DE684752C

DE684752C - Elektrisches Lichtbogenschweissverfahren

Info

Publication number: DE684752C
Application number: DEH142403D
Authority: DE
Original assignee: HUME STEEL Ltd
Current assignee: HUME STEEL Ltd
Priority date: 1935-01-12
Filing date: 1935-01-12
Publication date: 1939-12-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren, bei welchem dem durch den Lichtbogen geschmolzenen Metall während des Schweißvorgangs in dem im Werkstück erzeugten Krater eine Bewegung erteilt wird, und besteht darin, daß diese Bewegung eine in der Richtung der zu erzeugenden Schweißnaht vor- und zurückschwingende ist, die hervorgerufen wird durch die hin und her schwingende Bewegung des Werkstücks in der Längsrichtung der Schweißnaht.

Es sind bereits Lichtbogenschweißverfahren bekannt, bei denen dem im Schweißkrater befindlichen Metall eine wirbelnde oder drehende, jedenfalls aber eine gleichgerichtete Bewegung erteilt wird.

Diesen bekannten Verfahren gegenüber wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung der Vorteil erreicht, daß das Grundmetall wiederholt dem unmittelbaren Einfluß des Lichtbogens ausgesetzt und dadurch eine gleichmäßige Erwärmung einer größeren Fläche erreicht wird; eine Überhitzung des geschmolzenen Metalls wird vermieden, weil der Lichtbogen nur während sehr kurzer Zeitspannen über dem geschmolzenen Metall wirkt; das geschmolzene Metall wird unter der Elektrode wegbewegt, so daß der Lichtbogen nicht mehr erst die Schmelze zu durchdringen braucht und daher wesentlich leichter und tiefer in das Metall eindringen kann; ferner wird durch das wirksame Durchschütteln der Schmelze das Entweichen unerwünschter Gase oder Unreinigkeiten aus dem geschmolzenen Material erleichtert.

Zweckmäßig wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung gleichzeitig mit der die Vor- und Zurückschwingung des geschmolzenen Metalls in dem Krater bewirkenden Bewegung des Werkstücks diesem eine relative Vorschubbewegung gegenüber der feststehenden Elektrode erteilt, wobei diese Vorschubbewegung während der Vor- und Zurückbewegung des Werkstücks in der Vorschubrichtung bewirkt wird. Ferner wird nach der Erfindung der Vorwärtsschub jeder Hinundherbewegung des Werkstücks plötzlich zum Stillstand gebracht, damit das in dem Krater befindliche geschmolzene Metall infolge der ihm innewohnenden lebendigen Kraft sich auf dem Werkstück in Richtung der Schweißnaht weiterzubewegen und an der bereits fertigen Seite der Schweißstelle anzuhäufen gezwungen ist. Dabei kann auch noch zwischen dem Ende eines jeden Vorwärtshubs der Hinundherbewegung des Werkstücks und dem nächsten Rückwärtshub eine Pause eingelegt werden oder der Vorwärtshub mit einer größeren Geschwindigkeit als der Rückwärtshub erfolgen. Vorteilhaft ist es auch, wenn der Vorschub des Werkstücks relativ zu der Elektrode und einer in lotrechter Richtung unterhalb dieser Elektrode liegenden und mit der Unterseite des Werkstücks in Berührung stehenden Stütze erfolgt, so daß das erweichte oder erhitzte Metall an der Unterseite des Werk-

stücks während dessen Vorschubbewegung durch die reibende Berührung mit der genannten Stütze geglättet wird.

