DE3804802A1 - Einrichtung zum wig-schweissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum WIG-Schweißen mit einer Wolframelektrode und mit einer Vorrichtung zur Schweiß­ drahtzuführung, von der aus ein Schweißdraht unter einem Winkel zur Oberfläche eines zu schweißenden Teiles der Elektrodenspitze zuführbar ist.

Bei bekannten derartigen Schweißvorrichtungen ist der Schweiß­ draht stets als vorlaufender Schweißdraht zuführbar. Das heißt, daß der Schweißdraht entgegen der Bewegungsrichtung der Wolfram­ elektrode von vorne zugeführt wird. Der Draht läuft zumeist un­ ter einem Winkel von weniger als 30° zur Oberfläche des zu ver­ schweißenden Teiles vor der Elektrode in das Schweißbad ein. Mit einer bekannten Einrichtung ist eine Abschmelzleistung von ma­ ximal 500 g pro Stunde zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum WIG-Schweißen zu entwickeln, die es ermöglicht, schneller als bisher zuverlässige Schweißnähte zu erstellen. Dazu ist eine Leistungssteigerung notwendig, die entweder durch eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit oder durch eine Verminderung der An­ zahl der notwendigen Schweißraupen zur Füllung des Nahtquer­ schnittes oder durch eine Erhöhung der Abschmelzleistung er­ reichbar ist.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zum WIG-Schweißen zu entwickeln, die gegenüber dem Be­ kannten eine erhöhte Abschmelzleistung gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schweiß­ draht als nachlaufender Schweißdraht der Elektrodenspitze in Be­ wegungsrichtung der Wolframelektrode von hinten zuführbar ist.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß der Lichtbogen der Wolfram­ elektrode vor dem Draht ungehindert auf das Bauteil brennen kann und die Lichtbogenenergie weitgehend für den Einbrand zur Ver­ fügung steht. Dadurch werden Bindefehler vermieden. Ein Anstauen von verflüssigtem Schweißdrahtmaterial vor der sich bewegenden Elektrode ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgeschlos­ sen. Durch die gute Ausnutzung der Lichtbogenenergie wird eine Erhöhung der Abschmelzleistung erzielt, was zu einem schnellen Aufbau einer guten Schweißnaht führt.

Beispielsweise sind durch eine Vorrichtung zur Schweißdrahtzu­ führung gleichzeitig mehr als ein Schweißdraht zuführbar. Min­ destens zwei Schweißdrähte können aus unterschiedlichem Material bestehen. Durch das Vermischen aus verschiedenartigem Material bestehender Schweißdrähte bildet sich ein legierter Schweißzu­ satz. Dadurch erzielt man bei geeigneter Auswahl der Schweißdräh­ te eine feste Schweißverbindung.

Beispielsweise wird ein Schweißdraht verwendet, dessen Durch­ messer kleiner als 2 mm ist und insbesondere 0,8 mm entspricht. Ein solcher Schweißdraht wird mit höherer Geschwindigkeit als bei bekannten Schweißeinrichtungen üblich zugeführt. Mit der Kombination aus dünnem Draht und hoher Geschwindigkeit treten vorteilhaft weniger Poren und Bindefehler in der Schweißnaht auf als bei vergleichsweise dicken Drähten, die mit niedrigen Fördergeschwindigkeiten zugeführt werden.

Bei Verwendung von mehreren Schweißdrähten aus unterschiedlichem Material ist durch die Wahl der Drahtdurchmesser und der Draht­ geschwindigkeit die Zusammensetzung der entstehenden Legierung zu optimieren.

Die Vorrichtung zur Schweißdrahtzuführung weist zumindest einen Drahtfördermotor auf. Beispielsweise ist der Schweißdraht von einer Drahtspule ausgehend durch ein Drahteinlaufrohr im geboge­ nen Zustand der Wolframelektrode zuführbar. Die Biegung ist der vorhandenen Vorbiegung des Drahtes angepaßt, die durch die La­ gerung des Drahtes auf Spulen gegeben ist. Bei üblichen Draht­ zuführungen ist nämlich bedingt durch die Vorbiegung und den Drall des Drahtes die Positionierung im Schweißbad oft ungenü­ gend. Erfindungsgemäß sind die Drahtspulen so angeordnet, daß der Draht von dort mit der ihm auf der Spule aufgeprägten Bie­ gungsrichtung über das Drahteinlaufrohr zur Elektrodenspitze führbar ist. Damit wird der Vorteil erzielt, daß zur Förderung des Drahtes eine deutlich geringere Vorschubkraft als bei Ein­ richtungen mit gleicher Drahtgeschwindigkeit erforderlich ist, bei denen der Draht vor der Zuführung gestreckt wird.

Von nur einem Motor sind zwei Drähte störungsfrei zu bewegen. Darüber hinaus ist ausgeschlossen, daß durch Vorbiegung und Drall des Drahtes sich die Position des Drahtendes vor der Elek­ trodenspitze verändert. Man kommt daher vorteilhaft ohne Draht­ ausrichtvorrichtungen und ohne Verstelleinrichtungen für den Draht aus.

Beispielsweise sind mindestens zwei Vorrichtungen zur Schweiß­ drahtzuführung vorhanden. Insbesondere unterscheiden sich min­ destens zwei der vorhandenen Vorrichtungen zur Schweißdrahtzu­ führung hinsichtlich der durch sie bestimmten Schweißdrahtge­ schwindigkeit. Durch die Zuführung von mindestens zwei Schweiß­ drähten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit wird eine weiter vergrößerte Abschmelzleistung erzielt. Unterschiedliche Draht­ geschwindigkeiten sind erfindungsgemäß dadurch möglich, daß ge­ trennte Vorrichtungen zur Schweißdrahtzuführung getrennte Draht­ antriebsmotoren aufweisen. Diese Motoren sind getrennt regelbar.

Beispielsweise sind getrennte Vorrichtungen zur Schweißdraht­ zuführung unter verschiedenen Winkeln zur Oberfläche des zu schweißenden Teiles angeordnet. Auch dadurch ist eine Optimie­ rung der Abschmelzleistung zu erreichen. Zur Veränderung des Winkels ist zum Beispiel eine Winkelverstelleinrichtung anzuord­ nen.

Nach einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung zum WIG-Schweißen ist mindestens ein Schweißdraht unter einem Winkel zur Oberfläche des zu schweißenden Teiles als nachlaufen­ der Schweißdraht der Elektrodenspitze in Bewegungsrichtung der Wolframelektrode von hinten zuführbar. Gleichzeitig ist minde­ stens ein weiterer Schweißdraht unter einem Winkel zur Oberflä­ che des zu schweißenden Teiles als vorlaufender Schweißdraht der Elektrodenspitze entgegen der Bewegungsrichtung der Wolfram­ elektrode von vorne zuführbar.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Schweißeinrichtung im Vorlauf und im Rücklauf in gleicher Weise arbeitet. Ein Leer­ lauf der Wolframelektrode von einem Endpunkt in die Ausgangs­ position ist nicht notwendig. Falls der nachlaufende Schweiß­ draht unter einem anderen Winkel als der vorlaufende Schweiß­ draht zugeführt wird, sind durch Winkelverstelleinrichtungen für Vorlauf und Rücklauf gleiche Bedingungen einstellbar.

Eine hohe Leistung beim WIG-Schweißen wird erzielt, falls ein nachlaufender Schweißdraht unter einem kleinen Winkel und gleich­ zeitig ein vorlaufender Schweißdraht unter großem Winkel der Elektrodenspitze zuführbar ist.

Eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit der erfindungs­ gemäßen Einrichtung zum WIG-Schweißen wird in Kombination mit dem WIG-Engspalt-Schweißen gemäß der europäischen Patentanmel­ dung 01 60 820 erzielt.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum WIG-Schweißen wird eine vorteilhafte, hohe Abschmelzleistung erzielt. Dadurch ist bei gleicher Schweißgeschwindigkeit die Leistung der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung bedeutend größer als die Leistung be­ kannter gleichwertiger Schweißeinrichtungen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zum WIG-Schweißen mit einem Drahtantriebsmotor.

