DE3103247A1

DE3103247A1 - Wolfram-schutzgas-schweissverfahren

Info

Publication number: DE3103247A1
Application number: DE19813103247
Authority: DE
Inventors: Kouzi Yokosuka Kanagawa Ishiwata; Ichiro Ohta; Akio Yokohama Kanagawa Tejima; Masayuki Yokosuka Kanagawa Watando; Minoru Yokohama Kanagawa Yamada; Akira Chigasaki Kanagawa Yamaoka
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1982-01-28
Also published as: US4366362A; DE3103247C2; AU538441B2; JPS56131071A; AU6636281A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren, das in allen Stellungen ausgeführt v/erden kann. Im folgenden wird das Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren auch mit "TlG"-Schweißen (tungsten-inert gas) bezeichnet.

JDa durch das Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren Schweißungen mit exzellenter Qualität erhalten werden, wird es in großem Umfange zum Verschweißen unterschiedlicher Rohre in jeglichen denkbaren Schweißstellungen verwendet. Allgemein kann man die TIG-Schweiß-Verfahren in Niederfrequenz-Impuls-TIG-Schv/eißverfahren und in Hociifrequenz-Impuls—TIG-Schweißverfahren aufteilen. Das Niederfrequenzverfahren ist recht weit verbreitet, während das Hochfrequenzverfahren für spezielle Zwecke reserviert ist·.

Beim Eiederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren wird der Schweißstrota durch elektrische Stromimpulse- mit niedrigen

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Λ-

Frequenzen von wenigen Herts gesteuert, während der "Schweißbrenner" bewegt wird. Die Sahweißzene wird wiederholt geschmolzen und verfestigt, wobei ein Wulst oder eine "\Perle¹* erhalten wird. Aus diesem Grunde ist das Niederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren am besten geeignet um Schweißungen in allen möglichen Stellungen auszuführen. Zusätzlich sind die Riederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißmasehinen konstruktiv einfach und im Betrieb sehr effizient, wenn sie "vor Ort" benutzt werden. Allerdings hat das Niederfrequenz-Impuls— TIG-Schweißen einen prinzipiellen Kachteil bei der Schweißeffektivitäfc. Dieser Nachteil besteht darin, daß die Metall— ablagerungsgeschwindigkeit gering ist. Beispielsweise ist bei einer vertikal nach unten weisenden Schweißstellung,, die am gebräuchlichsten ist, die Metallablagerungsgeschwindigkeit kleiner als 8 g/min (bei einer Wärmezufuhr von 7500 Joule/cm). Folglich muß die Anzahl von Durchgängen vergrößert werden, so daß die zum Umspulen der Schweißkabel und der Sehlauche für das Schutzgas benötigte üinrichtzeit vergrößert wird» Weiterhin muß das Schweißen für eine relativ lange Zeit intermittierend unterbrochen werden. Folglich ist die Produktivität gering.

Beim Hochfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren werden Hochfrequenz-Impuls-Lichtbögen von 2000 bis 25000 Hz verwendet. Synchron mit einem mechanischen seitlichen Schwenken eines Schweißbrenners wird die Ausgabe eines Hochfrequenzstromes gesteuert, wodurch die Kohre in allen Stellungen ges-chweißt werden können. Da der Lichtbogenstrom geringen Querschnitt aufweist und eine gute Stabilisierung erhalten werden kann, kann ein zufriedenstellendes Eindringen erreicht werden» selbst wenn Rillen oder Spalte sehr schmal sind. Auch kann bezogen auf das Mederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren ein großes Schmelzbad aus geschmolzenem Metall aufrechterhalten werden. Allerdings hat auch das Bochfrequenz-Impuls-

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TTG-Schwei^verfahren einen Nachteil, ^mn nr'rnlich der Abstand zv/.i sehen einer elektrischen Energiequelle und dem "Schweißbrenner" mehrere Meter überschreitet, so v/erden die Hochfrequerizkomponenten aufgrund der Induktivität des Schweißkabels in ihrer Wirksamkeit.plötzlich verschlechtert. Im Ergebnis können daher die dem ik>chfreqiienz-Irnpuls-'PIG-Sehweißverfahren eigentümlichen und wünschenswerten L'chweißeffekte nicht unter allen gebräuchlichen oder üblichen Schweißbedingungen erhalten v/erden. Im Ergebnis v/ird die Effektivität eines Schweißens in allen denkbaren Stellungen nachteilig beeinflußt. Beispielsweise ist im Falle des vertikal nach unten gerichteten Schweißens die Metallablagerungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 15> g/min (mit einer Wärmezufuhr von I5OOO Joule/cm).

Die Effektivität des Schweißens in allen denkbaren Stellungen wird wesentlich dadurcri beeinflußt, wie gut ein Schmelzbad aus geschmolzenem Metall aufrechterhalten wird. Grundsätzlich muß ein großes Schmelzbad aus geschmolzenem Metall aufrechterhalten werden, um die ffetallablagerungsgeschwindigkeit und darauffolgend die Schweißeffektivität zu verbessern. Allerdings ist das Volumen des Schraelzbades aus geschmolzenem Metall aufgrund der Gravitationskraft im Falle des Schweißens in allen möglichen Stellungen begrenzt. Das Schmelzbad aus geschmolzenem Metall kann nur sehr schwer aufrechterhalten werden, insbesondere hei einer vertikal nach unten v/eisenden Schweißstellung. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 1 näher erläutert. In der vertikalen Schweißstellung neigt ein Schmelzbad 1 aus geschmolzenem Metall dazu, aufgrund der Gravitationskraft nach unten zu fließen, während die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls das Schmelzbad 1 in gewissem Umfange hält. Das Volumen des Schmelzbades 1 aus geschmolzenem Metall, das erhalten oder aufgrund der

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oberflächenspannung: des geschmolzenen Metalls aufrechterhalten wird, ist natürlich beeren:'.t. Urn das Volumen des Schmelzbades 1 zu vergrößern, ir.uß eine zusätzliche Kraft auf das Schmelzbad ausgeübt v/erden. Beim vertikal nach unten gerichteten. Schweißen treten sog. "kalte Überlappungen" bzw. "kalte· Schweißstellen" auf, wenn ein Kontaktwinkel O einen gewissen Grenzwert überschreitet, mit dem Ergebnis schlechter Gehweißverbindungen. Aus diesem Grunde hat das vertikal nach unten gerichtete Schweißen eine niedrige Schweißgeschwiridigkeit. In Pig. 1 bezeichnet das Bezugszeicnen 2 ein Grundmetall, das Bezugszeichen 3 einen Schweißbrenner urii das Bezugszeicnen 4 einen Lichtbogen.

Wie oben beschrieben, hat das Niederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahrcin einen immanenten Nachteil, der darin liegt, daß die Schweißablagerungsgeschwindigkeit niedrig ist. ZusäLzlieh int die Möglichkeit,ein Schmelzbad aus geschmolzenem Metall durch einen Lichtbogen aufrechtzuerhalten, gering. Hieraus folgt, daß bei Anwendung des Niederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahrens bei einem Schweißen in allen möglichen Stellungen, die Schweißeffektivität verglichen mit der anderer Schweifiver fahren, wie z. 3. dem MIG-Schweißverfahren weiterhin abnimmt. Die Hochfrequenz-Impuls-TIG—Schweißverfahren sind im Hinblick auf die Metallablagerungsgeschwindigkeit und die Möglichkeit, ein Schmelzbad aus geschmolzenem Metall aufrechtzuerhalLen, den Niederfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren überlegen. Sie haben jedoch den Nachteil, daß die V-erwendung "vor Ort" schwierig ist, wie oben beschrieben.

Weiterhin gibt es Schweißverfahren, die man als "Mittelfrequenz-Impuls-TIG-Schweißen" bezeichnen kann, da sie Frequenzen verwenden, die zwischen den hohen und niedrigen Frequenzen liegen, die bei dem oben beschriebenen TIG-

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Schweißverfahren verwendet werden. Diese genannten Schweißverfahren wurden bisher jedoch nicht in die Praxis umgesetzt. Im Stand der Technik ist es allgemein bekannt, daß man mit Schweißstromimpulsen bei mittleren Frequenzen hohe Lichtbogendrücke erreichen kann; allerdings haben die i-iittelfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren einen Nachteil, der darin liegt, daß die Oberfläche des Schmelzbades aus geschmolzenem Metall unmittelbar unter- dem Lichtbogen zusammengedrückt wird. Dies erfolgt aux'grund des hohea Druckes des Lichtbogens, so daß der Lichtbogen von dem geschmolzenen Metall umgeben ist, welches eine Art V/all mit hohen Wänden bildet. Im Ergebnis ist die "Perlen- bzw. Wulst-Bildung" nicht zufriedenstellend.

Im Hinblick hierauf ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren anzugeben,, bei dem Stromirnpulse bei mittleren Frequenzen verwendet werdert, um hohe Lichtbogendrücke zu erhalten, so daß Schweißungen mit hoher Qualität ira Vergleich zu der bei den Hoch— oder Niederfrequenz—Impuls—TIG-Sehweißverfahren erhalten werden und wobei die Schweißeffektivität und die Schweißgeschwindigkeit spürbar verbessert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus— führungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher beschrieben. Es zeigt:

Ansicht zur Erläuterung des Schmelzbades aus geschmolzenem Metall inr Falle eines Schweißens in vertikaler Stellung;,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der bei der

vorliegenden Erfindung angewandten Einrichtungen;

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Fig. 3(a) Ansichten zur Erläuterung des Schwingens und (b) eines Lichtbogens;

Fig. 4-(a) Impuls züge von Hauptimpulsen und Sub- und (b) Impulsen;

Fig. 5 die Beziehungen zwischen der Impulsfrequenz und dem Lichtbogendruck;

6 Ansichten zur Erläuterung einer Vorspannungsund 7 steuerung der Sub-Impulse; und

Fig. 8 eine mit dem Schweißverfahren der vorliegen-

den Erfindung erhaltene Schweißung.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen "Schweißbrenner" ; das ßezugszeichen 8 eine Wolframelektrode; das Bezugszeichen 2 ein Grundmetall; das Bezugszeichen 5 einen Schweißdraht; und das Bezugszeichen 6 einen Schweißdrahthalter, der an der Rückseite des Schweißbrenners 3 angebracht ist, bezogen auf die Schweißrichtung A und zwar so, daß der Schweißdraht 5 so weit als möglich parallel zu der Wolframelektrode 8 gehalten v/erden kann.

Eine Gleichspannungs-Impulsquelle 7 ist mit der Wolframelektrode 8 und dem Grundmetall 2 verbunden. Eine Impulsquelle 9 für den Schweißdraht 5 ist mit dem Schweißdraht 5 und dem Grundmetall 2 verbunden. Die Impulsquellen 7 und 8 sind untereinander über eine Phasensteuereinheit 10 verbunden, die die von den Energiequellen 7 und 9 erzeugten Impulse in vorbestimmter Phasenbeziehung verriegelt. Die Gleichstromimpulse (Hauptstrom) mit einer Frequenz von einigen Zehn bis einigen Hundert Hz fließen von der Gleich-

