DE3326160C2

DE3326160C2 -

Info

Publication number: DE3326160C2
Application number: DE19833326160
Authority: DE
Inventors: Vasilij Fedorovic Popov; Ivan Ivanovic Sitnikov; Anatolij Jakovlevic Rabinovic; Stanislav Nikolaevic Kulebaki Gor'kovskaja Oblast' Su Volkov; Vladimir Aleksandrovic Kulebaki Gorkovskaja Oblast' Su Voikin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1990-11-15
Also published as: JPS6015086A; FR2547761A1; FR2547761B1; DE3326160A1; SE8303466D0; SE436845B; SE8303466L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anlagen zum Elektroschlackeschweißen und betrifft insbesondere Vorrichtungen zum Elektroschlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode.

Vorteilhaft kann die Erfindung zum Schweißen von Teilen aus Titan- und Nickellegierungen mit geraden und Rundnähten mit einer Dicke der Schweißkanten bis zu 70 mm angewandt werden.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Elektroschlacke schweißen mittels einer abschmelzenden Elektrode, die zwei Wagen, einen Haupt- und einen Stützwagen enthält, die beiderseits des Schweißstückes angeordnet und mit Stütz- und Führungsrollen versehen sind, sowie einen An trieb zur Verlagerung der Wagen am Schweißstück be sitzt. Am Hauptwagen ist ein Mundstück befestigt, über das die abschmelzende Drahtelektrode ins Schlackebad vorgeschoben wird. Auf dem Hauptwagen sind weiter Ein richtungen für den Vorschub der abschmelzenden Elektrode sowie zur Erzeugung von Schwingungen des Mundstückes ent lang des Schweißspaltes angeordnet (SU-PS 2 03 809). Als Einrichtung für die Be wegung des Mundstückes mit der abschmelzenden Elektrode entlang der Naht dient in der genannten Vorrichtung der Antrieb zur Verlagerung der Wagen.

In dieser Vorrichtung kann beim Schweißen nur die abschmelzende Drahtelektrode eingesetzt werden. Jedoch werden beim ausschließlichen Einsatz von nur ab schmelzenden Elektroden zur Verhinderung von Bindefehlern am Nahtanfang und von Schwindlunkern am Nahtende Metall warzen aufgeschweißt, die nachträglich entfernt werden. Um die Metallwarzen zu vermeiden, müssen beim Schweißen eine nicht abschmelzende und eine abschmelzende Elektro de eingesetzt werden. Der Einsatz von nicht abschmelzen den Elektroden bringt auch weitere Vorteile, wie bei spielsweise eine höhere Leistung beim Metallaufschweißen und Legieren der Naht durch die Bestandteile der nicht ab schmelzenden Elektrode.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Elektroschlacke schweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode, die eine Säule mit einem Sup port und einer Einrichtung für dessen Verstellung sowie einen auf dem Support angeordneten Schweißkopf mit einer Einrichtung für den Vorschub der abschmelzenden Elektro de ins Schlackebad und einer Einrichtung für die Verla gerung des Mundstückes mit der nicht abschmelzenden Elek trode enthält (SU-PS 1 15 870).

In dieser gattungsbildenden Vorrichtung besitzt die Einrich tung für die Verlagerung des Mundstückes ein Mittel für dessen Bewegung entlang der Naht und ein Mittel für des sen Bewegung im Schweißspalt. Als Mittel für die Bewegung des Mundstückes entlang der Naht dient die Einrichtung zur Supportverstellung und das Mittel für die Bewegung des Mundstückes im Schweißspalt besteht aus einem Elek troantrieb und einem das Mundstück tragenden Kurbel getriebe, die kinematisch miteinander verbunden sind.

Jedoch wird durch diese Vorrichtung ein stabiler Elektroschlackevorgang bei der Einführung der nicht ab schmelzenden Elektrode ins Schlackebad nicht gewährlei stet, weil eine Selbstregelung des Abstandes zwischen der nicht abschmelzenden Elektrode und dem Metallbad nicht vorhanden ist. Das führt zu Schweißnahtfehlern. Durch das Mittel für die Bewegung des Mundstückes im Schweiß spalt wird die Konstruktion des Schweißkopfes und folg lich der Vorrichtung im ganzen erschwert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine konstruktiv einfache Vorrichtung zum Elek troschlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode zu schaffen, in der die Einrichtung für die Verlagerung des Mundstückes mit der nicht abschmelzenden Elektrode derart ausgebildet ist, daß die Qualität der Schweißnaht verbessert wird.

