DE903850C - Verfahren und Geraet zur elektrischen Lichtbogenschweissung - Google Patents

Verfahren und Geraet zur elektrischen Lichtbogenschweissung

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DE903850C
DE903850C DEU1530A DEU0001530A DE903850C DE 903850 C DE903850 C DE 903850C DE U1530 A DEU1530 A DE U1530A DE U0001530 A DEU0001530 A DE U0001530A DE 903850 C DE903850 C DE 903850C
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DE
Germany
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welding
welding rod
arc
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workpiece
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Expired
Application number
DEU1530A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Joseph Pilia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide and Carbon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide and Carbon Corp filed Critical Union Carbide and Carbon Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE903850C publication Critical patent/DE903850C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

  • Verfahren und Gerät zur elektrischen Lichtbogenschweißung Die Erfindung behandelt ein Verfahren. und Gerät zur elektrischen Lichtbogenschweißung, bei denen ein träges Schutzgas zur Erhöhung der Schweißhitze den Lichtbogen an der Schweißstelle abschirmt. Diese Schweißverfahren benutzen gewöhnlich eine Elektrode, die den Lichtbogen zum Werkstück zieht, und eine Düse, die das Schutzgas abgibt. Der Lichtbogen wird längs der Schweißfläche geführt, während gleichzeitig ein sogenannter Schweißstab zur Füllung des Schweißspaltes der unter Wirkung des Lichtbogens -zwischen Werkstück und Elektrode entstehenden Schweißschmelze zugeführt wird.
  • Bei Maschinenschweißgeräten, die mit trägem Schutzgas arbeiten, ist der eigentliche Schweißlichtbogenträger auf einem Wagen aufgebaut, der sich mit der Schweißgeschwindigkeit vorwärts bewegt. Ein maschineller Vorschub führt den Schweißstab durch ein verhältnismäßig steifes Führungsrohr der Schweißschmelze zu. Solche Maschinenschweißgeräte oder Schweißwagen eignen sich im wesentlichen nur für Schweißarbeiten längs einer geraden Schweißbann.
  • Bei den Hand@schweißgeräten mit trägem Schutzgas hält der Schweißer mit der einen Hand den Schweißlichtbogenträger, mit der anderen Hand führt er den Schweißstab zu. Solch ein Handschweißgerät ist universal verwendbar. Man kann damit in jeder Stellung schweißen und allen Krümmungen des Werkstückes folgen. Die gleichzeitige Führung von Schweißlichtbogenträger und Schweißstab von Hand. ist jedoch nicht einfach, und die Geschwindigkeit der Schweißstabführung hängt völlig vom Geschick des Schweißers ab.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die sichere Führung des Schweißgerätes längs beliebiger Schweißbahnen und in beliebigen Stellun gen. dadurch, daß der Schweißstab in einem spitzen Winkel gegen die Werkstückfläche gerichtet und mechanisch derart dem Schweißgerät zugeführt wird, daß, sobald das freie Schweißstabende bei seinem Vorschub Widerstand findet, eine dem Vorschub entgegengesetzte Richtkraft auf das Schweißgerät ausgeübt wird, der Stabvorschub fortlaufend abgebremst wird und die Richtkraft das Schweißgerät längs der Schweißfläche vorrücken läßt. Die Schweißgeschwindigkeit wird bei der Erfindung also sozusagen selbsttätig durch den Schweißstabvorschub geregelt und liefert damit, ähnlich wie beim Maschinenschweißen, völlig gleichmäßige und einwandfreie Schweißnähte. Die beim Verfahren vom Schweißstabende ausgehende Richtkraft hält Schweißgerät und Elektrode dabei immer genau auf der Schweißbahn und erleichtert dem Schweißer die Arbeit. Da der Schweißstab außerdem ganz unabhängig von der Lage des Schweißgerätes immer genau an der jeweiligen Schweißstelle auftrifft, kann der Schweißer mit seinem Gerät beliebigen Bahnen folgen und in beliebigen, von der Horizontalen abweichenden Ebenen schweißen.