Fig. 2 zeigt eine gleichartige Einrichtung mit zwei Drahtan­ triebsmotoren.

Fig. 3 zeigt schematisch eine bekannte Drahtzuführung.

Die Fig. 4 bis 9 zeigen schematisch sechs Varianten der erfin­ dungsgemäßen Drahtzuführung.

Zum Schweißen einer Umfangsnaht an einem Rohr 1 nach Fig. 1 ist ein nicht dargestelltes Schweißgerät mit einer Wolframelektro­ de 2 eingesetzt. Die Wolframelektrode 2 wird entgegen dem Uhr­ zeigersinn relativ zum Rohr 1 bewegt. Zur Versorgung mit Schweiß­ draht ist der Elektrode 2 eine erste Vorrichtung zur Schweißdraht­ zuführung 3 zugeordnet. Die erste Vorrichtung 3 befindet sich in Bewegungsrichtung der Wolframelektrode 2 hinter der Elektro­ de 2, so daß ein Schweißdraht 4 als nachlaufender Schweißdraht der Wolframelektrode 2 zuführbar ist. Eine zweite Vorrichtung 5 zur Schweißdrahtzuführung ist in Bewegungsrichtung der Wolfram­ elektrode 2 vor der Elektrode 2 angeordnet. Sie ermöglicht eine Zuführung eines Schweißdrahtes 6 als vorlaufender Schweißdraht. Die erste Vorrichtung 3 zur Schweißdrahtzuführung bildet mit der Tangente an das Rohr 1 im Schweißpunkt einen größeren Win­ kel als die zweite Vorrichtung 5. Die Schweißdrähte 4 und 5 sind auf Drahtspulen 7 und 8 bereitgehalten. Unter Beibehaltung ihrer Vorbiegung, die durch die Lagerung auf den Drahtspulen 7 und 8 bewirkt ist, sind die Schweißdrähte 4 und 6 über einen Drahtantriebsmotor 9 den Vorrichtungen 3 und 5 zur Schweißdraht­ zuführung und damit der Wolframelektrode 2 zuzuleiten. Die Ein­ richtung zum WIG-Schweißen nach Fig. 2 weist statt eines Draht­ antriebsmotors zwei derartige Motoren 10 und 11 auf. Von einer ersten Drahtspule 12 wird der erste Schweißdraht 13 durch den ersten Drahtantriebsmotor 10 der ersten Vorrichtung 14 zur Schweißdrahtzuführung und damit einer Wolframelektrode 15 zuge­ führt, mit der eine Schweißnaht am Rohr 16 zu erstellen ist. Entsprechend wird von einer zweiten Drahtspule 17 ein zweiter Schweißdraht 18 durch den zweiten Drahtantriebsmotor 11 einer zweiten Vorrichtung 19 zur Schweißdrahtzuführung und damit der Wolframelektrode 15 zugeführt. Die Vorbiegung der Schweißdrähte 13 und 18 ist dabei berücksichtigt.

Bei einer bekannten Schweißeinrichtung nach Fig. 3 ist nur ein Schweißdraht 20 entgegen der durch den Pfeil 21 angezeigten Schweißrichtung einer Wolframelektrode 22 zuführbar. Der Schweiß­ draht 20 wird also als vorlaufender Schweißdraht zugeführt. Bei gleicher Wolframelektrode 22 und gleicher Schweißrichtung, dar­ gestellt durch den Pfeil 21, ist bei einer erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung nach Fig. 4 ein Schweißdraht 23 von hinten als nachlaufender Schweißdraht zugeführt. Der Winkel zur Schweiß­ richtung 21 ist größer als 45°. Nach Fig. 5 ist ein erster Schweißdraht 24 unter spitzen Winkel zur Schweißrichtung als vorlaufender Schweißdraht und ein zweiter Schweißdraht 25 unter vergleichsweise größerem Winkel als nachlaufender Schweißdraht zugeführt. Fig. 6 zeigt zwei nachlaufende Schweißdrähte 26 und 27 mit unterschiedlichem Winkel zur Schweißrichtung. Fig. 7 zeigt zwei nachlaufende Schweißdrähte 28 und 29 und einen vor­ laufenden Schweißdraht 30 mit unterschiedlichen Winkeln zur Schweißrichtung. Fig. 8 zeigt zwei vorlaufende Schweißdrähte 31 und 32 und einen nachlaufenden Schweißdraht 33 und Fig. 9 zeigt je zwei vorlaufende Schweißdrähte 34 und 35 und zwei nach­ laufende Schweißdrähte 36 und 37. Auch nach den Fig. 8 und 9 werden die Schweißdrähte 31 bis 33 und 34 bis 37 unter unglei­ chen Winkeln zur Schweißrichtung der Wolframelektrode 22 zuge­ führt.

Claims (11)

1. Einrichtung zum WIG-Schweißen mit einer Wolframelektrode (2, 22) und mit einer Vorrichtung (3, 5, 14, 19) zur Schweißdraht­ zuführung, von der aus ein Schweißdraht (4, 6, 13, 18) unter einem Winkel zur Oberfläche eines zu schweißenden Teiles der Elektrodenspitze zuführbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schweißdraht (4, 13) als nachlau­ fender Schweißdraht der Elektrodenspitze in Bewegungsrichtung der Wolframelektrode (2, 15) von hinten zuführbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß gleichzeitig mehr als ein Schweißdraht (4, 6, 13, 18) zuführbar ist, wobei mindestens zwei Schweiß­ drähte (4, 6, 13, 18) aus unterschiedlichem Material bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Schweißdraht (4, 6, 13, 18), dessen Durchmesser kleiner als 2 mm ist und insbesondere 0,8 mm entspricht, zuführbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß getrennte Vorrichtungen (3, 5) zur Schweißdrahtzuführung durch nur einen Drahtantriebsmotor (9) mit Schweißdrähten (4 und 6) zu versorgen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einer Drahtspule (7, 8, 12, 17) aus ein Schweißdraht (4, 6, 13, 18) durch eine Vorrichtung (3, 5, 14, 19) zur Schweißdrahtzuführung im gebogenen Zustand der Wolfram­ elektrode (2, 15) zuführbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Vorrichtungen (3 und 5, 14 und 19) zur Schweißdrahtzuführung vorhanden sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in mindestens zwei der vorhandenen Vor­ richtungen (3 und 5, 14 und 19) zur Schweißdrahtzuführung die Geschwindigkeiten der Schweißdrähte (4 und 6, 13 und 18) sich voneinander unterscheiden.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß getrennten Vorrichtungen (14 und 19) zur Schweißdrahtzuführung Schweißdrähte (13 und 18) durch getrennte Drahtantriebsmotoren (10 und 11) zuführbar sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß getrennte Vorrichtungen (3 und 5, 14 und 19) zur Schweißdrahtzuführung unter verschiedenen Winkeln zur Oberfläche des zu schweißenden Teiles angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtungen (3 und 5, 14 und 19) zur Schweißdrahtzuführung um eine Achse drehbar unter verschie­ denen Winkeln zur Oberfläche des zu schweißenden Teiles auszu­ richten sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Schweißdraht (4, 13) un­ ter einem Winkel zur Oberfläche eines zu schweißenden Teiles als nachlaufender Schweißdraht der Elektrodenspitze in Bewegungs­ richtung der Wolframelektrode (2, 15) von hinten zuführbar ist und daß mindestens ein weiterer Schweißdraht (6, 18) unter einem Winkel zur Oberfläche des zu schweißenden Teiles als vorlaufen­ der Schweißdraht der Elektrodenspitze entgegen der Bewegungs­ richtung der Wolframelektrode (2, 15) von vorne zuführbar ist.