Das wird dadurch erreicht, daß in einer Vorrichtung zum Elektroschlackeschweißen mittels einer nicht ab schmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode, die eine Säule mit einem Support und einer Einrichtung zu dessen Verstellung sowie einen auf dem Support angeordneten Schweißkopf mit einer Einrichtung für den Vorschub der abschmelzenden Elektrode ins Schlackebad und einer Ein richtung für die Bewegung des Mundstückes mit der nicht abschmelzenden Elektrode enthält, erfindungsgemäß die Einrichtung für die Bewegung des Mundstückes mit der nicht abschmelzenden Elektrode einen Elektroantrieb ent hält, der am Körper des Schweißkopfes mit der Möglich keit einer Änderung des Neigungswinkels relativ zum Schlackebadspiegel befestigt und mit dem Elektroan trieb der Einrichtung für die Supportverstellung verbun den ist, sowie mit einer Zahnstange versehen ist, die im Gehäuse des Elektroantriebs mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung durch dessen Elektromotor angeordnet ist und auf der Stirnseite das Mundstück mit der nicht abschmelzenden Elektrode trägt.

Durch eine derartige Ausführung der erfindungsge mäßen Vorrichtung zum Elektroschlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode wird ermöglicht, die Qualität der Schweißnäh te zu verbessern und deren Länge unter gleichzeitiger Vereinfachung der Konstruktion der Vorrichtung zu ver größern.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in diesen zeigt

Fig. 1 - ein Schaubild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Elektroschlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektro de;

Fig. 2 - ein Schaubild der Einrichtung zur Sup portverstellung und der Einrichtung für die Bewegung des Mundstückes mit der nicht abschmelzenden Elektrode der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 - einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Elektro schlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode enthält eine Säule 1 (Fig. 1) mit einem darauf angeordneten Support (2), der durch eine Einrichtung 3 verteilt wird. Auf dem Sup port (2) ist ein Schweißkopf (4) angeordnet, der mit einer Einrichtung 5 für den Vorschub der abschmelzenden Elek trode 6, d. h. des Zusatzdrahtes, in das Schlackebad so wie mit einer Einrichtung 7 für die Bewegung eines Mund stückes 8 mit der nicht abschmelzenden Elektrode 9 ver sehen ist.

Die Einrichtung 7 für die Bewegung des Mundstückes 8 mit der nicht abschmelzenden Elektrode 9 enthält einen Elektroantrieb 10, der am Körper 11 des Schweißkopfes 4 mit der Möglichkeit einer Änderung des Neigungswinkels α relativ zum Spiegel 12 (Fig. 2) des Schlackebades 13 befestigt und mit dem Elektroantrieb 14 der Einrich tung 3 für die Verstellung des Supports 2 verbunden ist; er ist mit einer Zahnstange 15 (Fig. 1) versehen, die im Gehäuse 16 des Elektroantriebs 10 mit der Mög lichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist.

Der Elektroantrieb 10 (Fig. 2) der Einrichtung 7 enthält einen im Gehäuse 16 (Fig. 1) untergebrachten Elektromotor 17 (Fig. 2), auf dessen Antriebswelle 18 ein Getriebe 19 angeordnet ist, dessen Abtriebsglied, ein Zahnrad 20 (Fig. 3), mit den Zähnen 21 der Stange 15 in Verzahnung steht, wodurch die Stange 15 im Gehäu se 16 auf Führungsrollen 22 und 23 durch den Elektroan trieb 17 (Fig. 2) bewegt wird.

Die Änderung des Neigungswinkels α (Fig. 1) des Elektroantriebs 10 relativ zum Spiegel 12 (Fig. 2) des Schlackebades 13, das beim Schweißen des Schweißstücks 24 entsteht, und folglich der Stange 15 (Fig. 1) erfolgt mit Hilfe eines bogenförmigen Schlitzes 25, der im Kör per 11 des Schweißkopfes 4 ausgebildet ist, sowie einer Schraube 26, durch die das Gehäuse des Elektroantriebs 10 am Körper 11 des Kopfes 4 festgestellt wird.

Auf der Stirnseite der Stange 15 ist das Mund stück 8 mit der nicht abschmelzenden Elektrode 9 mit der Möglichkeit einer Änderung ihres Neigungswinkels ange ordnet. Am Mundstück 8 ist ein Rohr 27 befestigt, durch das die abschmelzende Elektrode 6 ins Schlackebad 13 geleitet wird. Die Änderung des Neigungswinkels des Mundstückes 8 erfolgt durch einen bogenförmigen Schlitz 28, der im Körper des Mundstückes 8 ausgebildet ist, sowie einer Schraube 29, durch die das Mundstück 8 auf der Stirnseite der Stange 15 festgestellt wird.

Der Elektroantrieb 14 (Fig. 2) der Einrichtung 3 enthält einen Elektromotor 30, auf dessen Austrittswel le 31 eine Kupplung 32 und ein Getriebe 33 angeordnet sind, dessen Abtriebsglied in Form einer Spindel 34 ausgestaltet ist, durch die der Support 2 (Fig. 2) an der Säule 1 (Fig. 1) verstellt wird, der den schematisch eingezeichneten Schweißkopf 4 trägt.

Die Verbindung zwischen dem Elektroantrieb 10 der Einrichtung 7 für die Bewegung des Mundstückes 8 mit der nicht abschmelzenden Elektrode 9 und dem Elektroan trieb 14 der Einrichtung 3 für die Verstellung des Sup ports 2 wird über Endschalter 35 und 36 hergestellt, die am Gehäuse 16 (Fig. 1) des Elektroantriebs 10 befestigt sind und mit den Anschlägen 37 bzw. 38 in Berührung kommen, die die Endstellungen der Elektroden 6 und 9 bei deren Bewegung im Spalt zwischen den Schweiß kanten des Schweißstücks 24 begrenzen und mit dem Elek tromotor 30 (Fig. 2) elektrisch verbunden sind.

Die Elektromotoren 17 und 30 sind an Gleichstrom quellen 39 und 40 angeschlossen, die schematisch ein gezeichnet sind, wobei der Elektromotor 17 an die Quel le 39 über eine Steuereinheit 41 angeschlossen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Elektroschlac keschweißen mit einer nicht abschmelzenden und einer ab schmelzenden Elektrode funktioniert in folgender Weise.

In Abhängigkeit von den spezifischen physikalisch- chemischen Metalleigenschaften, der Konfiguration, Dicke und Höhe des Schweißstücks 24 sowie vom Schweißpulver wird die Bewegungsbahn der Elektroden 6 und 9 während des Schweißvorganges im Schlackebad 13 gewählt.

Durch die Drehung des Elektroantriebs 10 (Fig. 1) wird die Zahnstange 15 unter einem Winkel α zur ge wählten Bahn unter Berücksichtigung der vorgegebenen Änderungsfrequenz der Bewegungsrichtung der Elektroden 6 und 9 positioniert und mit der Schraube 26 in dieser Stellung festgehalten. Das Mundstück 8 mit der nicht abschmelzenden Elektrode 9 wird in senkrechte Stellung gebracht und mit der Schraube 29 eingespannt, wobei sich die Zahnstange 15 in der mittleren Stellung rela tiv zu den Stirnseiten des Gehäuses 16 des Elektroan triebs 10 befinden soll. Durch die Verstellung des Sup ports 2 wird das Mundstück 8 in den Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten des Schweißstücks 24 (Fig. 2) eingeführt. Dann werden die Anschläge 37 (Fig. 1) und 38 entsprechend der Dicke des Schweißstücks 24 (Fig. 2), d. h. in die Endstellungen der Elektroden 6 und 9 bei deren Bewegung im Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten des Schweißstücks 24 eingestellt.

Durch die Einrichtung 3 für die Verstellung des Supports 2 und die Einrichtung 7 für die Bewegung wird das Mundstück 8 in die Ausgangsstellung für den Beginn des Schweißvorganges gebracht. Danach wird das Elektro schlackeschweißen nach dem bekannten Verfahren durchge führt. Mit dem Anstieg des Metallbades 42 wird die Zahn stange 15 mit dem daran befestigten Mundstück 8 auf der Neigungslinie A (Fig. 1) unter dem Winkel α durch die Einrichtung 7 nach oben bewegt.

Die automatische Bewegung des Mundstückes 8 durch die Einrichtung 7 wird vom Steuerpult 41 aus bewerkstel ligt. Dabei soll die maximale Geschwindigkeit der auto matischen Bewegung des Mundstückes 8 die Schweißgeschwin digkeit und die Verstellgeschwindigkeit des Supports 2 überschreiten. Beim Erreichen der durch den Anschlag 37 begrenzten Endstellung durch die Elektroden 6 und 9 wird die Bewegung der Zahnstange 15 mit dem Mundstück 8 unterbrochen. Gleichzeitig wird der Elektromotor 30 für die Aufwärtsverstellung des Supports 2 mit einer die Schweißgeschwindigkeit überschreitenden Geschwin digkeit mittels des Endschalters 35 (Fig. 1 und 2) ein geschaltet. Dabei wird der Abstand zwischen der nicht abschmelzenden Elektrode 9 und dem Metallbad 42 (Fig. 2) größer und der Strom entsprechend kleiner. Beim Strom abfall unter den vorgegebenen Wert wird die Zahnstan ge 15 mit dem Mundstück 8 durch den Elektroantrieb 10 (Fig. 1) nach unten bewegt, wobei der Abstand zwischen der nicht abschmelzenden Elektrode 9 und dem Metallbad 42 automatisch geregelt und der voreingestellte Strom stabilisiert wird.

Durch die Addition der Geschwindigkeitsvektoren bei der Bewegung des Supports 2 und des Mundstückes 8 bewe gen sich die Elektroden 6 und 9 mit dem Hochsteigen des Metallbades 42 auf der Neigungslinie B bis zu der durch den Anschlag 38 begrenzten Endstellung und der Elektro motor 30 wird durch den Schalter 36 (Fig. 1 und 2) ab geschaltet, wobei die Bewegung des Supports 2 unterbro chen wird und das Mundstück 8 mit den Elektroden 6 und 9 mit dem Hochsteigen des Metallbades 42 durch den Elek troantrieb 10 aufwärts verlagert wird. Dann wiederholt sich die Bewegung der Elektroden 6 und 9 auf der vorge gebenen Bahn.

Durch die Bewegung der Elektroden 6 (Fig. 2) und 9 im Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten des Schweiß stücks 24 werden Voraussetzungen für eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Schlackebad 13 geschaffen, wodurch die durchgeschweißte Dicke vergrößert und die Bildung der Naht 43 begünstigt wird.

Die Vorrichtung zum Elektroschlackeschweißen mit tels einer nicht abschmelzenden und einer anschmelzen den Elektrode besitzt eine einfache Konstruktion und gestattet es, die Qualität der Schweißnähte vor allem bei Schweißstücken aus Titan- und Nickellegierungen zu verbessern, sowie die Länge der Schweißnähte zu ver größern.

Claims

Vorrichtung zum Elektroschlackeschweißen mittels einer nicht abschmelzenden und einer abschmelzenden Elektrode, welche
- - eine Säule,
- - einen auf der Säule verstellbar angeordneten Support,
- - eine Einrichtung zur Supportverstellung und
- - einen auf dem Support angeordneten Schweißkopf enthält, der
- - eine Einrichtung für den Vorschub der abschmel zenden Elektrode ins Schlackebad und
- - eine Einrichtung für die Bewegung eines Mund stückes mit der nicht abschmelzenden Elektrode besitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Einrichtung (7) für die Bewegung des Mund stückes (8) mit der nicht abschmelzenden Elektrode (9)
- - einen Elektroantrieb (10) enthält, der am Kör per (11) des Schweißkopfes (4) mit der Möglichkeit einer Änderung seines Neigungswinkels (α) relativ zum Spiegel (12) des Schlackebades (13) befestigt und mit dem Elektroantrieb (14) der Einrichtung (3) zur Ver stellung des Supports (2) verbunden ist, sowie
- - mit einer Zahnstange (15) versehen ist, die im Gehäuse (16) des Elektroantriebs (10) mit der Möglich keit einer hin- und hergehenden Bewegung durch einen Elektromotor (17) angeordnet ist und auf der Stirnsei te das Mundstück (8) mit der nicht abschmelzenden Elek trode (9) trägt.