanced synchronously with the advance of the main sheet.

Figur 19 zeigt den Pfad eines Wirbelstroms bei einer Ausführungsform, bei der reduziertes Eisenpulver in die Schweißfuge eingefüllt ist, und zwar als Mittel zum Erreichen einer durch die Schweißfuge verlaufenden elektrischen Verbindung. Es fließt ein Wirbelstrom 17 durch das Eisenpulver 18. Eine Konzentration des elektrischen Stroms am Kopfende W der Schweißraupe wird bei dieser Ausführungsform wirksam vermieden, wie es aus Figur 19 ersichtlich ist.Figure 19 shows the path of an eddy current in an embodiment, in which reduced iron powder is filled into the welding joint, namely as Means for achieving an electrical connection running through the weld joint. An eddy current 17 flows through the iron powder 18. A concentration of the electrical Current at the head end W of the weld bead is effectively avoided in this embodiment, as can be seen from FIG.

Im Falle eines Mehrschichtenschweißens genügt es, nur bei dem Schritt des Wurzeldurchgangs (root pass) Mittel zum elektrischen Verbinden der zu schweißenden Materialien vor der Hauptschweissungswärmequelle anzuwenden. Bei dem Arbeitsschritt zum Ausbilden nachfolgender Schichten sind solche Mittel zum Erreichen einer elektrischen Verbindung nicht erforderlich, da bereits eine gute elektrische Verbindung durch ein Schweißgut erreicht worden ist.In the case of multi-layer welding, it is enough just at the step of the root pass Means for electrically connecting the to be welded Apply materials in front of the main welding heat source. At the work step for forming subsequent layers are such means for achieving an electrical one Connection not required as there is already a good electrical connection through a weld metal has been reached.

Es wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren 11 und 12 die Vorrichtung zur praktischen Durchführung des obigen Schweißverfahrens nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in den Figuren 11 und 12 dargestellte Vorrichtung ist eine solche, welche zum Horizontalschweißen benutzt wird. Die Vorrichtung ist an einem Laufwagen 9 angebracht, der auf einer Schiene 8 läuft, welche auf einem Grundmetall 1 ausgelegt ist. Um einen MIG Schweißbrenner 6 und eine diesen umgebende Spule 5 an passenden Positionen in bezug auf die Schweißlinie 14 anzuordnen, sind ein Knopf 1o zum Einstellen der Position der Spule in der vertikalen Richtung, ein Knopf 11 zum Einstellen der Position der Spule in der horizontalen Richtung, ein Knopf 12 zum Einstellen der Position des Schweißbrenners in der vertikalen Richtung und ein Knopf 13 zum Einstellen der Position des Schweißbrenners in der horizontalen Richtung vorgesehen.Referring now to FIGS. 11 and 12, the device will now be described for practicing the above welding method according to the present invention Invention described. The device shown in Figures 11 and 12 is one that is used for horizontal welding. The device is on attached to a carriage 9, which runs on a rail 8, which on a base metal 1 is designed. Around a MIG welding torch 6 and a coil 5 surrounding it in appropriate positions with respect to the weld line 14 are a button 1o for adjusting the position of the spool in the vertical direction, a knob 11 for adjusting the position of the spool in the horizontal direction, a knob 12 to adjust the position of the welding torch in the vertical direction and a Knob 13 for adjusting the position of the welding torch in the horizontal direction intended.

Erfindungsgemäß kann durch Anwenden neuer Mittel zum Anlegen eines wandernden bzw. veränderlichen magnetischen Feldes an ein metallisches Schmelzbad und dadurch, daß in dem Schmelzbad eine mit der Schwerkraft fertig werdende Kraft erzeugt wird, das Bad in einer erwünschten Form in der Schweißzone gehalten werden. Unabhängig von den Schweißpositionen bzw. -lagen kann der Schweißvorgang mit einer großen Leistungsfähigkeit durchgeführt werden.According to the invention, by using new means for creating a wandering or changing magnetic field to a metallic weld pool and in that there is a force that can cope with gravity in the molten bath is generated, the bath can be kept in a desired shape in the welding zone. Regardless of the welding positions or layers, the welding process can be carried out with a great efficiency.

Ferner läßt sich eine große Qualität des Schweißguts garantieren.Furthermore, a high quality of the weld metal can be guaranteed.

Außerdem ergeben sich viele hervorragende Wirkungen, wie es nachfolgend beschrieben wird.In addition, there are many excellent effects as follows is described.

(1) Da das metallische Schmelzbad auch dann nicht wesentlich geschüttelt oder in Vibrationen versetzt wird, wenn eine mit der Schwerkraft fertig werdende Kraft auf das Bad ausgeübt wird, kann die Menge des Schweißguts in der Schweißzone beim Schweißen irgendeiner Schweißposition vergrößert werden. Somit läßt sich die Schweißwirksamkeit verstärken. Bei herkömmlichen Verfahren und wenn nicht von oben geschweißt wird, ist es ziemlich unmöglich, ohne Verwenden eines speziellen Unterlagematerials zum Verhindern eines Herausfallens des metallischen Schmelzbades die Schweißgeschwindigkeit bis zu einem derart hohen Wert zu steigern, wie er beim Schweißen von oben erreichbar ist. Im Gegensatz hierzu kann diese Beschränkung der Schweißgeschwindigkeit nach der vorliegenden Erfindung ausgeschaltet werden.(1) Since the metallic weld pool is not shaken significantly even then or vibrated when one copes with gravity Force exerted on the bath can change the amount of weld metal in the weld zone can be enlarged when welding any welding position. Thus, the Increase the effectiveness of sweat. With conventional methods and if not from above is welded, it is quite impossible without using a special backing material the welding speed to prevent the molten metal pool from falling out to be increased to such a high value as can be achieved when welding from above is. In contrast to this, this limitation can depend on the welding speed of the present invention can be turned off.

(2) Wenn leicht ein Vorausgehen des geschmolzenen Metalls stattfindet, ist es erforderlich, die Schweißgeschwindigkeit stark zu erhöhen. Diese Vergrößerung der Schweißgeschwindigkeit führt zu einer Zunahme der Anzahl an abgelagerten Schichten und zu einer Verminderung der Schweißwirksamkeit. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einem solchen Fall die Form des geschmolzenen Metalls in passender Weise gesteuert werden. Das Vorausgehen des geschmolzenen Metalls kann verhindert werden, und die Ablagerungsdicke pro Durchgang läßt sich vergrößern. Ferner kann in wirksamer Weise das Auftreten einer Welligkeit in der Schweißraupe bei einem schnellen Schweißen verhindert werden. Ferner können die Schweißgeschwindigkeit weiter vergrößert und die Schweißwirksamkeit weiter verbessert werden. (3) Es können ein durch das Vorausbewegen des geschmolzenen Metalls begründeter Verschmelzungsmangel vermieden und eine ausreichende Verschmelzung sowie eine gute Qualität garantiert werden.(2) When molten metal precedes easily occurs, it is necessary to greatly increase the welding speed. This enlargement the welding speed leads to an increase in the number of layers deposited and to a reduction in the effectiveness of sweat. According to the present invention Even in such a case, the shape of the molten metal in matching Way to be controlled. The molten metal can be prevented from going ahead and the deposit thickness per pass can be increased. Furthermore can effectively eliminates the occurrence of a waviness in the weld bead at one rapid welding can be prevented. Furthermore, the welding speed can be further enlarged and the welding efficiency can be further improved. (3) There may be a lack of fusion caused by the advancement of the molten metal avoided and sufficient amalgamation and good quality guaranteed will.

(4) Wenn das wandernde magnetische Feld von der Rückseite einwirkt, kann eine Wirkung erreicht werden, die gewöhnlich durch einen Unterlegungsstreifen oder dergleichen erzielt wird. Es läßt sich ein einseitiges Schweißen ohne Verwendung eines Unterlagestreifens oder dergleichen durchführen, und hierbei kann eine gute rückseitige Schweißraupe erzielt werden.(4) When the traveling magnetic field acts from the back, an effect can be achieved that is usually achieved by an underlay or the like is achieved. It can be a one-sided welding without use a backing strip or the like, and a good rear weld bead can be achieved.

(5) Ein dem Pendeleffekt (weaving effect) entsprechender Effekt kann erreicht werden, wenn die Richtung des wandernden magnetischen Feldes bei einem vorbestimmten Intervall umgekehrt wird, und die Schweißraupenbreite, die Einbrandtiefe und das Schweißraupenaussehen können in passender Weise eingestellt werden.(5) An effect equivalent to the weaving effect can be achieved can be achieved when the direction of the moving magnetic field at a is reversed at a predetermined interval, and the weld bead width, the penetration depth and the weld bead appearance can be appropriately adjusted.