Die Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in der Weise ausgebildet sein, daß das Werkstück unter Vermittlung eines in der Richtung der zu erzeugenden Schweißnaht mittels eines Kurbelantriebs hin und her schwingbaren Rahmens zusammen mit dieser Antriebsvorrichtung von einem Wagen getragen wird, dem mit Hilfe einer Vorschubvorrichtung, z. B. einer Leitspindel, gegenüber einer feststehenden Elektrode eine Vorschubbewegung in der Richtung «5 der herzustellenden Schweißnaht erteilt wird. Dabei können der zur Erzeugung der Schwingbewegung des Rahmens und der Vorschubbewegung des Werkstücks bestimmte Kurbelantrieb und Leitspindelantrieb so miteinander zusammenarbeiten, daß die Vorschubbewegung des Werkstücks während seiner Vor- und Zurückschwingung bewirkt wird, um das geschmolzene Metall in dem Krater zu einer Verschiebung längs der zu erzeugenden Schweißnaht von der Elektrode wegzuzwingen. Dabei ist es zweckmäßig, den Kurbelzapfen des das Werkstück vor- und zurückschwingenden Kurbelantriebs in einem um einen festen Drehpunkt schwingenden Kulissenhebel gleitend anzuordnen, an dem die Schubstange so angelenkt ist, daß der Vorwärtshub des das Werkstück tragenden Schwingrahmens mit größerer Geschwindigkeit erfolgt als der Rückwärtshub. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zwischen der den Kurbelantrieb mit dem Schwingrahmen verbindenden Schubstange und diesem Schwingrahmen eine aus einem federnden Bügel bestehende Totgangvorrichtung eingeschaltet ist, die mit einem am Wagen angebrachten und im Wege des Schwingrahmens liegenden Anschlag so zusammenarbeitet, daß der Vorwärtshub des Schwingrahmens plötzlich zum Stillstand gebracht wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Abb. ι ist ein Schnitt durch ein Bruchstück des Werkstücks ungefähr längs der Linie der zu erzeugenden Schweißnaht und zeigt die ungefähre Lage des geschmolzenen Metalls am oder nahe dem Ende des Vorwärtshubs der Wechselbewegung des Werkstücks.

Abb. 2 ist ein der Abb. 1 ähnlicher Schnitt, bei welchem aber angenommen ist, daß sich das Werkstück auf dem Rückgang seiner Hinundherbewegung nach rückwärts befindet. In Abb. ι und 2 geben die gefiederten Pfeile die Bewegungsoder Vorschubrichtung des Werkstücks an, während die ungefiederten Pfeile den Vorwärts- und Rückwärtshub der Hinundherbewegung des Werkstücks andeuten.

Abb. 3 zeigt die Ansicht einer zur Ausübung der Erfindung dienenden Einrichtung.

In den Abb. 1 und 2 bedeutet 6 das Werkstück, welches sich angenommenermaßen beständig in der Richtung der gefiederten Pfeile an einer Schmelzelektrode 7 vorbeibewegt, die abwärts gegen das Werkstück zu vorgeschoben wird. Wie oben angegeben, wird die Verschiebung des geschmolzenen Metalls von der unterhalb der Elektrode liegenden Stelle zweckmäßig dadurch hervorgerufen, daß das Werkstück gleichzeitig mit seiner Vorschubbewegung an der Elektrode vorbei hin- und zurückgeschwungen wird, wobei der Vorwärtshub der Hinundherbewegung plötzlich zum Stillstand gebracht und von einem leichten Stoß begleitet wird. Auf diese Weise bewegt sich das geschmolzene Metall8 während des Vorwärtshubs der Hinundherbewegung des Werkstücks nach vorwärts und häuft sich in dem Krater 9 auf der Vorderseite der Elektrode an, ungefähr so, wie es in der Abb. 1 angedeutet ist. Während des Rückwärtshubs der Hinundherbewegung des Werkstücks bewegt sich das geschmolzene Metall in dem Krater nach rückwärts, ungefähr wie es in Abb. 2 gezeigt ist.

Das geschmolzene Metall 8 fließt daher in dem Krater 9 an der Elektrode hin und her vorbei, wodurch das Werkstück wiederholt dem unmittelbaren Einfluß des Lichtbogens ausgesetzt wird, so daß er bis zum Höchstmaß eindringen kann. Femer wird, da der Lichtbogen nicht ununterbrochen über dem geschmolzenen Metall wirkt, wie dies bei den bisher gebräuchlichen Verfahren der Fall ist, das geschmolzene Metall nicht überhitzt.

Die aus der Hinundherbewegung des geschmolzenen Metalls sich ergebende Durcheinanderschüttelung erleichtert das Freiwerden von ungewünschten Gasen, die auf diese Weise leicht entweichen können. Es leuchtet ferner ein, daß während der Rückwärtsbewegung des geschmolzenen Metalls der kalte und ungeschweißte Teil des Werkstücks vorgewärmt wird, ehe er unter die Elektrode gelangt.

Das von der Elektrode und dem Werkstück abgeschmolzene Metall wird durch die Hinundherbewegung des Werkstücks wirksam durcheinandergemischt, so daß eine legierte Schweißnaht von größter Festigkeit und Dauerhaftigkeit erhalten wird.

