DE3446747A1 - Electron-beam welding process with filler metal - Google Patents
Electron-beam welding process with filler metalInfo
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- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
- B23K15/0053—Seam welding
- B23K15/0073—Seam welding with interposition of particular material to facilitate connecting the parts, e.g. using a filler
Abstract
Description
~Elektronenstrahl-Schweißverfahren mit Zusatzwerkstoff"~ Electron beam welding process with filler material "
Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren, bei dem ein Werkstück und ein Zusatzwerkstoff mit Hilfe eines Elektronenstrahls angeschmolzen und dadurch miteinander verbunden werden.The invention relates to a welding method in which a workpiece and a filler material melted with the help of an electron beam and thereby be connected to each other.
Das Elektronenstrahl schweißen ist seit langer Zeit sowohl zur Durchführung einer Verbindungsschweißung als auch zur Durchführung einer Auftragsschweißung bekannt. Das Elektronenstrahl-Schweißverfahren eignet sich insbesondere zur Verbindung von Werkstücken größerer Dicke, wie z. B. dicken Blechen. Eine Verbindung zweier Werkstücke miteinander läßt sich durch das Elektronenstrahl schweißen nur dann erzeugen, wenn der Spalt zwischen den beiden Teil-Werkstücken nicht größer als 0,1 mm ist. Da die hierfür erforderliche Kantenbearbeitung sehr aufwendig ist, ist ein Verfahren entwickelt worden, bei dem durch Zugabe von Zusatzwerkstoff auch größere Spalte zwischen den Teil-Werkstücken mit Hilfe des Elektronenstrahlschweißens überbrückt werden können. So ist es möglich, durch Zugabe von Zusatzwerkstoff Spalte bis zu 2,0 mm zu überbrücken, so daß für die Verbindung zweier Teilwerkstücke ein normaler Sägeschnitt ausreicht.Electron beam welding has been in use for a long time a joint weld as well as for performing a build-up weld. The electron beam welding process is particularly suitable for joining Workpieces of greater thickness, such as B. thick sheets. A connection between two workpieces can only be welded to one another by the electron beam if the gap between the two partial workpieces is not greater than 0.1 mm. Since the Edge processing required for this is very complex, a method has been developed been, in which larger gaps between the Partial workpieces can be bridged with the help of electron beam welding. It is possible to bridge gaps of up to 2.0 mm by adding filler metal, so that a normal saw cut is sufficient to connect two partial workpieces.
Häufig entstehen bei großen Materialdicken größere Spaltfrei ten. In diesem Fall wird für den Schweißvorgang soviel Zusatz werkstoff benötigt, was der Zusatzwerkstoff mm einer sehr hohen Vorschubgeschwindigkeit zugeführt werden muß. -Bei der hohen Vorschubgeschwindigkeit wird der Zusatzwerkstoff durch den Elektronenstrahl regelmäßig nicht mehr ausreichend angeschmolzen, so daß der Schwetßversuch fehl schlägt. Eine Abhilfe bestünde darin, die Schweißanlage zu vergrößern, um energiereichere Elektronenstrahlen zu erzeugen, die auch bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten ein ausreichendes Anschmel zen des Zusatzwerkstoffes gewährleisten. Hierdurch erhöhen sich die Kosten für die Schweißanlage aber beträchtlich.Often larger gaps arise when the material is thick. In this case, so much additional material is required for the welding process, what the filler metal must be fed at a very high feed rate got to. -At the high feed rate, the filler material is driven by the electron beam regularly no longer sufficiently melted, so that the Schwetßversuch fails beats. One remedy would be to enlarge the welding system to make it more energetic Generate electron beams, even at higher feed speeds Ensure sufficient melting of the filler metal. Increase thereby However, the costs for the welding system increase considerably.