DE3050370T1

DE3050370T1 - Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre

Info

Publication number: DE3050370T1
Application number: DE19803050370
Authority: DE
Inventors: Evgenij Aramovitsch Kuleschov Georgij Damilovitsch Moskau Nunmehr deutsche Rollen-Nr. 30 50 370 Abramian
Original assignee: Institut vysokich temperatur AN SSSR Moskau
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE3050370C2; GB2086289A; WO1981003139A1; JPS57501019A; GB2086289B

Description

VERFAHSEN ZUM SCHMELZSCHWEISSEN IN DER 305037 0

ATMOSPHÄRE
Gebiet der Technik

Der iSrfindung betrifft eine Schweißtecnnologie und insbesondere ein Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre.

Voriger Stand der Technik

Es ist bereits ein Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre unter Verwendung eines Lichtbogens, der zwisehen der Schweißelektrode und dem Schweißteil erzeugt wird, bekannt. Für eine genauere Schweißnaht und eine erleichterte Zündung des Lichtbogens wird im Üchweißpunkt. . ein Elektronenstrahl fokussiert (SU-Urheberschein JSTr. 187894, bekanntgemacht am 20»10.1966). ■ . Da der Lichtbogen durch eine verhältnismäßig nicht hohe Leistungsdichte gekennzeichnet ist, eignet sich dieses Verfahren für das Schweißen von hoonsohmelzenden 'Werkstoffen nicht. Ferner ist ein Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre unter Verwendung eines Elektronenbündeis hoher Konzentration, das in die Atmosphäre eingeführt und zum Schweißpunkt geleitet wird (US-PS J 725 623) bekannt.

Dieses Verfahren gestattet es, Teile aus hochschmelsenden Werkstoffen zu verschweißen. Jedoch ist dieses Verfahren auf. die Vergrößerung des Abstandes zwischen der '■ Stirnseite der Blektronenstrahlkanone und dem Schweißteil infolge einer Entfokussierung und einer Erweiterung des in die Atmosphäre eingeführten Bündels, was auf die Zerstreuung der Elektronen im Gas zurückzuführen ist, beschränkt. Diese Umstände bewirken bei einer Vergrößerung des Abstandes bis zum Schweißteil eine Verbreiterung der Schweißnaht sowie eine Verschlechterung deren Güte, d.h. das Verfahren eignet sich für das Schweissen von großdimensionierten Teilen einer komplizierten Gestalt nicht. Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre unter Verwendung eines Elektronenbündels zu entwickeln, das da« Schweißen von hoohschmelzenden Werkstoffen ermöglicht und das sich

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durch Kennwerte auszeichnet, welche es gestatten, die Schweißnaht einer hohen Qualität bei einem Verhältnismassig gronsen Abstand zwischen der Stirnseite der liloktronenstrahlkanone und dem Schweissteil herzustellen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zum Schmelzschweissen in der Atmosphäre unter Verwendung eines auf den Schweirspunkt gerichteten ßlek-. tr on enb und eis erf indu.-igsgemäss auf dem grösseren Abschnitt der Elektronenbündelbahn ein Lichtbogen erzeugt wird, in welchem der Entladestrom der Elektronenbewegung innerhalb des Bündels entgegengesetzt ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Jchmelzschweissen in der Atmosphäre gestattet es, grossdimensioniorte Teile einer komplizierten Geutalt aus hochschmelzend en "/er Ic- .

s'toffen zu verschweissen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

iTachstehend wird die iirfiiidung durch die Beschreibung deren konkreter DurchfUhrungsform und die beigefügte Zeichnung erläutert, in welcher eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemessen Verfahrens zum Schmelzschweissen in der Atmosphäre schematisch dargestellt ist.

Beste Ausführungeform der Erfindung

Das erf indungsgemässe Verfahren zu;a Schmelzschweissen in der Atmosphäx^e zeigt sich darin, dass ein Elektronenstrahl einer hohen Konzentration von ca. 10 '.'I/cm und darüber,die für das Schmelzen des Schweissteiles in einer ■ gross en. das ochwoissen bewirkenden Tiefe ausreicht, in die Atmosphäre eingeführt und auf den Schweisspunkt gerichtet wird. Längs des grössten Teiles der Bündelbahn (oder der gesamten Bündelbahn) wird ein Lichtbogen erzeugt,in welchem der Entlade strom der Elektronenbewegung innerhalb des Bündels entgegengesetzt ist. Die hierbei feststellbare räumliche und zeitliche Übereinstimmung des Bündelstroraes mit dem der Lichtbogenentladung verbessert beachtlich die Ausbreitungsverhältnisse -für das Elektronenbündel in der Atmosphäre, wobei der Schweissabstand vergrössert und die Verbreiterung des Bündels verringert wird. Dies ist durch zwei Mechanismen bedingt, erst einmal durch die 7/ärmewirkung der Bogenentladung, die eine Gaserwärmung längs

der Bündelbahn, eine Verminderung der Gasdichte und mithin eine verminderte Zerstreuung des Bündels zur Folge hat.· Die 7/eglänge des Bündels im Gas nimmt hierbei auf Grund der LIediumtrennung zu. Zum anderen verhindert das Llagnetfeld des Entladeotromes, dessen Kraftlinien die Durchlaufzono des Bündeln umgreifen, bei der erfindungsgemässen Auswahl des En ti ade ströme s (der Entla'destrom ist der Elektronehbev/egung des Bündels entgegengesetzt, wobei die Bewegungsrichtung der negativen Ladungen im Lichtbogen mit der Bewegungsrichtung der Elektronen im 3ündel übereinsti::imt), den Austritt von zerstreuten Elektronen aus der achsnahen Zone, so dass eine Verbreiterung des 3ündels unterfangen, wird. Bei einer Entladung längs des Elektronenbündels pflanzt sich folglich das letztere in einem eigenartigen