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.8-

spannungsimpulsquelle ? zu der Wolfrainelektrodo 8, so daß dort ein Lichtbogen erhalten wird. Zu Beginn des Schweißens steuert die Phasensteuereinheit 10 die Impulsquelle 9 so, daß letztere ihre Stromirnpulse (Sub-Strom) in synchroner Phasenbeziehung mit den Hauptstromimpulsen ?.u aera Schweißdraht 5 überträft. Die Spitze des Schweißdrahtes wird in den Hoch-Temperatur-Plasmastrom in dem Schweiß-Lichtbogen geführt, so daß der Schweißdraht schnell zu dem Schmelzbad aus geschmolzenem Metall geschmolzen wird. Me Bewegung des Lichtbogens unter diesen Bedingungen xtfird weiter unten erläutert. Wenn, wie in Fig. 4(a) gezeigt, der Hauptstrom I und der Sub-Strom I, in Phase sind, so wird ein magnetisches Feld rings um den Schweißdraht 5 aufgebaut, welches die durch den Pfeil φ. bezeichnete Richtung aufweist (vgl. Fig. 5(a)). Folglich wirkt das magnetische Feld φ^ so mit dem Lichtbogenstrom zusammen, daß der Lichtbogen in Richtung auf den Gehweißdraht 5 hin gezogen v/ird. Dies bedeutet, daß der Lichtbogen gezwungen wird, zu dem Schweißdraht bzw. einer Schweißstange 5 hin zu schwingen. Andererseits wird, wenn - wie in Fig. 4(b) gezeigt - der Hauptstrom I und der SubStrom I^ außer Phase sind, der Lichtbogen gezwungen, von dem Schweißdraht 5 fort zu schwingen, wie in Fig. 3(b) gezeigt. Wenn folglich die Polarität des Sub-Stromes I, zeitlich geändert wird, so wird der Lichtbogen gezwungen, um die Wolf— ramelektrode 8 herum zu dem Schweißdraht 5 hin bzw. von ihm fort zu schwingen und zwar mit einer Frequenz die der Frequenz des Sub-Stromes oder -Impulses I, entspricht.

Allerdings wird die Schwingbewegung des Lichtbogens statistisch gestört, so daß ein Tonschweißen (sound weld) nicht erhalten werden kann, es sei denn, die Phasenbeziehung zwischen dem Hauptstrom I_& und dem Sub-Strom I_fe ist verriegelt.

Folglich verwendet die vorliegende Erfindung eine Phasen-

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Steuereinheit 10, so daß aer Hauptstrom I_& und der Sub-Strom I in vorbestimmter Phasenbeziehung verriegelt werden können, so daß eine gleichförmige Schwingbewegung des Lichtbogens erhalten \verden kann.

Da der Lichtbogen regelmäßig gleichförmig über das Schmelzbad aus geschmolzenem Metall schwingt,vie oben beschrieben, und da das Mittelfrequenz-Impuls-TIG-Schweißverfahren einen hohen Lichtbogendruck erzeugt, kann die Möglichkeit zum Aufrechterhalten eines Schmelzbades aus geschmolzenem Metall beträchtlich vergrößert werden, verglichen mit den Hoch- oder Niederfrequenz-Inipuls-TIG-Schweißverfahren.

Gesäß der vorliegenden Erfindung werden der Hauptstrom I und der Sub-Strom I, so gesteuert, daß sie synchrone Phasen zwischen 0 und 180 aufweisen, wie in Fig. 4- gezeigt. Wenn der Hauptstrom I und der Sub-Strom I·, in Phase sind, wie in

3. D

j?'i3> 4-(a) gezeigt, so wird der Lichtbogen zu dem Schweißdraht 5 hin gesogen; sind die Ströme dagegen außer Phase, d. h. um 180 verschoben, wie in Fig. 4(b) gezeigt, so wird der Lichtbogen von dem Schweißdraht 5 fortgezogen. Im Ergebnis kann eine gleichförmige Schwingbewegung des Lichtbogens aufrechterhalten werden und das Schmelzbad aus geschmolzenem Metall v/ird folglich stabilisiert. Zusätzlich kann die Schwingbewegung des Lichtbogens auch lediglich durch den niedrigen Sub-Strom I, aufrechterhalten werden. Folglich kann der Lichtbogen in optimaler V/eise gesteuert v/erden, in Abhängigkeit von verschiedenen Schweißbedingungen, wie z. B. durch den Hauptstrom I_o, die Menge des verwendeten Schweißdrahtes usw.

In Fig. 4- ist der Sub-Strom I^ mit rechteckförmigem Verlauf dargestellt. Es sei Jedoch darauf hingewiesen, daß er auch alle anderen geeigneten Formen aufweisen kann, wie z. B. eine Sinus-Form.

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Fire. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Licntbogendruck und der Frequenz der Schweißstromimpulse. Eg ist zu erkennen, daß der Lichtbogendruck bei einer Frequenz zwischen 20 und 500 Hz (Hittelfrequenz) einen Spitzenwert erreicht. Verglichen mit den Lichtbogendrücken, die bei konstantem Strom oder mit Hochfrequenzstromimpulsen erhalten werden, ist dieser Lichtbogendruck von beträchtlicher Größe. Wenn folglich die Stromfrequenz zwischen 20 und 500 Hz ist, so kann ein großes Volumen eines Schmelzbades aus geschmolzenem Metall stabil aufrechterhalten werden. Wenn die Frequenz nahe bei 20 Hz ist, so werden zwischenzeitlich auftretende Veränderungen bei der Wärmezufuhr für den Lichtbogen und bei dem Lichtbogendruck ausgeprägter und die Geschwindigkeit, mit der das Grundmaterial und der Schweißdraht geschmolzen wird sinkt, so daß die geschwünschten Schweißgeschwindigkeiten nicht mehr erhalten werden. Andererseits, wenn die Frequenz so gewählt wird, daß sie nahe der oberen Grenze liegt _r d. h. bei 500 Hz, so wird der Lichtbogen "hart", so daß eine magnetische Steuerung der Lichtbogenbewegung nicht mehr erhalten werden kann. Im Hinblick darauf liegt ein optimales Frequenzband zwischen 30 und 300 Hz.

Gemäß der vorliegenden -Erfindung wird, abweichend von den Hoch- oder Wiederfrequenz-Irapuls-TIG-Schweißverfahren, der Lichtbogen nicht auf einen Pankt auf der Oberfläche des Schmelzbades aus geschmolzenem Metall konzentriert, sondern wird dazu geziimngen, synchron mit der Frequenz der Impulse von 30 bis 300 Hz dreidimensional hin und her zu schwingen. Im Ergebnis werden elektromagnetische Druckwellen erzeugt und radial über das Schmelzbad aus geschmolzenem Metall radial ausgebreitet. Diese dynamische Lichtbogensäule wird gleichförmig in Richtung des Schweißens und in entgegengesetzter Richtung (nach links und rechts in Fig. 3) geschwungen aufgrund der synchronisierten Sub-StrÖme oder

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-Impulse. Zusätzlich wird die Phase wie oben beschrieben gesteuert. Ira Ergebnis wird, selbst wenn eine nach abwärts gerichtete Kraft auf das Schmelzbad ausgeübt wird, wie es im Falle eines vertikal nach unten oder nach obon gerichteten Schv/eißens auftritt, das Schmelzbad in stabiler Weise aufrechterhalten, so daß die Schweißeffektivität oder die Ablagerungsgeschv/indigkeit beträchtlich verbessert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung-wird, um ein Schmelzbad aus geschmolzenem Metall von großem Volumen γλι erhalten und folglich um die Schweißeffektivität oder die Schweißablagerungsgeschwindigkeit zu verbessern, ein Vorspannungsstrom i dem Substrom I, , der durch den Schweißdraht 5 fließt, überlagert, wie in Fig. 6 oder 7 gezeigt. Es kann ein negativer oder ein positiver Vorspannungsstrom durch eine Vorspannungsstromsteuereinrichtung (nicht dargestellt) überlagert werden, so daß ohne Änderung der Amplitude der Sehwlngbewegung des Lichtbogens das Schwingen des Lichtbogens nach vorne oder nach hinten In Abhängigkeit von der Schweißstellung gesteuert werden kann. Im Ergebnis kann ein Schmelzbad aus geschmolzenem Metall stabiler gehalten werden.

Fig. 6 zeigt einen Sub-Strom I, , dem ein positiver Vorspannungsstrom i überlagert wurde, während Fig. 7 einen Sub-Strom I, zeigt, dem ein negativer Vorspannungsstrom i überlagert wurde.

Die Polarität des Vorspannungsstromes i wird in Abhängigkeit von einer vertikal nach unten oder nach oben gerichteten Schweißstellung geändert, während die Größe des Vorspannungs— stromes in geeigneter Weise ausgewählt wird und in Abhängig.-keit von der Schweißstellung auch Null sein kann, so daß ein erwünschtes Schmelzbad aus geschmolzenem Metall aufrechterhalten v/erden kann und eine vorbestiminte Wärmemenge

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dem Schweißdraht zugeführt wird, woraus folgt, daß ein vorbestiinmter Effektivitätsv/ert bzw. Wirkungsgrad erhalten werden kann.

Bei vertikal nach unten gerichteter Bchweißstellung wird,
wenn der Lichtbogen wie oben beschrieben geschwungen wird, die Oberfläche des Grundmetalles unterhalb des Schmelzbades aias geschmolzenem Metall auf hohe Temperaturen vorgeheizt, so daß der Kontaktwinkel O (vgl. Fig. 1) klein wird und
folglich "kalte Schweißstellen" oder Fusionsfehler vermieden werden können.

Im folgenden werden einige Beispiele bzw. Ergebnisse der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zwei ßohre mit einem Durchmesser von 4400 mm aus Stahl mit einer Zugfestigkeit von 60 kg/mm wurden unter 45° geneigt und mit einer umlaufenden Rille mit schmalem Spalt gegeneinander gedrückt. Die Kanten wurdon durch ein Einseiten und ein All-Stellungs-Schweißen verbunden. Der Abschnitt des Schweißens ist in Fig. 8 gezeigt. Das Schweißen begann vom Boden der umlaufenden Rille und die Schweißposition wurde von "eben" über vertikal nach oben zu "von oben her" geändert. Unter den gleichen Bedingungen wurden halbkreisförmige Kanten geschweißt, wie in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt. Bis auf die Schweißstellung wurden die Schweißbedingungen bei ,jedem Durchlauf unverändert belassen. Die verwendete Elektrode hatte einen Durchmesser von 4,0 mm und war aus 2 % Tn-V/, Die "Schweißbrenner"-Hin- und Herbewegung war unter 40° geneigt. Ein Argonschutzgas wurde mit 20 l/min zugeführt. Die Temperaturdifferenz zwischen den "Perlen" bzw. "Wulsten" wurde auf 100⁰C gehalten.

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TABELLE

ο cn ro co

Schicht (Durchlauf No^)	Hauptstrom in Ampere	Sub-Strom in Ampere	Schweiß-Geschw. in cm/min	Ablagerungs-Geschw. in g/min	Gewicht des abgelager ten Metalls pro Längen einheit in g/cm
1. Schicht (No. 1)	420	150	9	40	4.4
2. Schicht (No. 2)	430	160	0	45 j	5.0
3. Schicht (No. 3)	430	160	S	45	5.6
4. Schicht (No. 4)	420	160	S	45	i 5.6
5. Schicht (No. 5)	420	160	8	40	■ 5.0
6. Schicht (No. 6)	300	160	10	50	5.0
dito (No. 7)	300	160	10	50	5.0

• /15-

Aus Fig. 8 und Tabelle 1 ist zu ersehen, daß Rohre mit großer Wandstärke mit einer minimalen Anzahl von Durchgängen miteinander verbunden werden, was bisher durch irgendwelche bekannten All-Stellungs-TIG-Schweißverfahren nicht möglich war. Mit Ausnahme der 6. Schicht bedeckt jeder Wulst die volle Breite der Rille vollständig. Insbesondere der erste Wulst bzw. eindringende Wulst ist 8 mm dick. Ein dazwischenliegender Wulst überdeckt vollständig eine Rillenbreite von 16 mm.

In Tabelle 2 wird das TIG-Schweißverfahren für alle denkbaren Stellungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem früher entwickelten Impuls-MIG-Schweißverfahren verglichen. Bei beiden Verfahren lag die Wärmeenergie-Zufuhr bei 53000 Joule/cm.

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TABELLE

Zu verbindende Werkstücke	Rohre mit 4400 mm Durchmesser und 35 mm Wand stärke aus HT 60. Die Achsen der gegeneinander stoßenden Rohre waren um 45 geneigt.	Iinpuls-MIG-Sciiweißen
Schweiß- Verfahren	Erfindung	dito
Schweiß- stellung	vertikal eben-^ nach oben-j>von oben	35 g/min
Ablagerungs- geschw.	45 g/min	4.4 g/cm
Gewicht des abgelagerten !Metalls pro Längeneinheit	5.6 g/cm	33000 Joule/cm
Wärmezufuhr	33000 Joule/cm	8 Schichten in 9 Durchgängen
Anzahl der Schichten	6 Schichten in 7 Durchgängen

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Es ist zu erkennen, daß das Schweißverfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur bezüglich der Ablagerungsgeschwindigkeit, sondern auch bezüglich des Gewichtes des pro Längeneinheit abgelagerten Metalles dem MIG-Schweißverfahren vielt überlegen ist. Beispielsweise ist, selbst im Falle der
schwierigsten Schweißstellung von oben her, das Gewicht des abgelagerten Metalles pro Längeneinheit 5 »6 ,g/cm.

Tabelle 3 zeigt die Schweißbedingungen bei denen Edelstahlrohre mit 304,8 mm bzw. 558,8 mm Durchmesser mittels des
Schweißverfahrens der vorliegenden Erfindung verbunden
wurden sowie mit den bekannten Schweißverfahren.

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TABELLE 5

	Zu verbindende Werkstücke	Rohre mit 304,8 mm Durchmesser und 22 mm Wandstärke aus SUS 304	Erfindung	Hochfrequent-	Rohre mit 558,8 mm Durchmesser und 36 mm Wand stärke aus SUS 304	Erfindung	Hochfrequenz- Impuls -T IG
	Schweißver fahren	Nieder- frequenz- Impuls- TIG	240 A 100 Hz	25Ö A 20 kHz	Niederfrequehz- Impuls-TIG	240 A 100 Hz	250 A 20 kHz
	Mittlerer Schweißstrom CA; HzJ	150 A 1~2 Hz	mit Stab* St foto	kalt	150 A 1-2 Hz	mit Sub- strom	kalt
	Schweißdraht	kalt	10	10	kalt	10	10
•Λ O σ> ■*.	Mittlere Schweißgeschw. C cm/minJ	10	140ÖÖ	15000	10	14000	15000
>/0526	Maximale Wärme zufuhr £j/minj	8000	15	25	8000	32	45
	Zahl der Durchgänge	45	2,3	4,2	81	8,8	12,5
	Lichtbogenzeit	7,4		Λ t~\ 0	22,2	24,0	15,0 I
	Maximale Ablage· rungsgeschw. C g/minJ	8,0	2,4	1 S	8,0	2,4	1,5 ! a
kritische AbIa- gerun^sgeschw. jjg/cmj	0,8	0,8

Aus obiger Tabelle 3 ist leicht zu erkennen, daß das Schweißverfahren der vorliegenden Erfindung verglichen mit den bekannten Schweißprozessen die Anzahl der Durchgänge beträchtlich verringern kann. Wenn der Zeitverlust aufgrund intermittierender Unterbrechungen des Schweißens für das Bilden neuer Wulste in Betracht gezogen wird, so ist im Ergebnis die gesamte Effektivität spürbar gegenüber den bekannten Schweißprozessen verbessert worden.

Tabelle 4 zeigt die Schweißbedingungen, bei denen ein Vorspannungsstrom dem Sub-Strom überlagert wurde und verändert wurde. Der Schweißstrom war 220 A, die Schweißspannung 9*5 V, die Schweißgeschwindigkeit 10 cm/min; die Hin— und Herbewegungs-Geschwindigkeit 120 bis 130 cm/min und die Schwenkbreite 4 bis 8,5 mm.

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TABELLE

ο cn ro cn

Test No.'	Richtung des hori zontalen Schweißens	SP/RP Verhältnis des Sub-Stromes I,	Ablagerung- gesctiw. /Jg/cm]	Kritische Ablage- rungsge s chw. [g/cmj	Ergebnis
No. 1	nach oben	SP RP 5/5 (keine Vorspannung)	20	2,0	gut-
No. 2	nach unten	SP RP 0/10	20	2,0	gut
No. 3	nach oben	SP RP 10/0	15	1,5	mittel
No. 4	nach unten	SP RP 8/2	20	2,0	gut
No. 5	nach oben	SP RP 2/8	20	2,0	gut
nach unten	16	1,6	mittel
nach oben	25	2,5	ausgezeri chnet
nach unten	18	1,8	mittel
nach oben	18	1,8	mittel
nach unten	"25	2,5	ausgezeichnet;

Anro.: Das SP/RP Verhältnis ist das Verhältnis swiscnen den Komponenten gleicher Polarität (SP) und Komponenten umgekehrter Polarität (SP) des Sub-Stromes L

O CO TO

Zusammenfassend kann mit der vorliegenden Erfindung ein großes Schmelzbad aus geschmolzenem Metall in äußerst zufriedenstellender und stabiler Weise in allen Schweißstellungen aufrechterhalten werden und folglich kann die Schweißeffektivität wie z. B. die Schweißablagerungsgeschwindigkeit spürbar verbessert werden. Da Stromimpulse mit mittleren Frequenzen verwendet werden, wird die Induktivität des elektrischen Kabels keine negativen Effekte verursachen. Beispielsweise bleiben, selbst wenn das Kabel langer als 100 in ist, die ßchweißbedingungen unverändert, so daß das Schweißverfahren der vorliegenden Krfinding in vorteilhafter V/eise auch "vor Ort" ausgeführt v/erden kann.

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Claims

Patentansprüche

1 .ll'/olrraiiä-Jciiutiögas-Öchv/eißveri'ahren, das in allen \_y Stellungen ausführbar ist, gekennzeichnet durch Zuführen von Gleichsoannungs-Strora-Impulsen zu einer Elektrode bei gleichzeitigem Zuführen von Stromimpulsen zu einem Schweißdraht.
2. V/olfram-Schutzgas-Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der der Elektrode zugeführten Gleichspannungs—Strom-Impulse bei einigen Zehn bis einigen Hundert Hz liegt.
3, Wolfram-Schutzgas-SchweiBverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Phasenbeziehungen der der Elektrode zugeführten Gleichspannungs-Strom-Impulse und der dem Cchweißdraht sugcf üni-ton ütroinimpulce synchron verriegelt wird.
4. V/olfram-Schutzgas-Schweißverfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder T>,

dadurcli gekennzeichnet,

daß den dem Schweißdraht zugeführten Stromimpulsen ein

Vorspannungsstrom überlagert wird.
5. Wolfrari--jchutzgas-Schweißverfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Öpitüe des Schweißdrahtes bezogen auf die Bchweiß-

richtung hinter der Elektrode zugeführt wird.
6. V/oli'ra::i-Üchutzgas-ochweißverfahren nach Anspruch 4, dad ar c η gekennzeichnet, daß die »Jpitze des Gehweißdrahtes bezogen auf die Schv/ej ßrichtung hinter der Elektrode zugeführt wird.

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