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schweißverfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, durch das die Zuführung des Zusatzwerkstoffes mit niedrigerer Vorschubgeschwindigkeit möglich ist, so daß ein sicheres Anschmelzen des Zusatzwerkstoffes durch den bei der niedrigeren Yorschubl geschwindigkeit ausreichenden Elektronenstrahl gewährleistet wird.The invention is therefore based on the object of a welding method of the type mentioned at the beginning, through which the supply of the filler material with a lower feed rate is possible, so that a safe melting of the filler material due to the sufficient speed at the lower Yorschubl speed Electron beam is guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemNß dadurch gelöst, daß der Zusatzwerkstoff in Form mehrerer, einander nah benachbarter dünner Drähte zugeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that the filler material is supplied in the form of several, closely adjacent thin wires.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die gleiche Material menge bei niedrigerer Vorschubgeschwindigkeit der betreffenden Fugestelle des Werkstiickes zugeführt werden. Daraus ergibt sich, daß der Elektronenstrahl die mit niedriger Vorschubgeschwindigkeit zugeführten Zusatzwerkstbffdrähte sicher anschmelzen kann. Bei der Verwendung z. B. zweier Drähte für den Zusatzwerkstoff läßt sich die Vor-schubgeschwindigkeit nahezu halbieren, bei mehreren Drähten noch weiter herabset-' zen. Ferner kann die Abschmelzleistung erheblich erhöht werden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme können in überraschend einfacher Weise mit vorhandenen Elektronenstrahl- Schweißaniagen auch bereitere Spalte durch eine Schweißung überbrückt werden.The measure according to the invention allows the same amount of material at a lower feed rate of the relevant joint on the workpiece are fed. It follows that the electron beam with lower Feed speed fed additional work wire can safely melt. When using z. B. two wires for the filler metal, the feed speed almost halve, reduce even further if there are several wires. Furthermore, the Deposition rate can be increased significantly. The measure according to the invention can in a surprisingly simple way with existing electron beam Welding systems even more ready gaps can be bridged by a weld.
Zur Verbindung zweier durch einen Spalt getrennter Teilwerkstücke kann es vorteilhaft sein, wenn die mehreren (wenigstens zwei) Drähte auf verschiedenen Höhen des Spaltes den Elektronenstrahl treffen. Diese Maßnahme ist insbesondere für sehr dicke Werkstoffe mit möglicherweise nicht so breiten Spalten von Bedeutung, da die Auffüllung des Spaltes erheblich beschleunigt wird.For connecting two partial workpieces separated by a gap it can be advantageous if the several (at least two) wires on different Heights of the gap hit the electron beam. This measure is particular important for very thick materials with gaps that may not be as wide, since the filling of the gap is considerably accelerated.
Für breitere Spalte ist es vorteilhaft, wenn die mehreren Drähte an verschiedenen Stellen der Spaltbreite den Elektronenstrahl treffen. Da der Elektronenstrahl in diesen Fällen üblicherweise über die Spaltbreite oszilliert, erfolgt der Kontakt zwischen dem Elektronenstrahl und den mehreren Drähten nacheinander.For wider gaps it is advantageous if the multiple wires are attached hit the electron beam at different points in the gap width. Because the electron beam in these cases usually oscillating across the gap width, the contact takes place between the electron beam and the plurality of wires in succession.
Für tiefe Spalte kann es vorteilhaft sein, wenn zum Auffüllen des Spaltes die Drähte im unteren Werkstückbereich untereinander und im oberen Werkstückbereich nebeneinander angeordnet werden. Auf diese Weise lassen sich auch stufenförmig oder konisch erweiterte Spalte günstig überbrücken.For deep gaps it can be advantageous to fill in the Split the wires between each other in the lower workpiece area and in the upper workpiece area be arranged side by side. In this way can also be stepped or Bridging conically widened gaps inexpensively.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zum Auftragsschweißen, weil mit einem Elektronenstrahl vorgegebener Oszillationsamplitude ein Vielfaches von Zusatzwerkstoff pro Arbeitsgang aufgetragen werden kann, wenn die Drähte nebeneinander auf der Oberfläche des Werkstückes auf den oszillierenden, abgelenkten Elektronenstrahl treffen.The method according to the invention is also suitable for build-up welding, because with an electron beam of a given oscillation amplitude it is a multiple of filler metal can be applied per operation if the wires are next to each other on the surface of the workpiece on the oscillating, deflected electron beam meet.