Bei der Benutzung eines pulverförmigen Flußmittels bei der Lichtbogenschweißung ist es üblich, das Flußmittel unmittelbar hinter der Elektrode anzuordnen, d. h. auf der Seite des Werkstücks, welche noch nicht geschweißt und daher verhältnismäßig kalt ist. Diese Maßnahme . hat den großen Nachteil, daß die Verbindungsstelle verdeckt und dem Schweißer unsichtbar gemacht wird.

Bei der Vorrichtung zur Ausübung des Ver-

fahrens gemäß der Erfindung kann das Flußmittel vor der Elektrode angeordnet werden, d. h. auf dem Teil des Werkstücks, welches soeben geschweißt worden und demzufolge heiß ist. Auf diese Weise ist die Verbindungsstelle für den Schweißer deutlich sichtbar, und da das geschmolzene Metall durch die hin und, her gehende oder ähnliche Bewegung verschoben wird, nimmt es das Flußmittel leicht auf und

ίο verleiht der Schweißung eine isolierende Wirkung.

Ein weiterer durch die Erfindung erreichbarer Vorteil besteht darin, daß durch die Bewegung des Werkstücks an der Elektrode und einer Stütze 11 vorbei, die sich gegenüber der Elektrode gegen die Unterseite des Werkstücks legt, wie in der Abb. 3 gezeigt ist, und durch die Hinundherbewegung des Werkstücks während seiner Vorschubbewegung das erweichte oder halbplastische Metall auf der Unterseite des Werkstücks durch die reibende Berührung mit der Stütze 11 geglättet oder gebügelt wird.

Die hin und her gehende oder ähnliche Bewegung kann dem Werkstück während seiner Vorschubbewegung z. B. durch eine Vorrichtung erteilt werden, die in Abb. 3 beim Schweißen eines Rohrstücks gezeigt ist, dessen Ränder zusammengeschweißt werden sollen. Das Werkstück wird von einem Schwingrahmen 12 getragen, der auf einem Wagen 13 angeordnet ist, der mit Rädern 14 und einem Spindelantrieb 15 versehen ist, durch die er das Werkstück und die das letztere hin und her bewegende Mittel unter der Elektrode fortbewegt. Der Schwingrahmen 12 besteht aus zwei Schenkeln 16, die mit ihren unteren Enden mit Armen 17 auf dem Wagen 13 drehbar verbunden sind und mit ihren oberen Enden eine Wiege 18 tragen, auf welcher das Werkstück gegebenenfalls lösbar festgehalten wird. Auf dem Wagen 13 ist ein Elektromotor 19 angeordnet, der" durch Vermittlung eines Übersetzungsgetriebes, welches in einem ebenfalls auf dem Wagen angeordneten Gehäuse 20 untergebracht ist, einen Kurbelzapfen 21 antreibt und über eine Verbindungsstange 22 einen Schenkel 16 des Schwingrahmens beeinflußt. Um einen verhältnismäßig schnellen Vorwärtshub des Werkstücks und einen verhältnismäßig langsamen Rückwärtshub desselben zu erzielen, ist der Kurbelzapfen 21 verschiebbar in einem diametral verlaufenden Schlitz 23 einer Schubstangenplatte oder -scheibe 24 angeordnet und in einem Längsschlitz 25 eines Hebels 26 gleitend gelagert, der in einer auf dem Wagen 13 befestigten Stütze 27 drehbar gelagert ist. Das eine Ende der Stange 22 ist mit dem Arm 28 des Hebels 26 verbunden.

Ein einstellbarer Anschlag, der aus einer Schraube 29 besteht, die durch einen von dem Wagen 13 vorspringenden Arm 30 geführt ist, kann so angeordnet sein, daß er an dem Ende