(6) Durch ein einfaches Verfahren, bei dem elektrische Verbindungsmittel in dem Schweißfugenteil der zu schweißenden Materialien angeordnet werden, lassen sich Schweißfehler, die durch ein wanderndes magnetisches Feld oder ein wechselndes magnetisches Feld (ein magnetisches Feld, das eine elektromagnetische Änderung bei einem gewissen Zeitintervall hat und sich zum Herstellen einer Positionsänderung verschieben kann) begründet werden, in wirksamer Weise verhindern. Ferner kann der Schweißvorgang erheblich stabilisiert werden. Somit kann der Schweißvorgang mit einer hohen Leistungsfähigkeit durchgeführt werden, und es läßt sich ein Schweißgut großer Qualität erzielen.(6) By a simple process in which electrical connection means be placed in the weld joint part of the materials to be welded, leave welding defects caused by a moving magnetic field or a changing one magnetic field (a magnetic field that causes an electromagnetic change has a certain time interval and is used to produce a change in position can be justified, effectively prevent it. Furthermore, the Welding process can be stabilized considerably. Thus, the welding process can with a high efficiency can be carried out, and it can be a weld metal achieve great quality.

Claims

Welding method and device claims r x, \ <1.! Welding process, characterized in that it generates a wandering magnetic field is, which in the vicinity of a metallic melt pool a periodic electromagnetic Change causes to induce an eddy current in the metallic weld pool and thereby an electromagnetic one acting on the metallic weld pool Establish driving force, and that the welding process is carried out while the shape of the molten metal pool due to the electromagnetic driving force is controlled.

2. Welding method according to claim 1, characterized in that a vertical welding is performed while the wandering magnetic Field moved up near the metallic weld pool.

3. Welding method according to claim 1, characterized in that an overhead welding is performed while the migratory magnetic Field near the metallic weld pool moves in the welding direction.

4. Welding method according to claim 1, characterized in that the welding is done in a horizontal position while the wandering magnetic field near the metallic weld pool up and in one is guided to the welding direction perpendicular direction.

5. Welding method according to claim 1, characterized in that a horizontal fillet weld is performed by the wandering magnetic field in the vicinity of the metallic weld pool in a to Welding direction perpendicular direction from a lower plate to a vertical one Plate is moved inclined upwards.

6. Welding method according to one of claims 1-5, characterized in that that the welding is carried out while the moving magnetic field is in the Proximity of the metallic weld pool in a direction opposite to the welding direction Direction is moved.

7. Welding method according to one of claims 1-6, characterized in that that a vertical welding is carried out, while the traveling magnetic The field near the metallic weld pool at the rear moves upwards will.

8. Welding method according to one of claims 1-6, characterized in that that unilateral welding is carried out in a horizontal position, while the wandering magnetic field near the metallic weld pool upwards and in a direction perpendicular to the welding direction at the rear to be led.

9. Welding method according to one of claims 1-6, characterized in that that one-sided welding is carried out in a flat position while the wandering magnetic field in the vicinity of the metallic weld pool in a is moved in the opposite direction to the welding direction on the rear side.

lo. Welding method according to one of Claims 1-6, characterized in that that one-sided welding is performed in an overhead position while the wandering magnetic field in the vicinity of the metallic weld pool in a is moved in the opposite direction to the welding direction on the rear side.

11. Welding method according to one of claims 1-1o, characterized in that that the welding is carried out while the direction of movement of the wandering magnetic field near the metallic weld pool with a low Frequency is changed.

12. Welding method according to one of claims 1-11, characterized in that that a root pass or a root pass is carried out in the state where materials to be welded are electrical in front of a main welding heat source be connected to each other.

13. Welding method according to claim 12, characterized in that Iron powder in front of the main welding heat source in one of the ones to be welded Materials formed groove is filled.

14. Welding device for performing the method according to one or several of claims 1-13 for controlling the shapes of metallic melt pools, characterized by means for supplying welding heat energy, by means for Moving the energy supply means relative to a base metal to be welded through Means for generating a periodic electromagnetic change causing magnetic field in the vicinity of a metallic weld pool and by means for moving the magnetic field generating means relative to the base metal.