In allen Fällen kann durch die Verwendung wenigstens zweier Drähte aus verschiedenen Materialien ein besonderer Effekt durch die Materialkombination erzielt werden. Die Verbindung zweier Werkstücke ist in verschiedenen Schweißpositionen mög lich.In all cases it can be done by using at least two wires Different materials create a special effect thanks to the combination of materials be achieved. The connection between two workpieces is in different welding positions possible.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert wer-1 den. Es zeigen: Figur 1 - eine Prinzipanordnung für die Zuführung von zwei im Spalt untereinander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten in den Spalt zwischen zwei Teilwerkstoffen, Figur 2 - eine Anordnung gemäß Figur 1 mit zwei nebenein ander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten; Figur 3 - eine Anordnung mit zwei nebeneinander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten zum Auftragsschweißen; Figur 4 - eine Anordnung gemäß Figur 3 mit vier nebeneina ander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten; Figur 5 - eine schematische Darstellung für die Anordnung von zwei Zusatzwerkstoffdrähten untereinander für einen Spalt mit parallelen Spaltwän den; Figur 6 - eine schematische Darstellung der Anordnung von zwei nebeneinander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten zur Oberbrückung eines Spaltes mit parallelen Spaltwänden; Figur 7 - eine schematische Darste11ung!d;er Anordnung von zwei untereinander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähten zur Auffüllung des unteres Bereichs eines nach oben konisch erveiterten Spaltes; Figur 8 - die schematische Dirsteilung einer Anordnung von zwei nebeneinander angeordneten Zusadzwerk; stoffdrähten zur Auffüllung des oberen Werkstückbereichs eines sich nach oben konisch erweiternden Spaltes; Figur 9 - eine schematische Anordnung, die der Darstellung gemäß Figur 3 entspricht; Figur 10 - eine schematische Anordnung, die der Darstellung gemäß Figur 4 entspricht.The invention is illustrated below with reference to one shown in the drawing Exemplary embodiment explained in more detail who-1 the. They show: FIG. 1 - a basic arrangement for the feeding of two filler wires arranged one below the other in the gap in the gap between two partial materials, Figure 2 - an arrangement according to Figure 1 with two additional material wires arranged next to one another; Figure 3 - an arrangement with two filler wires arranged next to each other for build-up welding; FIG. 4 - an arrangement according to FIG. 3 with four additional material wires arranged next to one another; Figure 5 - a schematic representation of the arrangement of two filler wires each other for a gap with parallel gap walls; Figure 6 - a schematic Representation of the arrangement of two filler wires arranged next to one another to bridge a gap with parallel gap walls; Figure 7 - a schematic Illustration of the arrangement of two filler wires arranged one below the other to fill the lower area of an upwardly conically widened gap; Figure 8 - the schematic distribution of an arrangement of two arranged side by side Zusadzwerk; fabric wires to fill the upper part of the workpiece a gap that widens conically upwards; Figure 9 - a schematic arrangement, which corresponds to the illustration according to Figure 3; Figure 10 - a schematic arrangement, which corresponds to the illustration according to FIG.
Figur 1 zeigt ein Werkstück 1, das durch zwei voneinander durch einen Spalt 3 getrennte, miteinander zu verbindende Teilwerkstücke 2 besteht. Der Spalt ist an seiner Unterseite durch eine Unterlage 4 verschlossen, die ein Austropfen von Werkstoff verhindert, am Schweißverfahren ansonsten aber nicht teilnimmt. In bekannter Weise wird ein Elektronenstrahl 4 zur Durchführung des Schweißverfahrens erzeugt. Ober eine Halterung 5 wird dem Spalt 3 Zusatzwerkstoff in Form von zwei Zusatzwerkstoffdrähten 6 zugeführt. Die Zusatzwerkstoffdrähte 6 sind bezüglich der Tiefe des Spaltes 3 untereinander angeordnet, treffen also den Elektronenstrahl 4 in verschiedenen' Tiefen des Spaltes 3. In üblicher Weise wird der Zusatzwerkstoff unter einem spitzen Winkel dem Elektronenstrahl 4 zuge führt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der je weils benötigten Wer-kstoffmenge eingestellt wird.Figure 1 shows a workpiece 1, which by two from each other by one Gap 3 separate workpieces 2 to be joined together. The gap is closed on its underside by a pad 4, which allows dripping prevented by the material, but otherwise does not participate in the welding process. In In a known manner, an electron beam 4 is used to carry out the welding process generated. About a bracket 5 is the gap 3 filler material in the form of two Filler wire 6 supplied. The filler wire 6 are with respect to Depth of the gap 3 arranged one below the other, so hit the electron beam 4 in different 'depths of the gap 3. In the usual way, the filler metal The electron beam 4 is fed at an acute angle, the feed rate is set according to the amount of material required in each case.