jedes Vorwärtshubs des Schwingrahmens mit dem dazugehörigen Schenkel 16 in Berührung kommt. Der Vorwärtshub wird auf diese Weise plötzlich durch einen Stoß beendet, der das 65 Vorwärtsfließen des geschmolzenen Metalls verstärkt. Die Stange 22 ist mit dem Schwingrahmen zweckmäßig durch einen toten Gang aufweisende Vorrichtung verbunden, um zwischen jedem Vorwärtshub und dem nächstfol- 70 genden Rückwärtshub eine Pause eintreten zu lassen, wodurch der Lichtbogen während einer merklichen Zeitdauer auf das seiner Wirkung ausgesetzte Grundmetall konzentriert wird, während das Werkstück verhältnismäßig still- 75 steht. Die in der Zeichnung dargestellte Totgangeinrichtung besteht aus einer U-förmig gestalteten Federplatte 31, deren einer Schenkel an einem Schenkel 16 des Schwingrahmens befestigt ist, während ihr anderer Schenkel mit 80 dem entsprechenden Ende der Verbindungsstange 22 verbunden ist. Zwischen den äußeren Enden der U-förmigen Federplatte kann eine Schraubenfeder 32 angeordnet sein, während ein Halter 33 vorgesehen ist, um die öffnung 85 oder Ausdehnung der U-förmigen Platte zu begrenzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Lichtbogenschweißverfahren, bei welchem dem durch den Lichtbogen geschmolzenen Metall während des Schweißvorgangs in dem im Werkstück erzeugten Krater eine Bewegung erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bewegung eine in der Richtung der zu erzeugenden Schweißnaht vor- und zurückschwingende ist, die hervorgerufen wird durch die hin und her schwingende Bewegung des Werkstücks in der Längsrichtung der Schweißnaht.

2. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der die Vor- und Zurückschwingung des geschmolzenen Metalls in dem Krater bewirkenden Bewegung des Werkstücks diesem eine relative Vorschubbewegung gegenüber der feststehenden Elektrode erteilt wird.

3. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Vorschubbewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode während der Vor- und Zurückbewegung des Werkstücks in der Vorschubrichtung bewirkt wird.

4. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärtshub jeder Hinundherbewegung des Werkstücks plötzlich zum Stillstand gebracht wird, damit das in dem Krater befindliche geschmolzene Metall infolge der ihm innewohnenden lebendigen Kraft sich

auf dem Werkstück in Richtung der Schweißnaht weiterzubewegen und an der bereits fertigen Seite der Schweißstelle anzuhäufen gezwungen ist.

5. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende eines jeden Vorwärtshubs der Hinundherbewegung des Werkstücks und dem nächsten Rückwärtshub eine Pause vorgesehen ist.

6. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärtshub der Hinundherbewegung des Werkstücks mit einer größeren Geschwindigkeit erfolgt als der Rückwärtshub.

7. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des Werkstücks relativ zu der Elektrode und einer in lotrechter Richtung unterhalb dieser Elektrode liegenden und mit der Unterseite des Werkstücks in Berührung stehenden Stütze erfolgt, so daß das erweichte oder erhitzte Metall an der Unterseite des Werkstücks während dessen Vorschubbewegung durch die reibende Berührung mit der genannten Stütze geglättet wird.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Lichtbogenschweißverfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück unter Vermittlung eines in der Richtung der zu erzeugenden Schweißnaht mittels eines Kurbelantriebs hin und her schwingbaren Rahmens zusammen mit dieser Antriebsvorrichtung von einem Wagen getragen wird, dem mit Hilfe einer Vorschubvorrichtung, z. B. einer Leitspindel, gegenüber einer feststehenden Elektrode eine Vorschubbewegung in der Richtung der herzustellenden Schweißnaht erteilt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Schwingbewegung des Rahmens und der Vorschubbewegung des Werkstücks bestimmte Kurbelantrieb und Leitspindelantrieb so miteinander zusammenarbeiten, daß die Vorschubbewegung des Werkstücks während seiner Vor- und Zurückschwingung bewirkt wird, um das geschmolzene Metall in dem Krater zu einer Verschiebung längs der zu erzeugenden Schweißnaht von der Elektrode wegzuzwingen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen des das Werkstück vor- und zurückschwingenden Kurbelantriebs in einem um einen festen Drehpunkt schwingenden Kulissenhebel gleitet, an dem die Schubstange so angelenkt ist, daß der Vorwartshüb des das Werkstück tragenden Schwingrahmens mit größerer Geschwindigkeit erfolgt als der Rückwärtshub.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der den Kurbelantrieb mit dem Schwingrahmen verbindenden Schubstange und diesem Schwingrahmen eine aus einem federnden Bügel bestehende Totgangvorrichtung eingeschaltet ist, die mit einem am Wagen angebrachten und im Wege des Schwingrahmens liegenden Anschlag so zusammenarbeitet, daß der Vorwärtshub des Schwingrahmens plötzlich zum Stillstand gebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen