DE2818896A1

DE2818896A1 - Stud welding pistol using electric arc in protective gas - flowing through sealed chamber completely excluding air so porosity in welds is eliminated

Info

Publication number: DE2818896A1
Application number: DE19782818896
Authority: DE
Inventors: Karl R Ing Grad Grassmugg
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1979-11-08
Also published as: AT358902B; ATA454178A

Abstract

The welding zone is fed with the protective gas; and this gas together with the surrounding air is removed from the welding zone by suction. In the pref. pistol, the stud holder is surrounded by a tube employed to blow pressurised protective- or inert- gas into the welding zone to remove air prior to the start of the welding operation. Located concentrically round tube is an outer tube connected to a suction appts. The bottom end of the outer tube is pref. fitted with a sealing ring pressed against the workpiece so all air can be removed and the inert gas atmos. maintained before, during, and after welding. All N2, O2 etc. is removed from the welding zone so completely sound welds free from porosity can be obtd.

Description

Verfahren zum Lichtbogen-Bolzen-Schweißen Arc stud welding process

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogen-Bolzen-Schweißen unter Schutzgas.The invention relates to a method for arc stud welding under protective gas.

Bei diesen Verfahren ist die Abschirmung des Schweißbereiches gegen den Zutritt atmospärischer Luft von großer, Bedeutung. Befindet sich Luft in der Nähe der Schweißstelle, so kann diese im Schweißbad gelöst werden und beim Erkalten des Bades Schweißporen bilden. Für die Festigkeit und damit die Qualität einer Schweißverbindung ist diese Porenbildung jedoch abträglich. In this process, the welding area is shielded against the access of atmospheric air is of great importance. Is there air in the Close to the welding point, it can be loosened in the weld pool and when it cools down form sweat pores in the bath. For the strength and thus the quality of a welded joint however, this pore formation is detrimental.

Beim Lichtbogen-Bolzen-Schweißen mit Hubzündung ist zur Abschirmung des Schweißbades eine Schweißpistole bekannt (DE-GM 76 33 143), mit der dem Schweißbad während des Schweißvorganges ein Schutzgas zugeleitet werden kann. Mit dieser Vorrichtung kann aber nur der Zutritt von atmosphärischer Luft mit einiger Sicherheit ausgeschlossen werden. Dagegen werden Sauerstoff und Stickstoff, die sich bereits im Bereich der Schweißstelle, befinden, höchstens teilweise entfernt und damit die Bildung von Schweißporen gefördert. When arc-stud welding with drawn ignition is used for shielding of the weld pool known a welding gun (DE-GM 76 33 143), with which the weld pool a protective gas can be supplied during the welding process. With this contraption but only the entry of atmospheric air can be excluded with some certainty will. On the other hand, oxygen and nitrogen, which are already in the area of the Weld, are located, at most partially removed and thus the formation of Sweat pores promoted.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Bildung von Schweißporen vermindert oder verhindert werden kann. The invention is therefore based on the object of providing a method with which the formation of sweat pores can be reduced or prevented can.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Schweißbereich umgebende Luft und das Schutzgas gemeinsam aus dem Schweißbereich abgesaugt werden. The object is achieved according to the invention in that the weld area surrounding air and the shielding gas are extracted together from the welding area.