Figur l zeigt, daß ein tiefer Spalt 3 in mehreren Lagen aufgefüllt werden kann. Eine erste, untere Lage 7 ist bereits fertiggestellt, woraufhin die Halterung 5 für die Zusatzwerkstoffdrähte 6 so verstellt worden ist, daß nunmehr eine darüberliegende Lage 8 zur Verbindung der beiden Teilwerkstücke 2 mittels des Zusatzwerkstoffes gebildet wird.Figure l shows that a deep gap 3 is filled in several layers can be. A first, lower layer 7 has already been completed, whereupon the Bracket 5 for the filler wire 6 has been adjusted so that now an overlying layer 8 for connecting the two partial workpieces 2 by means of the Filler material is formed.
Figur 2 zeigt die Ausbildung einer oberen Lage bei einem nicht so tiefen Spalt, wobei die beiden Zusatzwerkstoffdräh- te 6 nebeneinander angeordnet sind, also an verschiedenen Stellen der Breite des Spaltes 3 mit dem Elektronenstrahl 4 zusammentreffen. Durch eine strichlierte Linie 9 ist dargestellt, wie der Elektronensirahl 4 über die Breite des Spaltes 3 oszilliert, indem er in einer dreieckförmigen Spur schräg über die Breite des Strahls hin und her verläuft.Figure 2 shows the formation of an upper layer in a not so deep gap, whereby the two filler wire te 6 side by side are arranged, so at different points of the width of the gap 3 with the Electron beam 4 meet. A dashed line 9 shows how the electron beam 4 oscillates across the width of the gap 3 by moving in a triangular track slanting back and forth across the width of the beam.
Der Elektronenstrahl oszilliert dabei quer zur Spaltrichtung, wie dies der entsprechende Pfeil 10 andeutet. Die dreieckför, mige Spur 9 kommt durch einen Vorschub der Teilwerkstücke 2 in Richtung des Pfeils 11 zustande.The electron beam oscillates transversely to the direction of the gap, like this is indicated by the corresponding arrow 10. The triangular track 9 comes through a feed of the workpiece parts 2 in the direction of arrow 11 comes about.
Figur 3 und 4 verdeutlichen die Anwendung der mehreren neben einander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähte 6 zur Durchführung eines Auftragschweißens auf einem Werkstück 2'. Durch die nebeneinander angeordneten Zusatzwerkstoffdrähte 6 läßt sich eine erhöhte Materialmenge durch den hin und her oszillierenden Elektronenstrahl 4 schmelzen. Dadurch kann ein Auf trag einer bestimmten Breite in einem Arbeitsgang hergestellt werden.FIGS. 3 and 4 illustrate the application of the several side by side arranged filler metal wires 6 for performing a build-up welding a workpiece 2 '. The additional material wires 6, which are arranged next to one another an increased amount of material can be caused by the electron beam oscillating back and forth 4 melt. This allows an order of a certain width in one operation getting produced.
Figur 4 verdeutlicht den Auftrag einer Materialschicht mit einer größeren Breite. Hierfür werden vier Zusatzwerkstoffdrähte 6 nebeneinander dem oszillierenden Elektronenstrahl 4 zugeführt. Die Halterung. 5' ist in diesem Fall für die Aufnahme der vier Zusatzwerkstoffdrähte 6 modifiziert.FIG. 4 illustrates the application of a material layer with a larger one Broad. For this purpose, four additional material wires 6 are placed next to one another, the oscillating one Electron beam 4 supplied. The bracket. 5 'is for recording in this case of the four filler wire 6 modified.
Selbstverständlich sind auch andere Arten der Oszillation des Elektronenstrahls 4 möglich. So kann der Elektronenstrahl eine kreisförmige Bewegung ausführen, die durch den Vorschub des Werkstücks zu einer fortschreitenden Spiralbewegung wird.Of course, other types of electron beam oscillation are also possible 4 possible. This allows the electron beam to move in a circular motion becomes a progressive spiral movement due to the advance of the workpiece.
