DE3717710C2

DE3717710C2 -

Info

Publication number: DE3717710C2
Application number: DE19873717710
Authority: DE
Inventors: Hans Prof. Dr.-Ing. 2070 Ahrensburg De Hoffmeister
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1990-06-13
Also published as: DE3717710A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisier ten Lichtbogenschmelzschweißen vorzugsweise einseitiger Schweißverbindungen, insbesondere Wurzelschweißungen, deren lichtbogenabgewandte Seite weder während noch nach dem Schweißen einer Beobachtung zugänglich ist.The invention relates to a method for automation arc welding preferably one-sided Welded joints, especially root welds, their Arc-facing side neither during nor after Welding an observation is accessible.

Beim automatischen einseitigen Vorsehen von Schweißverbin dungen ist häufig die Unterseite, also die dem Lichtbogen abgewandte Seite der Schweißung nicht einsehbar, beispiels weise beim Verschweißen von Rohren. Das Verhindern des die Qualität der Schweißverbindung beeinträchtigenden Durch schweißens kann nur durch lichtbogenseitige Maßnahmen er folgen.With automatic one-sided provision of welded joints is often the underside, i.e. that of the arc opposite side of the weld cannot be seen, for example wise when welding pipes. Preventing the the Quality affecting the welded connection welding can only be carried out by measures on the arc side consequences.

Eine derartige Durchschweißkontrolle der eingangs genannten Art ist bekannt aus GB-DS "Soviet Inventions Illustrated, Sec. M", 1981, M 23 Na 13 255 D/08; SU-742-065. Such a sweat control of the aforementioned Art is known from GB-DS "Soviet Inventions Illustrated, Sec. M", 1981, M 23 Na 13 255 D / 08; SU-742-065.

Hierbei soll das Durchschweißen erkannt werden anhand von Intensitätsänderungen von Metallspektrallinien. Eine solche Durchschweißkontrolle gestaltet sich aber schwierig und un genau, da graduelle Intensitätsunterschiede nachgewiesen werden müssen.The welding through is to be recognized here using Changes in intensity of metal spectral lines. Such Sweat control is difficult and un exactly, since gradual differences in intensity have been demonstrated Need to become.

Auf einem anderen technischen Gebiet, nämlich der Schweiß nahtseitenführung, ist es aus der DE 35 33 145 Al. bekannt, an der zu verschweißenden Kante bzw. Fläche auf schmelzbare Markierungsstoffe anzubringen, die bei spektro skopischer Überwachung anhand der Linienintensitäten ein Maß für die Seitenabweichung ergeben. Hieraus läßt sich aber leider keine Aussage über die Aufschmelztiefe bzw. das Durchschweißen machen.In another technical field, namely sweat seam side guide, it is from the DE 35 33 145 Al. known, on the edge or surface to be welded to apply fusible markers that are available at spektro scopic monitoring based on the line intensities Measure for the side deviation. From this one can but unfortunately no statement about the melting depth or that Make through-welding.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Durchschweißkontrolle der eingangs genannten Art zu schaf fen, die auf einfache Weise eine eindeutige Aussage über den Moment des Durchschweißens erlaubt.The object of the present invention is a Sheep control of the type mentioned above fen, which is a simple way of making a clear statement about allows the moment of welding through.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of Labeling part of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß sind auf der dem Lichtbogen abgewandten un zugänglichen Seite in Fugennähe Markierungsstoffe vorgese hen. Solange das Schmelzbad den unteren Rand der Fuge noch nicht erreicht hat, werden diese Markierungstoffe nicht aufgeschmolzen und treten spektroskopisch daher noch nicht in Erscheinung. Sobald Durchschweißen auftritt, das Schmelzbad also die Markierungsstoffe erreicht, werden diese aufgeschmolzen und führen sofort zu einem spektro skopischen Nachweis der Markierungsstoffe. Es treten also plötzlich Linien auf, die vorher im Spektrum des Licht bogens nicht vorhanden waren. Es müssen also nicht graduelle Unterschiede von Linienintensitäten nachgewiesen werden, sondern es wird nur eine einfache Ja/Nein- Information ausgewertet. Dadurch wird die Durchschweiß kontrolle eindeutig in ihrer Aussage. Auch läßt sich auf diese Weise der apparative Aufwand verringern.According to the invention are on the arc facing away from un available on the accessible side near the joints hen. As long as the weld pool still the bottom of the joint has not reached these markers melted and therefore do not occur spectroscopically in appearance. As soon as penetration welding occurs, the Melting bath so the markers are reached these melted and immediately lead to a spectro scopic detection of the marking substances. So it occurs suddenly lines appearing previously in the spectrum of light were not present. So it doesn't have to Gradual differences in line intensities demonstrated but it's just going to be a simple yes / no- Information evaluated. This causes sweat control clearly in their statement. Also lets on in this way reduce the outlay on equipment.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further refinements of the invention result itself from the subclaims.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und sche matisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing, the invention is for example and cal represented mathematically. Show it:

Fig. 1 einen Qerschnitt durch eine Schweißfuge und Fig. 1 shows a cross section through a weld joint and

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie I-I in Fig. 1. Fig. 2 shows a section along line II in FIG. 1.

Beim Verbindungsschmelzschweißen muß eine gezielte, opti mierte Aufschmelzung des Grundwerkstoffs erzeugt werden. Dies gilt insbesondere für einseitige Wurzelschweißungen ohne Badsicherung, wo nach Fig. 1 der Wurzelspalt s zwi schen zwei Blechen durch Aufschmelzen zwar zu beseitigen, gleichzeitig aber eine übermäßige Schweißgutbildung mit un zulässiger Wurzelbreite b und erhöhtem Wurzeldurchhang h zu vermeiden ist.When fusion welding, a targeted, optimized melting of the base material must be generated. This applies in particular to one-sided root welds without bath protection, where, according to FIG. 1, the root gap s between two sheets can be eliminated by melting, but at the same time excessive weld metal formation with an unacceptable root width b and increased root sag h is to be avoided.

Beim häufig angewandten einseitigen Schweißen, z.B. von Rohren, können diese Fehler weder erkannt noch beseitigt werden, wenn die Innenseite unzugänglich ist.Frequently used one-sided welding, e.g. from Pipes, these errors can neither be recognized nor eliminated if the inside is inaccessible.

Die Schweißbedingungen sind daher so zu optimieren, daß die jeweils festgelegten Toleranzen der Wurzelgeometrie nicht überschritten werden. Hinweise über zulässige Wurzelausbil dungen sind in DIN 8563 enthalten.The welding conditions must therefore be optimized so that the not defined tolerances of the root geometry be crossed, be exceeded, be passed. Notes on permissible root development are included in DIN 8563.

Zur Durchschweißkontrolle ist daher auf der dem Lichtbogen abgewandten Unterseite der Fuge auf den Seiten der beiden zu verbindenden Werkstücke, wie dies die Fig. 1 und 2 zeigen, ein aufschmelzbarer Markierungstoff in Form des dargestellten Tracers A vorgesehen. Der Tracer A wird beim Durchschweißen vom flüssigen Schmelzbad mit aufgeschmolzen. Er gelangt durch rasche Konvektion an die Badoberseite, verdampft dort unter Lichtbogeneinwirkung, wird lichtbogen diagnostisch erfaßt und als Meßsignal durch Prozeßrückfüh rung zur Steuerung der Wurzelaufschmelzung herangezogen.For welding control, a fusible marking material in the form of the tracer A shown is therefore provided on the underside of the joint facing away from the arc on the sides of the two workpieces to be connected, as shown in FIGS. 1 and 2. The Tracer A is melted by the liquid weld pool as it is welded through. It reaches the top of the bath by rapid convection, evaporates there under the influence of an arc, is diagnosed as an arc and is used as a measurement signal by process feedback to control the root fusion.

Zur näheren Ausgestaltung werden als Tracer vorzugsweise Metalle oder Metallverbindungen verwendet, die bei Schmelz temperatur des Grundwerkstoffs von diesem leicht aufgelöst werden, nach raschem konvektivem Transport gemäß der einge zeichneten Richtung an die Badoberfläche gelangen, dort in ausreichendem Umfang verdampfen und lichtbogendiagnostisch gut bestimmt werden können. Die Metalle oder Metallverbin dungen sollen außerdem keine nachteiligen Auswirkungen auf das Gefüge, die mechanischen und korrosionschemischen Ei genschaften der Schweißverbindung, sowie auf den Schweiß prozeß haben.For a more detailed configuration, tracers are preferred Metals or metal compounds used in enamel temperature of the base material easily dissolved by this are, after fast convective transport according to the drawn direction to the surface of the bath, there in Vaporize to a sufficient extent and diagnose by arc can be determined well. The metals or metal compound in addition, no adverse effects are to be expected the structure, the mechanical and corrosion-chemical egg properties of the welded joint, as well as on the sweat have process.

Zweckmäßig werden nach Fig. 1 Tracer so angeordnet, daß sie vorgegebene Grenzwerte der Aufschmelzbreite des Grundwerk stoffs in der Wurzel anzeigen. Zur Anzeige des erfolgten Durchschmelzens und damit der gezielten Spaltbeseitigung reicht es z.B. aus, den Tracer A auf der Blechunterseite direkt angrenzend an die Spaltkante aufzubringen. Das Über schreiten einer vorgegebenen Wurzelbreite b kann dagegen durch einen im Abstand b/2 von der Nahtmitte angebrachten Tracer B angezeigt werden.1 tracers are expedient in FIG. Arranged so that they limit values of the predetermined substance of the base Aufschmelzbreite show in the root. To display the melting process that has taken place and thus the targeted removal of the gap, it is sufficient, for example, to apply the tracer A on the underside of the sheet metal directly adjacent to the gap edge. Exceeding a predetermined root width b , however, can be indicated by a tracer B attached at a distance b / 2 from the center of the seam.

Die Lichtbogentracerdiagnose, z.B. beim WIG-Prozeß, kann mit einem Emissionsspektrometer E durchgeführt werden. Die erhaltenen Meßwerte sind der Masse der in den Lichtbogen entsprechend der Wurzelaufschmelzung gelangten Tracer A/B proportional und werden der Meßwertverarbeitung C und der Stromquelle F zur Prozeßsteuerung zugeführt. Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die durch Prozeßschwan kungen bedingten Ungleichmäßigkeiten der qualitätsentschei denden Aufschmelzung des Wurzelspalts bereits während des Schweißens lichtbogenseitig erfaßt und durch Prozeßrückfüh rung ausgeregelt werden. Fertigungsaufgaben, wie insbeson dere das einseitige Schweißen von innen nicht zugänglichen und daher in der Wurzelgeometrie nicht kontrollierbaren Werkstücken, werden dadurch vorteilhaft erleichtert und mit einer größeren Fertigungssicherheit ausgeführt.The arc tracer diagnosis, for example in the TIG process, can be carried out with an emission spectrometer E. The measured values obtained are proportional to the mass of the tracers A / B which entered the arc in accordance with the root fusion and are fed to the measured value processing C and the current source F for process control. The advantage of the method is that the irregularities caused by process fluctuations in the quality-critical melting of the root gap are already detected on the arc side during welding and are corrected by process feedback. Manufacturing tasks, such as one-sided welding from the inside, which is therefore inaccessible and therefore cannot be controlled in the root geometry, are advantageously facilitated and carried out with greater manufacturing reliability.

Claims

1. weld-through control in automatic one-sided arc connection fusion welding by monitoring the arc-side detectable spectral lines emitted by the arc, characterized in that the occurrence of spectral lines is monitored by pre-welding on the side facing away from the arc of the two workpieces to be connected in The meltable marking materials applied close to the joint.

2. Welding control according to claim 1, characterized records that two different markers brought, one at the joint edge and the other correspond to the desired root seam width the distance from the edge of the joint.

3. sweat control according to claim 1, characterized records that the arc radiation emmissionsspek is recorded trometrically.