Das Ziel, die Bildung von Schweißporen wenigstens zu mindern und damit eine bessere Schweißverb-indung zu erhalten, wird also durch Evakuieren des Schweißbereiches erreicht und damit der Spülvorgang, bei dem mit Hilfe von Schutzgas Luft aus dem Schweißbereich abgehalten werden soll, unterstützt und ergänzt. Da die Menge des zuzuführenden Schutzgases sowie die Sauggeschwindigkeit in weiten Bereichen leicht zu regulieren sind, können im Schweißbereich alle Druckverhältnisse geschaffen werden, die eine optimale Wirkung des Schutzgases, d.h. eine praktisch vollständige Entfernung von Luft ermöglichen. Zweckmäßigerweise werden der Saug- und Spülvorgang einige Zeit vor Beginn des eigentlichen Schwe ßvorganges in Gang gesetzt. The goal of at least reducing the formation of sweat pores and To obtain a better welded connection with it, is therefore achieved by evacuating the The welding area is reached and thus the flushing process, in which with the help of protective gas Air should be kept out of the welding area, supported and supplemented. There the amount of protective gas to be supplied as well as the suction speed in wide Areas are easy to regulate, all pressure conditions can be used in the welding area be created that have an optimal effect of the protective gas, i.e. a practical allow complete removal of air. Appropriately, the suction and rinsing process in progress some time before the actual welding process begins set.

Um während des Spülens und Evakuierens den Zutritt weiterer Luft zum Schweißbereich zu verhindern, sowie unnötig hohe Saugleistungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, den Schweißbereich vor Beginn des Schweißvorgages mit einer den Schweißbereich gegen Zufuhr atmosphärischer Luft abschirmenden Vorrichtung zu umgeben, die erst nach Beendigung des Schweißvorganges wieder entfernt wird. To allow additional air to enter during purging and evacuation to prevent welding area as well as unnecessary high suction power To avoid it, it is advantageous to close the welding area before starting the welding process with a device that shields the welding area against the ingress of atmospheric air to surround, which is only removed again after the end of the welding process.

Wie herkömmliche Schweißpistolen besitzt eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Schweißpistole einen Pistolenfuß, sowie Bolzenhalter, Hubvorrichtung und ein den Bolzen und Bolzenhalter konzentrisch und mit Abstand umgebendes Zufuhrsystem für ein Schutzgas. Mit Vorteil ist bei einer erfindungsgemäßen Schweißpistole eine Stützhülse starr mit dem Pistolenfuß verbunden. Die Stützhülse umgibt dabei das ZuSuhrsystem unter Bildung eines Zwischenraumes, an den eine Saugvorrichtung angeschlossen ist. Like conventional welding guns, one has to carry out the Welding gun suitable for the process, a gun base, as well as stud holder, lifting device and a feed system concentrically and at a distance surrounding the stud and stud chuck for a protective gas. A welding gun according to the invention is advantageous Support sleeve rigidly connected to the gun base. The support sleeve surrounds the ZuSuhrsystem with the formation of a space to which a suction device is connected is.

Die Stützhülse dient einerseits zum Abstützen der Schweißpistole beim Schweißen eines Bolzen und ersetzt die bisher verwendeten Pistolenfüße. Andererseits kann der Schweißbereich durch die Stützhülse gegen Luftzutritt abgedichtet werden, da diese Hülse so geformt ist, daß sie, auf das Werkstück aufgesetzt, den Schweißbereich luftdicht abschließt. So wird nicht nur die Zufuhr weiterer Luft unterbunden, vielmehr kann über den an eine Saugvorrichtung angeschlossenen Zwischenraum die Luft abgesaugt werden, die sich nach Aufsetzen der Stützhülse noch im vorgesehenen Schweißbereich befindet. The support sleeve serves on the one hand to support the welding gun when welding a stud and replaces the gun feet previously used. on the other hand the welding area can be sealed against the ingress of air by the support sleeve, because this sleeve is shaped so that it, placed on the workpiece, the welding area seals airtight. This not only prevents the supply of more air, but rather the air can be sucked off via the space connected to a suction device which are still in the intended welding area after the support sleeve has been put on is located.

Da die Oberfläche meist kleine Unebenheiten zeigt, kann in diesem Fall mit einer metallenen oder aus einem ähnlichen unelastischen Material bestehenden S#u'tzhülse kein luftdichter Abschluß erzielt werden. Vorteilhafter Weise ist daher an dem zur Werkstückoberfläche orientierten Rand der Stützhülse ein Dichtelement befestigt. Dieses Element besteht aus einem elastischein und - insbesondere bei kleinem Abstand zwischen Schweißbereich und Stützhülsenrand - hitzebeständigen Material. Since the surface mostly shows small bumps, this Case with a metal or a similar inelastic material S # u'tzhülse no airtight seal can be achieved. It is therefore more advantageous a sealing element on the edge of the support sleeve oriented towards the workpiece surface attached. This element consists of an elastic one and - especially at small distance between the welding area and the edge of the support sleeve - heat-resistant material.

Gleichzeitig mit der Evakuierung des Schweißbereiches durch die Saugvorrichtung wird über das Zufuhrsystem sowohl vor als auch während des Schweißvorganges Schutzgas eingeleitet. Simultaneously with the evacuation of the welding area by the suction device shielding gas is supplied via the supply system both before and during the welding process initiated.

Günstigerweise reicht das Zufuhrsystem bis in unmittelbare Nähe der Schweißstelle, um so ein gezieltes und sicheres Zuleiten des Schutzgases zu gewährleisten.Conveniently, the feed system extends into the immediate vicinity of the Welding point in order to ensure a targeted and safe supply of the protective gas.

Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, den Strömungsquerschnitt des Raumes zwischen Zufuhrsystem und Bolzen in der Nähe des Schweißbereiches kleiner zu wählen als den des Zwischenraumes. Denn auf diese Weise können die Druckverhältnisse im Bereich der Schweißstelle leicht geregelt werden. Durch Variation des Druckes, mit dem das Schutzgas zugeführt wird, bzw. der Saugleistung oder auch beider Einstellgrößen, kann die Reinigung des Schweißbereiches gezielt und regelbar erfolgen und die Bildung von Schweißporen im Bereich der Schweißstelle verhindert werden. It has proven to be advantageous to adjust the flow cross-section the space between the feed system and the stud near the welding area is smaller to be chosen as that of the gap. Because in this way the pressure conditions can be easily regulated in the area of the weld. By varying the pressure, with which the protective gas is supplied, or the suction power or both setting variables, the cleaning of the welding area can be carried out in a targeted and controllable manner and the formation sweat pores in the area of the weld can be prevented.

Anhand einer schematischen Skizze soll ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schweißpistole näher erläutert werden: Der in der Figur dargestellte Teil einer Schweißpistole für das Lichtbogen-Bolzenschweißen besteht aus einem Pistolenfuß 5, einem Bolzenhalter 3 und einem Zufuhrsystem 2. Ein mit dem Werkstück zu verschweißender Bolzen 4 wird vom Bolzenhalter 3 getragen, wobei der Bolzen 4 über den Bolzenhalter 3 mit einer nicht dargestellten Hubvorrichtung verbunden ist. Das Zufuhrsystem 2 besteht aus einem Zylinder, der den Bolzen 4 konzentrisch umgibt und bis in die Nähe des Schweißbereiches reicht. Der Raum zwischen Zufuhrsystem 2 und Bolzen 4 ist mit einem Vorratsbehälter 7 für Schutzgase verbunden. Knzentrisch zum Zufuhrsystem 2 ist eine zylindrische Stützhülse 1 starr und luftdicht am Pistolenfuß 5 befestigt. Am zum Werkstück 10 orientierten Rand 11 der Stützhülse 1 ist ein Dichtelement 9 befestigt, das vorteilhafterweise zum Teil von seiner Fassung gegen die beim Schweißen entstehende Hitze geschützt ist. Der vom Zufuhrsystem 2 und der Stützhülse 1 an gebildete Zwischenraum 8 ist eine nicht dargestellte Saugvorrichtung 6 angeschlossen. A possible embodiment is to be based on a schematic sketch a welding gun according to the invention are explained in more detail: The one in the figure The part shown is a welding gun for arc stud welding from a gun base 5, a stud chuck 3 and a feed system 2. One with The stud 4 to be welded to the workpiece is carried by the stud holder 3, wherein the bolt 4 via the bolt holder 3 with a lifting device, not shown connected is. The feed system 2 consists of a cylinder, which the bolt 4 concentrically surrounds and extends to the vicinity of the welding area. The space between the feed system 2 and bolt 4 is connected to a storage container 7 for protective gases. Knentric to the supply system 2, a cylindrical support sleeve 1 is rigid and airtight on the gun base 5 attached. A sealing element is located on the edge 11 of the support sleeve 1 which is oriented towards the workpiece 10 9 attached, advantageously in part of its socket against the welding generated heat is protected. The from the supply system 2 and the support sleeve 1 on The intermediate space 8 formed is connected to a suction device 6 (not shown).

Bevor die Zündung des Lichtbogens zwischen dem zu verschweißenden Bolzen 4 und dem Werkstück 10 erfolgt, wird die Schweißpistole mit der Stützhülse 1 auf dem Werkstück 10 aufgesetzt und der Schweißbereich mit der Saugvorrichtung 6 über den Zwischenraum 8 evakuiert. Gleichzeitig wird aus dem unter Druck stehenden Vorratsbehälter 7 ein Schutzgas über das Zufuhrsystem 2 eingeleitet und ebenfalls von der Saugvorrichtung 6 wieder abgezogen. Nach einem zur Reinigung des Schweißbereiches ausreichenden Saug- und Spülvorgang wird der Bolzen in der bekannten Weise mit Hilfe eines Lichtbogens mit dem Werkstück 10 unter ständigem Schutzgasstrom verschweißt. Mit der Beendigung des Schweißvorganges wird sowohl die Saugvorrichtung als auch die Schutzgaszuführung abgeschaltet. Mit dieser Verfahrensweise kann der Verbrauch an Schutzgas sowie an Energie für die Saugvorrichtung sehr sparsam gestaltet werden. Before the ignition of the arc between the one to be welded Stud 4 and the workpiece 10 takes place, the welding gun with the support sleeve 1 placed on the workpiece 10 and the welding area with the suction device 6 evacuated through the space 8. At the same time it is under pressure standing Reservoir 7 introduced a protective gas via the supply system 2 and also withdrawn from the suction device 6 again. After a cleaning of the welding area sufficient suction and flushing process, the bolt is in the known manner with the help an arc welded to the workpiece 10 under a constant flow of shielding gas. With the completion of the welding process, both the suction device and the shielding gas supply switched off. With this procedure, the consumption shielding gas and energy for the suction device can be made very economical.

Durch Verwendung wirtschaftlicher Förder- bzw. Saugsysteme, wie z.B. von Leitwerken oder Wendeln ist ebenfalls eine geregelte und gezielte Zuführung bzw. Ableitung der Gase mit einer örtlich optimalen Saugbildung möglich. By using economical conveying or suction systems, such as of tail units or coils is also a regulated and targeted feed or discharge of the gases with a locally optimal suction possible.

Claims

Claims 1. Method for arc stud welding under Protective gas, characterized in that the air surrounding the welding area and the shielding gas can be extracted together from the welding area.

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding area before the start of the welding process with the welding area against the supply of atmospheric pressure Air-shielding device is surrounded, which only after completion of the welding process is removed again.

3. Welding gun for performing the method according to claim 1 or 2 with pistol foot> stud holder> lifting device and-a stud and Bolt chuck concentrically and at a distance surrounding the supply system for the shielding gas, characterized by a support sleeve (i)> rigidly connected to the gun base (5) which surrounds the feed system (2) with the formation of an intermediate space (8), the Intermediate space (8) is in communication with a suction device (6).

4. Welding gun according to claim 5> characterized in that on the edge (11) of the support sleeve oriented towards the surface of the workpiece (10) (1) a sealing element (9) is attached.

5. Welding gun according to claim 5 or 4, characterized in that that in the vicinity of the welding area the flow cross-section of the space between Feed system (2) and bolt (4) is smaller than that of the space (8).