DE3140180A1

DE3140180A1 - Verfahren und geraet zum verschweissen schmaler spalte

Info

Publication number: DE3140180A1
Application number: DE19813140180
Authority: DE
Inventors: Takehiko Takasago Hyogo Imada; Hiromasa Kamei; Osa Matsumoto; Shozo Sato; Susumu Shono; Shimoyama Toshikazu
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1983-04-21
Also published as: FR2514280A1; GB2106816B; US4891493A; FR2514280B1; CA1176314A; GB2106816A; DE3140180C2

Description

Verfahren und Gerät zum Verschweißen schmaler Spalte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißverfahren für schmale Spalte und auf ein Gerät hierfür. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und ein Gerät zum Schweißen, mit dem das Entstehen von Schweißfehlern wie das ungenügende Verschmelzen und dergl. verhindert werden kann.

In der Schweißtechnik sind in letzter Zeit rasche Fortschritte zu verzeichnen gewesen. So.wurde ein Schweißverfahren entwickelt, bei dem der Spalt zwi-

10" cchen den zu verschweißenden Teilen enger gemacht wird, als es zum Kleinhalten der Zeit notwendig ist, während der Schweißvorgang durchgeführt wird, wenn Konstruktionen mit dicken Platten zu verschweißen sind. Dieses Schweißverfahren wird Schmalspaltschweißverfahren genannt und dient hauptsächlich zum Lichtbogenschweißen wie das MIG-Schweißen, zum, mit COp-Gas abgeschirmte Lichtbogenschweißen und zum Tauchbo^enschweißen. Das Prinzip des Schmalspaltlichtbogenschweißens wird in Figur 1 gezeigt. Das heißt, zwei dicke Platten oder Teile 1, die zu verschweißen sind, werden so angeordnet, daß sie zueinander gerichtet sind und zwischen eich ein schmaler Spalt 2 ergibt, an dsm ein Führungszylinder 3 entlanggeführt und dann durch den Führungszylinder 3 eine sich' verbrauchende

."5 Elektrode 4- geführt wird, während ein elektrischer Lichtbogen 5 -wischen der Spitze der Elektrode 4- und dem zu verschweißenden Teil 1 erzeugt wird, um eine

— 5 —

Ablagerungszone 6 su erhalten, durch die zwei, Teile 1 miteinander verschweißt sind.

Nach dem. üblichen Schmalspaltbogenschweißen kann das Schwellen mit hoher Leistung ausgeführt werden, da eine Spezialrill in den zu verschweißenden Teilen 1 nicht eingeschnitten werden muß und die Benutzung eines schmalen Spalts die Menge der herzustellenden Ablagerungszone 6 verringert.

Bei diesem üblichen Schmalspaltbogenschweißen ist es ,jedoch schwierig, die Spitze der Elektrode 4· zu den Ecken zu richten, die von den verschweißenden Teilen 1 und der Ablagerungsζone 6 gebildet werden,· da die Breite des Spalts gering ist und es deshalb bisher oft der Fall war, daß zwischen den Teilen 1 und .der mehrschichtigen Ablagerurigszone 6 beim Verschmelzen erfolgte und somit eine Zone 7 ohne Ablagerungen entstand.

3s ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Schmalspaltbogenschweißverfahren und ein Gerat hierfür anzugeben, wobei dem. keine Zone ohne Ablagerungen auftreten kann, worunter die üblichen Bogenschweißverfahren leiden., Hierbei ist eine Schweißdrahtzuführeinrichtung vorgesehen, mit der die Schweißdrähte so plastisch-verformt werden können, daß sie eiie Spezialgußanordnung aufweisen, die zur Verwendung bei diesem Verfahren von Nutzen

- ist. ·

Als Ergebnis besonderer Nachforschung hat die Erfindung dazu geführt, daß einerseits ein Schmalspaltbogenschweißverfahren einen schmalen Spalt zwischen zwei zu verschweißenden Teilen liefert, die.in gegebenem Ab-

stand zueinander gerichtet sind, daß eine sich, verbrauchende Elektrode in einen Führungszylinder gefiihrt wird, der an dem schmalen. Spalt entlang bewegt wird und daß die zu verschweißenden Teile miteinander vereinigt werden, wobei die Elektrode in den schmalen Spalt gerichtet wird, und "die Formbreite des Spalts mit der Richtung des schmalen Spalts ausgerichtet wird und die Sichtung der Spitze der Elektrode so geändert wird, daß eine nach der ande*-

"*Ö ren Eichtkante der zu verschweißenden Teile alternativ bei hoher Frequenz geändert wird, während die Elektrode plastisch so verformt wird, daß sie eine wellenförmige .Anordnung nit einer Steigung von etwa 10 bis 30 mm und eine Formbreite von etwa 2 bis 5 mm je nach

Ή^; den Scliweißbedingungen erhält.

Andererseits liefert die Erfindung ein Gerät zum Sclißalspaltbogenschweißen mit einem Schweißkopf, der einen Führungszylinder, der am schmalen Spalt, der von den zuverschweißenden Teilen gebildet wird, entlanggeführt werden kann und durch den die Elektrode geführt wird, eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Lichtbogens zwischen der Elektrode und den zu verschweißenden Teilen und ei'ne Formeinrichtung mit zwei Zahnfädern enthält, die die Elektrode plastisch

■'"-'5 no verformen kann, daß sie eine wellenförmige Anordnung mit einer Steigung von etwa 10 bis 30 mm und eine Formbreite von etwa 2 bis 5 aim Je nach den Schweißbedingunfsen ergibt, und daß die Elektrode in den Zylinder führen kann,

iö Ferner gibt die Erfindung eine Schweißdrahtführein-" richtung mit zwei Zahnrädern an, die mit einem Zwi-

- 7 - ■

schenraum ineinander greifen, in den ein Schweißdraht aufgenommen werden kann, wobei die Zahnscheitel eines Zahnrades mit den Zahnfüssen des anderen Zahnrades in Kontakt kommen und ein flacher Teil an 5" jedem Zahnscheitel und jedem Zahnfuß an den Zahnrädern vorgesehen ist, der sowohl eine dreieckige keilförmige Form aufweist als auch zum Biegen und Führen des Schweißdrahtes dient.

Es wird das Schmalspaltbogenschweißverfahren und· ^⁰ ■ ein Gerät für Ausführung dieses Verfahrens einschließlich der Schweißdrahtzufuhreinrichtung nach der Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen für das MIG-Schweißen erläutert.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden 1> mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines üblichen Schmalspaltbogenschweißgeräts im Schnitt im Zustand des üblichen Schmalspaltbogenschweißens;

Figur 2 eine Vorderansicht eines Schweißgeräts nach

einem Ausführungsbeispiel'der Erfindung im Teilschnitt;

Figur 3 ein Schnitt des Gerätes nach Figur 2, gesehen au der Linie A₁-A';

Figur 4 eine Draufsicht auf das Gerät nach Figur 2;

Figur 5 ein Diagramm der Beziehung zwischen-Schweißstrom und Schweißdrahtzuführgeschwindigkeit;

- 8

Figur 6 ein Diagramm der Besiehung zwischen der Spaltbreite und der richtigen Formbreite eines .Schweißdrahtes;

die

!Figuren 7a und 7b zeigen die Vorderansicht einer Sc-hweißdrahtzuführeinrichtung mit zwei

Formzahnrädern und mit dem Biegen der Schweißdrähte;

die

Figuren 8a und 8b sind perspektivische Ansichten eines geformten Schweißdrahtes mit einer ° anderen Formbreite;

die

Figuren 9a,9b,9c und 9s zeigen schematisch eine andere Schweißdrahtform; und .

Figur 10 ist die Vorderansicht von Formzahnrädern, die einen Formdraht nach Figur 9c liefern.

Die Vorder-und Teilschnittdarstellung nach Figur 2 zeigt das Gerät eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung in bezug auf die zu verschweißenden .Teile an der Linie A-A¹ und Figur 4- zeigt eine Draufsicht,' wo eine Grundplatte 11 des Schweißkopfes mit einem im Schweißkopf sowohl vertikal als auch mit einem horizontal bewegbaren Gleiter 12 versehen ist. Auf der Grundplatte 11 befindet sich der Gleiter 12 und die Gleiterwelle 13, wobei die Gewindeteile 13a und 13b verschiedene Gewinderichtungen besitzen (bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Gewindeteil 13a ein Rechtsgewinde und der Gewindeteil 13b ein Linksgewinde). Die jeweiligen Gewindeteile 13a und 13b sind mit •den Ladern 14-a bzw 1^b verschraubt, die die Wellen 15a bzw. 1ßb tragen, die je an einem Ende ein Form-

β » β β β «· «

3U0180

— 9 —

zahnrad 17a bzw. 17b sum plastischen Verformen des Schweißrahtes 16 (verbrauchbare Elektrode) mit gerader Linerität und zum Zuführen des verformten bzw. geformten Schweißdrahtes in eine Schweißzone besitzen.

Die Formzahnräder 17a und 17b können den Schweißdraht 16 plastisch in einen gebogenen Schweißdraht 16* verformen, der eine gegebene !Form mit einer Steigung von etwa 10 bis 30 mm und eine Formbreite (Biegebreite) von etwa 2 bis 5-nun aufweist. Die' Formzahnräder 17a und 17b sind von den Lagern. 14 und 14b und den gleichen Teilen mit dem Isolator vollständig isoliert. Die Drehwellen 15a und 15b tragen' an ihren Enden die angetriebenen Zahnräder 18a bzw, 18b.

Ferner liegt an der Grundplatte 11 ein Motor 19, dessen Ausgangs we lie 20 rait einem Antriebszahnrad 21 versehen ist, das an das Zahnrad 18a angreift. Hier-· mit. wird die Drehung der Ausgangswelle 20 des Motors 19 über das Antriebszahnrad 21, die Antriebszahnräder 18a und 18b und die -^rehwellen 15a und 15b auf die jeweiligen Formzahnräder 17a und 17b,'übertragen.

Da die Lager 14a und 14b mit den Gewindeteilen 1Ja und 13b am Gleiter 13 mit verschiedenen Gewinderichtungen verbunden sind, können somit die Stellungen der Formzahnräder 17a und 17b zusammen mit den Lagern 18a und 18b den Abstand zwischen den Achsen der Formzahnräder 17a und 17b durch Drehen eines Handgriffs 22 mit der Hand, der an einem Ende der Gleiterwelle I3 angebracht ist, und die Formbreite W des Schweißdrahtes verändert v/erden.

- ίο - ■

Genau über dem von den Formzahnrädern 17a und 17b gebildeten ^aum befindet sich ein Führungsglied 23 zum Führen des von einer (nicht dargestellten) !Spule abgenommenen Schweißdrahtes in den Raum zwischen den Formzahnräder 17a und 17b. Das Führungsglied 23 wird auf einer Tragplatte 24 getragen, der aus isoliermaterial besteht, das an der auf der Grundplatte 11 befestigten Halterung angebracht ist. An.beiden Seitenenden des von den Zahnrädern 17a und 17b gebildeten Raums sind Führungsglieder 26a und 26b vorgesehen, um das Abweichen des Schweißdrahtes von den Zahnrädern-17a und 17b gebildeten Raum zu verhindern. Die Führungsglieder 26a und 26b werden über die Isolierplatte 27a bzw. 27b an Halterungen 28a bzw. 28b getragen.

Unter diesem Raum, der von den Formrädern 17a und 17b gebildet wird, befindet sich an der Grundplatte 11 ein Schlitz 29 von I-Form, der in rechtem Winkel zur Richtung entlang der Zahnrädern 17a und 17b abnehmbar abgebracht ist, D.H. die obere Trageplatte 30 ist kaosettenartig angebracht.

Um ein Abnehmen von der Grundplatte 11 zu verhindern, befindet sich an der Grundplatte 11, eine Anschlagplatte 31 die die Kante der oberen Trageplatte 30 hält. ^c ■> . Auf dem oberen Träger 31 wird ein oberer Führungszylinder 32 über Isoliermaterial 33 genau über dem von ■ den Rädern 17a und 17b gebildeten Raum gehalten. Der gebogene Schweißdraht 16* wird unmittelbar in den Führungszylinder 32 eingeführt.

Auf der unteren Fläche der oberen Trageplatte 30 ist eine untere Trageplatte 34 über 'Isoliermaterial ange-

- 11 -

• ·* · α «e »« · ββ · · fl

5» β » · » »4«β»Ο

··« «β « PO* Φ» Α« β f> 6

- 11 -

schraubt. Die Platte 30 dient auch zum Verbinden eines sekundären Kabels der Schweißstromquelle, wozu ein Paßteil 36 vorgesehen ist.

Die untere Trageplatte 34 ist mit einem Schlitz 37 versehen, in den ein Trageblock 38 angeordnet ist, der kaasettenurtig, in horizontaler Richtung abnehmbar ist und hinter der Anordnung durch nur leichtes Anziehen einer Schraube befestigt werden kann.

Der Tragblock 33 trägt durch einen Verstärkungszylinder 40 einen unteren Führungszylinder 39» der, wenn er auf der unteren Platte befestigt ist, zu einer imaginären Verlängerung des oberen Zylinders 32 ausgerichtet ist.
Der gebogene Schweißdraht 16' wird durch den unteren

Ί5 Führungszylinder 39 eingeführt, der lang genug ist, so daß er in den schmalen Spalt eingesetzt und der gebogene Draht 16' in die Schweißzone gebracht werden kann. Ferner besitzt der untere Führungszylinder 39 einen abgeflachten Teil in der Mitte an seiner Länge, so daß der gebogene Schweißdraht 16' während des Führens sich nicht verdrillen kann. An der Oberseite des unteren Führungszylinders geht durch ein Spitzenpaßstüclc 41 eine Spitze hindurch, die aus Chromkupfer oder Wolfram mit guter Leitfähigkeit besteht. Der verstärkte Zylinder 40 besteht ebenfalls aus einem gut leitendem Material. Er bedeckt den unteren Püh- . rungszylinder 39 zur Hälfte entlang seiner Länge und hält an seiner Oberseite einen.wassergekühlten Zylinder 43, der sich in Kontakt mit dem unteren Führungszylinder 39 befindet und bis zum Spitzenpaßstück 41 führt, wo er verlötet ung gebogen ist.

- 12 -

Der Trageblock 38 ist an der Vorderseite und an der Rückseite des unteren FührungsZylinders 39 etc. mit einer Düse verbunden, die die öffnungen 45 und 4-6 verbindet und mit einem Dichtungsring 4-4- versehen ist und eine vordere und eine hintere Abschirmgasdüse M 7 bzw. 48 sind in die die öffnungen 4-5 und 46 verbindetien D.iioe eingesetzt. Die Düsen 47 und 48 weisen an •ihren Enden einen runden Querschnittsabschnitt auf, die in die öffnungen eingesetzt sind, aber die unteren

"Ό Teile besitzen eine flache Fläche (elliptischer Querschnitt), so daß sie in den. schmalen Spalt bei ausreichender Tiefe eingesetzt werden können.

Durch die hintere Abschirmgasdüse 48 wird eine Düse 49 gelegt, die eine Schweißraupe bildet und deren Spitze zur Ceite der Führungsspitze 43 an der Oberseite der hinteren Abschirmdüse 48 ausgenommen ist. Das Abschirm- £,as gelangt durch die Düse 49 zum hinteren Teil des Schmelzbades und dient zum Regeln der Form der Schweißraupe .

.'■'0 Die Oberkante der Düse 49 kann in eine HilfsÖffnung 50 eingesetzt werden, wenn die hintere Abschirmgasdüse 48 in die Lüsenverbindungsdüse 46 eingesetzt ist. Die Düsenverbindungsöffnungen 45 und 46 und die Hilfsöffnung 50 sind mit den Abschirmgaszuführrohren 5-1»

p.:j 52 und'53 verbunden. Die Lage oder Tiefe des Einsetzens' jeder Abschirmgasdüse 47 oder 48 kann frei eingestellt werden, außer sie zweigt im Dichtungsring 44 am Tragblock 38 davon ab. Diese Einstellung ist besonders dann von Vorteil, wenn die zu schweißenden Teile Rohre

/Q kleinen Durchmessers und dergl. sind und wenn die Abschirmfähiskeit durch Einstellen der Lage der Schirm-

gasdüsc-ri 4-7 und 4-8 vergrößert wird, damit sie etwas niedriger werden als die 'der leitenden Spitze 4-2„

Andererseits ist auf der Grundplatte 11 ein NivellierxingGEiechanisrai-r. 5^- für den ^chweißkopf vorgesehen.

Der Mechanismus 54- enthält Halterungen 55a und 55b, die sich auf der Grundplatte 11 befinden und eine Schnecke $6 durch eine bchneckenwelle 5^ tragen, die ein Ganzes damit bildet. Ein Schneckenrad 59 ist auf der Welle 59 angelenkt und greift die Schnecke 56 an.

Ein Gleiter kann'sich vertikal und horizontal im Schweißkcpf bewegen und ist mit dem Schneckenrad 59 über eine Verbindungsplatte 60 verbunden. Durch Drehen der Schneckenwelle 57 wird der aus der Verbindungsplatte 60 und die Grundplatte 11 gebildete Winkel geändert

^5 und dadurch auch die Lage des Schweißkopfes. Die Schrauben 61 und 62 verhindern ein Klappern des Gerätes nach dem Einstellen.

Im Gerät nach diesem AusfUhrungsbeispiel werden 'die obere Trageplatte 30 und der Trageblock 38 kassettenartig zusammengebaut und die Abschirmgasdüsen 4-7'und 4-8 sind abnehmbar. Deshalb sind der Zusammenbau und das Auswechseln von Teilen sehr leicht.

Das Schweißen im schmalen Spalt 2, der von zwei zu verschweißenden Teilen 1 gebildet wird, die zueinander gerichtet sind, wird unter Verwendung des Gerätes mit diesem Aufbau, wie folrtt, durchgeführt: Das heißt, der Schweißdraht 16 mit gerader Linerität, der von der Spule geliefert wird, wird durch das Pührungsglied 23 in die iOrmzahnräder 17a und 17b geführt,

JG die angetrieben und gedreht' werden. Der Schweißdraht

wird plastisch verformt und gebogen und durch den c-Mren Führurj^ssylinder 32 geführt. Der gebogene ij!'uv:eibdraht '16' wird vom oberen Führungs zylinder ^J,-2 au;; in d:.-n unteren Führungs zylinder 39 geführt. '"> Dann vrirü an die leitende Spitze 4-2 an der Oberseite düö i'ührungszylinders 39 Strom angelegt, um oineu elektrischen Lichtbogen zwischen den zu ver- !Lichwt.'ilienden Teilen 1 zu erzeugen, und der Draht wird in den schmalen Spalt 2 gebracht.

'iO Der Schweißdraht; 16 wird mit derselben Geschwindigkeit wie die, bsi der der gebogene Schweißdraht 16' verbraucht, zugeführt«, Andererseits wird das Abschirmgas während des Betriebes von den Düsen 4-7 und 4-8 an der Vorderseite und der Rückseite der Schweißzone ge-

^Λ> '-·' liefert.. .Auf diese Weise erfolgt das Schweißen zweier Teile 1 über eine Ablagerungszone.

Betr-i cntet man das Schweißverfahren im einzelnen, da es bei konstanter Neigung als Ergebnis von vollständiger ^'ici.it. i scher Verformung durchgeführt wird, besitzt der

;>-> vj^liv/siiiJraht 16 eine Form oder Ordnung, die nicht nur wt'ilirend seines Durchganges durch die Zylinder 32 und 39) sondern auch nach dem Durchgang durch die leitende Spitze 4-2 dieselbe bleibt. Da er in einem bestimmten Winkel gebogen v-/ird (Biegwinkel G) wird ein Schweißbogen

■;<;, 64 Kiit einem entsprechend gegebenen Winkel erzeugt, der bt. i. hoher Frequenz horizontal hin-und herschwingt. Dan Schmelzbad 65 wird in Richtung des schmalen Spalts nacheinander zu den gegenüberliegenden Wandungen der zu verscb'.vfißenden Teile geschwenkt, und die Wandungen

i;l ·/„·£■· r ei ο η sekundär im Schmelzbad 65 durch Hitze geschmolzen.

ο · 0 β ο

Beim Schweißen nach der Erfindung muß deshalb nur die Lage des Sohweißbogens eingestellt werden, der visuell eine einzelne Bewegung anzeigt oder als einzelner einheitlicher Lichtbogen erscheint, so daß er in der Mitte der Breite des schmalen Spalts gelegt wird. Aber diese genaue Einstellung der Lage des Schweißbogens zum Angeben der von den Wandungen der zu verschweißenden Teile gebildeten Ecken, die den engen Spalt, und eine Schweißraupe bilden, ist nicht notwendig. Ein anderer Vorteil des Schweißens nach der Erfindung liegt darin, daß keine · Blaslöcher entstehen können, da das Schmelzbad 65 kräftig, geschwenkt wird» -L>a die Form oder Ordnung des gebogenen Schweißdrahtes 16' auch nach dem Durchgang im Abstand zwi-.sehen der leitenden Spitze 42 nicht geändert wird, muß das Schweißen nicht mit hoher Genauigkeit erfolgen, um die Änderungen des Abstandes zwischen der leitenden Spitze 52 und der Schweißraupe (d.h. der Projekt ionslänge) zu ändern.

Ferner werden die Gründe erläutert, warum der Schweißdraht 16 mit einer Neigung von etwa 10 bis 30 mm und einer Formbreite von etwa 2 bis 5 mm geformt werden soll« ■

Zuerst ist wie für die Steigung des gebogenen Schweißdrahtes 16' die Beziehung zwischen Schweißstrom und Schweißdrahtzuführgeschwindigkeit die nach Figur 5? wenn das Schweißen unter folgenden Schweißbedingungen erfolgt:

Durchmesser des Schweißdrahts : 1,2 mm . Schiragas: Ar + 20% GO₂

Schweißstromquelle : Gleichstrom (impuls)

- 16 -

"Λ'οηη angenommen wird, daß die Steigung, bei der nin Schweißdraht geschmolzen wird, <?Q mm beträgt und der verwendete Schweißstrom 280 Amp. beträgt, ist die Ablagerungsrate des Schweißdrahts 8,8m/min., ' so ist die Frequenz, bei der die Spitze des Schweiß-■ drahtes zum Angeben nacheinander die Wände, die den schmalen Spalt bestimmen, 4-4-0 Hertz. Wenn, ferner eine einheitliche Steigung 10 mm beträgt, liegt die J?r'-quenz bei etwa 880 Umläufen pro min., während eine

1t· Frequenz von etwa 290 Umläufen pro min. mit einer einheitlichen Steigung von 30 mm erhalten wird. Da die formende Steigung praktisch in direktem Verhältnis zur Steigung des Zahnes der Zahnräder 17a und 17b liegt, muß der Durchmesser der Zahnräder 17a und 17b

>5 greifer sein, als wenn die Formsteigung größer als 30 mm ist, was hinsichtlich der Schwierigkeit zum Kleinhalton des Gerätes und der Verringerung der Frequenzunerwünscht ist. Dagegen wird bei einer einheitlichen Steigung von weniger als 10 mm eine viel größere Kx-"¹.ft zum plastischen Verformen des Schweißdrahts je nach den Eigenschaften des Drahtmaterials notwendig. Dj es lot nachteilig hinsichtlich der Kapazität des Zuführiiiotors 19 und der kürzeren Dauer, bei der die Spitze des Schweißdrahts zum Angeben der Wandungen ge-

<-ΐ> richteb ist, die den schmalen Spalt bestimmen.

Zweitens gibt es für die Breite W des gebogenen Schweißdraht s 16' eine richtige Formbreite, die die Breite des schmalen Spalts entspricht. Beim Bogenschweißen des schmalen Spalts mit einer Spaltbreite von 9 bis 3;q 14 mm ergibt ein bestimmter Bereich der Formbreite zwischen 2,0 und 5,0 mm eine Steigerung einer guten Schv/eißzone, die von Schweififehlern frei ist.

• - 17 -

-■■17 -

Figur 6 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der Spaltbreite und der richtigen Formbreite beim MIG-Schweißen eines schmalen Spalts. In diesem Fall wird eine befriedigende Schweißdurchdringung mit derselben Formbreite des Schweißdrahtes erhalten, wenn die Spaltbreite um einige Milimeter geändert wird.

Zum genauen Einstellen der Formbreite V des Schweißdrahts 16 wird das Gerät nach der Erfindung mit einem

'Ό Mechanismus nach den Figuren 2,5 7& und 7b versehen. Dieser Mechanismus ist, wie erwähnt, so konstruiert, daß die Lager- 14a und 14b an der Gleiterwelle '15 mit entgegengesetzt gerichteten Gewinderichtungen durch Drehen der Gleiterwelle 15 bewegt werden, damit die Formzahnräder I7& und 17b zusammen mit den Lagern 14a und 14b näher oder weiter zueinander kommen.

Figur 7 zeigt den Zustand, in dem ein Schweißdraht mit einer Strecke Oa zwischen den Achsen der Formzahnräder 17a und 17b etwas größer als der Abstand Ca zwisehen den Achsen nach Figur 7b ist. Zwischen.den beiden gebogenen Schweißdrähten 16', die in der vorstehenden Situation erhalten werden, besteht die folgende Beziehung:

Bei Oa Cb > ist L = ma = mb ' Pa > Pb

Wa > Wb und Qa > Qb

worin Ca und Gb der Abstand zwischen den Achsen der Zahnräder, L die Länge des Zahnradzahnes, ma und mb die JO Seitenlänge des gebogenen Schweißdrahts, Pa und Fb die Formsteigung, Oa und Qb die Biegewinkel des gebogenen

3t4Q1*80

- 18 - 'Y":

Schweißdrahts und Wa und Wb die Formbreite sind.

Figuren 8a, 8b und 8c zeigen die Beispiele der gebogenen Schweißdrähte 16' mit verschiedenen Werten ■ der Formbreite'W. Ferner können die Schweißdrähte 16 plastisch so verformt werden, daß sie von verschiedenen Spezialformordnungen nach den Figuren 9a, 9b, 9c, 9d und 9e durch Verwendung von Formzahnrädern 17a und 17b plastisch mit unterschiedlichen Zahnradzähnenordnungen verformt werden 19/1. Beispielsweise kann bei Verwendung der Formzahnräder 17a und 17b nach Figur 10 der gebogene Schweißdraht 16' nach Figur 9c erhalten v/erden.

Diese Art von Schweißdraht 16' zeigt dieselbe Wirkung, wie sie durch gewöhnliche Schweißschwingung gegeben wird· Hierfür wird ein Teil von Fo mit einem sehr kleinen Neigungsgrad in {jeder Einheitssteigung von einer Länge Pc vorgesehen. Durch diesen Teilschweißbogen kann an beiden Enden des söhmalen Spalts angehalten werden, was eine längere Bodendauer an beiden Endwandüngen ergibt, die den schmalen Spalt bestimmen, um ein 'richtiges Verschmelzen zu gewährleisten. Der Winkel O im Teil Nc gibt eine, wenn auch leichte Richtfähigkeit zu den Endwandungen, die den Spalt für den Schweißdraht bestimmen, auch wenn er an jedem Außenende des schmalen Spalts anhält.

Wie festgestellt, kann nach der Erfindung ein Schweißdraht an einer gegebenen Steigung und mit einer'gegebenen Formbreite plastisch verformt werden, um eine wellenförmige Anordnung zu erhalten, und an eine Schweiß- ^C zone durch Verwendung von zwei Formzahnrädern zugeführt werden* um die Spitze des .Schweißdrahts zum Angeben der

• - - 19 -

β β A *

... .. ·..· .:. 3HO180

~ 19 -

einander gegenüberliegenden Wandungen der zu verschweißenden Teile alternativ anzugeben, so daß eine gute Ablagorungszone, die von Schweißf.ehlern wie Auslassen von VerSchmelzungen frei ist, erhal- · ten werden kann. Ua außerdem während des Schweißens nach d'T Erfindung d?r Schweißbogen mit hoher Frequenz schwir,.-^+-, um ein Schmelzbad zu schwingen, treten Blasen stark auf, Ferner besteht ein Vorteil don Gerätes ri'-.ch der Erfindung darin, daß wegen der Einfachhüit dor· Korir.:rruktion Störungen- selten· oder gar n:i'"iht auf trogen, die V/artung leicht und die Herß Lollur.|^r.7.l'.o..'br;n r.r.r') 'ig sind.

i/ährend die Erfindung im einzelnen anhand von besonderen Auaführün.-jobeispielen beschrieben worden ist, so sind dem x'-.chuiann doch durchaus Änderungen möglich, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzugehen.

- 20 -

-20-Leerseite

Claims

·· tt« «

.: PAT ENTANWALTS BÜRO ■ ^! : ■

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. MEISSNERd 980) DIPL-INQ. P.E. MEISSNER DIPL-ING. H.-J. PRESTINQ

Zugelassene Vertreter vor dom Europäischen Patentamt Professional Representatives before tho European Patent Office

inrZe.chen ihr Schreiben vom Unsere Zeichen H6RBERTSTR. 22, 1000 BERLIN

56-1096

Mitsubishi Jukogyo K,K. Tokyo, Japan

Pa pent Ansprüche

Verfahren zum Lichtbogenschweißen kleiner Spalte, bei dem ein schmaler Spalt zwischen zwei zu verschweißenden Teilen bestimmt wird, die in gegebenen Abstand gegeneinander gerichtet sind, eine verbrauchbare Elektrode ir. einem Führung zy 3 in*- der geführt wird, der am Spalt entlanggeführt werden kar.n und ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Cpitze der Elektrode und den zu verschweißenäen Teilen erzeugt wird, uri diese miteinander zu ve reiniger), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode plastisch so verformt wird, daß eine wellenförmige Anordnung mit einer Steigung vor« etwa '!0 bis 30 mm und einer Formbreite von etwa· 2 Us 5 mm je nach den Schweißbc-iingungen entsteht, daß die Elektrode (4) in den scrisalen St.alt geführt wird, daß die Richtung der

h. ■ >· V '· i'-AV\

■■- 3-'4 ■ lV. Γ. ,0".

.r.·..· ^: BEPL-.N

6ANKkOf-TO POSTSCHECKKONTO ι. RLINERSANKAQ. P MEISSNER BLN-W BKRUN 31 404737-103 3,S357160Q0

3 H0180

__ Formbreite mit der Richtung des Spalts ausgerichtet und daß die Richtung der Spitze der Elektrode "(4-) so geändert wird, daß die Vorderkante der zu verschweißenden Teile alternativ mit hoher frequenz angelegt wird.
2. Verfahren"nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbogen bei einer hohen Frequenz in Richtung der Formbreite oszilliert, damit ein geschmolzenes Metall, das in Richtung des Spalts gebildet ist, kräftig hin-•und herschwingt und jede vordere Wandung der zu verschweißenden Teile schmilzt, die den Spalt durch Hitze bestimmt, die sekundär im Schmelzbad (65) durch Schwingen erzeugt wird.
3·. Gerät' zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweißkopf einen Führungszylinder enthält, der an dem von zwei zu verschweißenden Teilen gebildeten Spalt entlang geführt wird und durch den eine verbrauchbare Elek-.trode (4-) geführt wird, daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Lichtbogens zwischen der Elektrode (4) und den zu verschweißenden Teilen und eine Formeinrichtung mit zwei Zahnräder (17a, 17b) vorgesehen sind, die die Elektrode (4) plastisch verformen können, um eins wellenförmige Anordnung mit einer Steigung von etwa 10 bis JO mm und eine Formbreitυ von etwa 2 bis 5 mm .je nach den Schweißbedingungen zu erhalten, und die Elektrode in den Führungszylinder führen können.

_ 3 —
4. Gerät nach Anspruch 3,dadurch s^e~ kennzeichnet, daß Schweißdüsen vorgesehen sind, die kassettenartig abnehmbar angebracht sind.
5. Gerät nach den Ansprüchen 3 und 4·, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zahnräder (17&, 17h) in einem Saum miteinander kämmen, der einen Schweißdraht zwischen ihnen aufnehmen läßt und so die Zahnräder (17&/26) angeordnet sind, daß sie sich synchron drehen können, daß der Zahnkamm eines Zahnrades sich in Kontakt mit dem Zahnfuß des anderen Zahnrades befindet, und daß ferner ein flacher Teil an jedem Zahnkamm und Zahnfuß in den Zahnrädern vorgesehen ist, der sowohl eine dreieckige, keilförmige Form aufweist als auch zum Verbiegen und Zuführen des Schweißdrahtes dient.