In den Figuren 5 bis 8 sind Schemata dargestellt, die die Zuführung der Zusatzwerkstoffdrähte 6 zu dem Elektronenstrahl 4 verdeutlichen. Hierfür sind jeweils ein Längsschnitt durch einen Spalt sowie ein entsprechender Querschnitt gewählt.In the figures 5 to 8 schemes are shown that the supply of the filler material wires 6 to the electron beam 4 illustrate. For this are each a longitudinal section through a gap and a corresponding cross section chosen.
Figur 5 zeigt die Anordnung zweier Zusatzwerkstoffdrähte 6, die im Spalt 3 untereinander angeordnet sind. Das Schema verdeutlicht, daß ein Spalt mit parallelen Spaltwänden auf diese Weise, ggf. in einem einlagigen Verfahren schnell ausgefüllt werden kann. Der in Figur 5 dargestellte Querschnitt ist entlang der Linie V-V des Längsschnitts gezogen.Figure 5 shows the arrangement of two filler wire 6, which in Gap 3 are arranged one below the other. The diagram shows that there is a gap with parallel gap walls in this way, possibly in a single-layer process quickly can be filled out. The cross section shown in Figure 5 is along the Line V-V of the longitudinal section drawn.
Figur 6 zeigt eine analoge Darstellung für zwei nebeneinander angeordnete Zusatzwerkstoffdrähte 6, die in der gezeigten Stellung an der Oberfläche des Werkstücks 1 mit dem Elektronenstrahl 4 zusammentreffen und dort geschmolzen werden.FIG. 6 shows an analogous representation for two arranged side by side Filler wire 6, in the position shown on the surface of the workpiece 1 meet with the electron beam 4 and are melted there.
Die Figuren 7 und 8 verdeutlichen, daß ein sich konisch nach oben erweiternder Spalt 3 im unteren Bereich des Werkstücks 1 durch zwei untereinander angeordnete Zusatzwerkstoffdrähte 6 und im oberen Bereich des Werkstücks 1 durch zwei nebeneinander angeordnete Zusatzwerkstoffdrähte 6 gefüllt werden kann. In Figur 8 ist eine weitgehende Füllung des Spaltes 3 angedeutet, die in vorteilhafter Weise durch zwei nebeneinander geordnete Zusatzwerkstoffdrähte 6 komplettiert werden kann.Figures 7 and 8 show that a conical upward widening gap 3 in the lower area of the workpiece 1 by two with each other arranged filler wire 6 and in the upper area of the workpiece 1 through two additional material wires 6 arranged next to one another can be filled. In figure 8 a substantial filling of the gap 3 is indicated, which is advantageous can be completed by two additional material wires 6 arranged next to one another.
Die Figuren 9 und 10 zeigen schematisch das anhand der Figuren 3 und 4 bereits erläuterte Auftragsschweißen mit zwei bzw. vier Zusatzwerkstoffdrähten 6.FIGS. 9 and 10 show schematically that on the basis of FIGS. 3 and 4 already explained build-up welding with two or four filler metal wires 6th
Die Erfindung bietet somit eine Vielzahl von vorteilhaften Anwendungsmöglichkeiten, die überraschenderweise ohne Erhöhung der Energie des Elektronenstrahls zur Verfügung stehen.The invention thus offers a variety of advantageous application possibilities, which, surprisingly, are available without increasing the energy of the electron beam stand.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843446747 DE3446747C2 (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Electron beam welding process with filler material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843446747 DE3446747C2 (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Electron beam welding process with filler material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3446747A1 true DE3446747A1 (en) | 1986-07-03 |
| DE3446747C2 DE3446747C2 (en) | 1986-10-16 |
Family
ID=6253459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843446747 Expired DE3446747C2 (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Electron beam welding process with filler material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3446747C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4164641A (en) * | 1976-08-03 | 1979-08-14 | Steigerwald Strahltechnik Gmbh | Method and apparatus for energy beam welding with filling material |
-
1984
- 1984-12-21 DE DE19843446747 patent/DE3446747C2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4164641A (en) * | 1976-08-03 | 1979-08-14 | Steigerwald Strahltechnik Gmbh | Method and apparatus for energy beam welding with filling material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3446747C2 (en) | 1986-10-16 |
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