15' Kanal mit einer geringeren Gasdichte, und bei einem magneti-• sehen Halten der Bündelelektronen in der Nähe der Achsenzone fort. Unter diesen Bedingungen pflanzt sich das Bündel um viel grössere Abstände fort, und die Stromdichte sowie die Bündelleistung Iars3en sich vergrössern, so dass in einem beachtlichen Abstand von der Ausschussöffnung (der Stirnseite der Elektrononstrahlkanone) geschweisst und ein hoher Pokussierungsgrad des Bündels im Schweisspunkt zur Sicherung der Schweissnaht einer hohen Qualität erreicht werden kann. Die in.der Zeichnung abgebildete Vorrichtung enthält eine Elektronenkanone 1 mit einem Ausschusssystem 2 für den Ausschuss eines Elektronenburidels 3 (gezeigt mit ausgezogenen Linien) in die Atmosphäre und eine Quelle 4 zur Speisung der Bogenentladung, die mit ihrem Pluspol an einen .Schweissteil 5 und dem Minuspol an die Stirnseite des Ausschusssystens 2 der Elektronenkanone 1 angeschlossen ist. ·

Die Vorrichtung arbeitet nach dem erfindungsgomässen Verfahren..

Das Elektro.-ienbündel 3 wird über das Ausschusssystem 2 aus der Elektronenstrahlkarione 1 in die Atmosphäre ei-ngeführt und auf den Schweissteil 5 gerichtet. Die durch die Elektronen veranlasste Gasionisierung im 3ereich der fortpflanzung des Bündels 3 erleichtert, eine Zündung des Lichtbogens 6 (gezeigt mit gestrichelten Linien) zwiochen

der Stirnseite des Ausschußsystems 2 und dem Schweißten 5· Durch das Anschließen der Bogenentladungsquelle 4 mit ihrem Minuspol an die Stirnseite des Ausschußsystema 2 und dem Pluspol an den Schweißteil 5 wird der Sntladegtrom der Elektronenbewegung des Bündels 3 entgegengesetzt. Ab diesem Zeitpunkt wirkt nun der Mecnanismus einer gegenseitigen Stabilisierung des Bündels 3 und dar Bogenentladung. Der Entladestrom wird im Bereich der größtmöglichen Ionisierung des Mediums eingegrenzt, die durch die Schnellelektronen des Bündels 3 an dessen Achse bewirkt wird. Das Elektronenbündel 3 bildet seinerseits einen Kanal im Bereich des Bogenbrennens. Durcn die jeweilige Auswahl der Kennwerte des Bündels und der Bogenentladung kann der Schweißvorgang von den Umweltbedingungen, wie Gaskonvektionen, äußere Magnetfelder u.a., unabhängig gemacht werden.

Durch die gegenseitige Verlagerung des Ausschußsystems 2 und des Schweißte lies 5 kann die gewünschte Gestalt der Schweißnaht erreicht werden.

Augführunssbeispiel des Verfahrens

Aian bediente sich eines Elektronenbündels mit einer Energie der beschleunigten üälektronen von 3OO keV und einem Strahlstrom von 300 mA, wobei der.Strahl aus der Elektronenkanone 1 in die Atmosphäre und weiter auf den Schweißteil 5 gerichtet wurde. Die durch die Elektronen bedingte Ionisierung des Gases im ßereioh der Fortpflanzung des Bündels 3 erleichterte, die Zündung des Lichtbogens 6 bei einem Entladestrom von lOO bis 500 A zwischen der Stirnseite des Ausschußsystems 2 und dam Schweißten 5. Der Entladestrom wurde im Berelca der maximalen Ionisierung des Mediums eingegrenzt, die durcn das Elektronenbündel 3 an dessen Achse erzeugt wurde. Das Elektronenbündel 3 bildete seinerseits einen Kanal im ßrennbereich des Lichtbogens 6, Hierbei belief sich der Durchmesser dea Lichtbogens 6 auf 1 mm bei einem Schweißabstand von 0,5 o.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre eignet sich für das Schweißen

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und das Schneiden von großdimensionierten Bauteilen einer komplizierten Form aus hochschmelzenden Werkstoffen.

Claims

PATEIiTANSPRUGH:

Verfahren zum Schmelzschweißen in der Atmosphäre unter Verwendung eines auf den Schweißpunkt gerichteten Blektronenbündels, daduron gekennzeichnet, daß auf dem größeren Abschnitt der Elektronenbünde Ib ahn ein Lichtbogen (6) erzeugt wird, in walcnem der Entladestrom der Slektronenbewegung im Bündel (3) entgegengesetzt ist.