  • Das für das neue Verfahren entwickelte Handschweißgerät arbeitet in an sich bekannter Weise mit einer Schweißstromquelle zusammen, die einerseits an die Schweißelektrode und anderseits an das Werkstück angeschlossen ist. Der Schweißstabvorschub ist entfernt vom Lichtbogenträger fest angeordnet. Die Anwendung des neuen Verfahrens erfolgt bei diesem Gerät dadurch, daß der Lichtbogenträger eine in einem weiten Winkel zur Elektrode vorgesehene Schweißstabführung hat, die den Schweißstab in einem spitzen Winkel auf die Werkstückfläche richtet und eine biegsame Leitung von der Zuführungseinrichtung dem Bogen der Schweißstabführung im Lichtbogenträger zuleitet, wobei die biegsame Leitung an einem Ende festgemacht und am anderen Ende mit dem Lichtbogenträger verbunden ist.
  • Bei dieser Anordnung bewegt sich der Lichtbogenträger vorzugsweise mit der Vorschubgeschwindigkeit des Schweißstabes. Die biegsame Leitung für den. Schweißstab gestattet eine freie Handhabung des Gerätes; die Schweißstabführung ist an einer Brücke am Lichtbogenträger befestigt und folgt damit jeder Bewegung des Schweißgerätes. An dieser Brücke sitzen auch noch die Kühlwasserleitungen: für die wassergekühlte Gasdüse und Schweißstabführung und ebenso die Leitungen für den elektrischen Schalter, der den von einem Motor angetriebenen Schweißstabv orschub steuert.
  • Die Zeichnungen erläutern ein Ausführungsbeispiel für -das Handschweißgerät. Dabei ist Fig. i eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt. An. dieser Figur ist auch die Zusammenarbeit des Schweißgerätes mit dem Schweißstromkreis, dem Werkstück und der Vorschubeinrichtung für den Schweißstab ersichtlich.
  • Fig. 2, ist ein vergrößerter Vertikalschnitt längs: der Linie 2-2 der Fig. i. In diesem Schnitt kann man einen Teil der Kühlwasserkanäle sehen.
  • Der Lichtbogenträger in Fig. i besteht aus einem rohrförmigen Schenkel T mit einem Handgriff H aus starrem Isolierrohr und einem Kopf D quer zum Schenkel T mit,derElektrodeE und derDü seN.
  • Durch den Handgriff H, den Schenkel T und dien Kopf D ist ein Gaskanal G bis an die Düse N geführt und läßt dort einen ringförmigen Gasstrom aus einem trägen, einatomigen Gas; wie z. B.. Helium oder Argon, rings um die Elektrode E zur Abschirmung des Lichtbogens und der Schweißschmelze ausströmen. Der Kopf D und der Schenkel T sind wassergekühlt. Das Kühlwässer wird dabei durch den hohlen Schenkel T geführt. Der Schlauch K bildet den Wasserauslaß und enthält zugleich das elektrische Kabel C zur Zuführung des Schweißstromes durch den Schenkel T in die Elektrode E.
  • Der Handgriff H hat -eine darüber gewölbte Brücke no, um die Führung 12 für den Schweißstab in einem weiten Winkel zur Elektrode E und in einem spitzen Winkel zur Elektrode W aufzunehmen. Im Ausführungsbeispiel ist die Brücke io mit einer Vorder- und Rückenzwinge 14 und 15 versehen, die die Enden des Handgriffes H umschließen. Die Brücke io ist vorzugsweise in zwei gleiche Hälften geteilt, um sie leicht montieren zu können. Jede Brückenhälfte hat dabei im wesentlichen U-O_uerschnitt. Die Brücke io hat außerdem einen Vorderschenkel r6 und einen Hinterschenkel 18 und ein rohrförmiges Verbindungsstück 2o, das eine Art Kabelkanal bildet und zugleich genügend Raum für die Handdes Schweißers beim Umfassen des Handgriffs H frei läßt.
  • Der Vorderschenkel 16 trägt ein Führungsstück 22, an dem die Schweißstabführung 12 unterhalb der Düsenöffnung N und im wesentlichen im rechten Winkel zur Elektrode E befestigt ist. Das Führungsstück 22 verbindet die Führung 12 mit dem Führungsrohr zq. in der Brücke 2o. Der Schweißstab 215 wird durch eine biegsame Leitung 27 dem Bogen von d er Rolle 26 im Rohr 24 zugeführt. Der Vorschub erfolgt dabei durch fest angeordnete Reibrollen 28, die der Motor z.9 antreibt. Von d er biegsamen Leitung 27 ist ein Ende am Lichtbogen träger und das andere Ende starr an der Konsole, auf der die Reibrollen sitzen, befestigt. Biegsame und isolierte elektrische Leitungen 30 und 31 laufen durch die Rohrbrücke 2o und verbinden den Motor 29 mit dem Schalter 32 im Vorderschenkel 16. Den Schalter 32 löst man mit einem Drücker 33 aus, der ebenfalls im Vorderschenkel 16 befestigt ist und nach rückwärts in den Griffbereich des Handgriffes H hineinragt.
  • Die Schweißstabführung ist starr an der Düse N befestigt. Das Düsenstück 22 hat hierzu eine, Kappe 35, die mittels der Rohre 36 und 37 mit einem Kühlmantel an der Düse N verbunden ist. Die Rohre 36 und 37 stellen dabei die starre Verbindung mit der Düse N her. Aus der Fig. 2 siebt man, daß die Kappe 35 zwei Öffnungen 39 und 4o hat, die mit den Kanälen 41 und 42 im Führungsstück 22 in Verbindung stehen. Die Zuführung :der Kühlflüssigkeit erfolgt durch ein Rohr 45 in der Brücke 2o, das an den Kanal 41 angeschlossen ist. Die Kühlflüssigkeit läuft dann durch die Kanäle 39, 36, 38, 37, 40, 42 und verläßt schließlich den Kanal q.2 durch das Rohr 46. Das Rohr 46 läuft durch die rohrförmige Brücke 20 und ist zum Flüssigkeitseinlaß am Handgriff H zurückgebogen. Die Kühlflüssigkeit passiert von dort noch den Schweißlichtbogenträger H, T, den Kühlmantel im Kopf D und verläßt schließlich den Handgriff H durch die Leitung K.
  • Zum Schweißen schließt man das Werkstück W und die Elektrode E an die Schweißstromquelle S an und läßt die Kühlflüssigkeit, wie bereits beschrieben, in die einzelnen Kanäle einlaufen. Dann hält man den Schweißlichtbogenträger so zur Werkstückfläche, daß,die Elektrode einen weiten Winkel, vorzugsweise etwa 7o°', dazu einnimmt und die Schweißstabführung 12 einen spitzen Winkel, z. B. 20°, zum Werkstück bildet. Hierauf zieht man zur Bildung der Schwe-ißscbmelze P den Lichtbogen zwischen Elektrode E und Werkstück W.
  • Wenn man jetzt den Drücker 33 betätigt und den Schalter 32 schließt, dann läuft der Motor 29 an, und die Reibrollen 28 führen den Schweißstab von. der Rolle 26 durch die biegsame Leitung 27 und d,ie Schweißstabführung 12 der Schweißschmelze P zu. Der Schweißstab soll dabei etwa io bis 13 mm von der Führung 12 vorragen, d. h. so viel, daß er das Werkstück in der Schweißzone gerade berührt.
  • Zweckmäßig drückt der Schweißer den Schweiglichtbogenträger etwas nach abwärts gegen das Werkstück und sanft in der Richtung der Schweißbahn. Dabei entwickelt der Schweißstab dann genügend Reibung zwischen seinem schmelzenden Ende und dem Werkstück, um die Leitung 27 in der Schweißrichtung abzubiegen. Dieses Abbiegen läßt den Schweißlichtbogenträger längs des Werkstücks in der Vorschubrichtung des Schweißstabes vorrücken. Die Größe des A'bbrandes des Schweißstabes ist von der Schweißstromstärke, dem Durchmesser des Schweißstabes und der Entfernung des Schweißstabendes vom Lichtbogen an der Schweißschmelze abhängig.
  • Annähernd braucht man: etwa eine Schweißstablängeneinheit zum Schweißen einer gleichen Länge Schweißnaht. Der Schweißer führt den Schweißstab so, daß er genau über der Mitte der Schweißnaht bis zum Abschluß der Schweißung bleibt. Anschließend gibt er den Drücker 33 frei und zieht den Lichtbogenträger vom Werkstück zurück, wobei der Schweißlichtbogen erlischt.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann man ebenso hochwertig und wirtschaftlich wie mit dem vollautomatischen Schweißverfahren arbeiten und zugleich die Vielseitigkeit des Handschweißens damit vereinen.
  • Flußstahlteile von i mm Stärke lassen sich mit ganz schwachen, his zu 2,4 mm breiten Schweißfugen und' Schweißstabstärken von o,8 bis 2,4 mm mit Schweißgeschwindigkeiten von i5o bis, Zoo cm je Minute in horizontalen und vertikalen ebenen Lagen schweißen.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Lichtbogenschweißen mit Schutzgas, bei dem ein in der Senkrechten abgestützter Lichtbogenträger m-it einer Elektrode und einer Düse zur Abgabe von Schutzgas auf die Schweißzone längs einer Werkstückbahn geführt und ein Schweißstab der unter der Wirkung des elektrischen Lichtbogens entstandenen Schweißschmelze zugeführt wird, d-a-,durch gekennzeichnet, daß der Schweißstab durch eine Führungseinrichtung in einem spitzen Winkel gegen die Werkstückfläche gerichtet und mechanisch derart dem Schweißgerät zugeführt wird', daß beim Auftreffen des freien Schweißstabendes auf Widerstand eine dem Stabvorschub entgegengesetzte Richtkraft auf das Schweißgerät ausgeübt wird, der Sbabvorschub fortlaufend abgebremst wird und die Richtkraft das Schweißgerät längs der Schweißbahn vorrücken läßt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des freien Endes des Schweißstabes (25) dadurch abgebremst wird, daß ein abwärts gerichteter Druck auf den Schweißstab ausgeübt wird, wodurch Reibung zwischen dem schmelzenden Schweißstabende und dem Werkstück (W) entsteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Handschweißgerät im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit längs seiner Schweißbahn vorrücken muß, mit der der Vorschub des Schweißstabes t(25) auf das Werkstück (W) hin erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstab einen Durchmesser von o,8 bis 2,4 mm hat und in einer biegsamen Leitung (27) mit einer Geschwindigkeit von i5o bis Zoo cm je Minute zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät von Hand getragen: wird.
  6. 6. Gerät zur Ausführung des Schweißverfahrens nach Anspruch i bis 5 mit einem Handlichtbogenträger und einer Elektrode (E) daran, die mit der Schwaißstromquelle (S) und dem Werkstück (W) einen Stromkreis bildet, und mit festen, entfernt vom Lichtb0genträger angebrachten Zuführungseinrichtungen für den Schweißstab, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenträger eine in. einem weiten Winkel zur Elektrode (E) angeordnete Schweißstabführung (ii:2) hat, die den Schweißstab (25) in einem spitzen Winkel auf die Werk.stückfläche richtet, und eine biegsame Leitung (27) den Schweißstab von der Zuführungseinrichtung im Bogen der Schweißstabführung zuleitet, wobei die biegsame Leitung an einem Ende, z. B. an der Vorschubeinrichtung (28, 29), festgemacht und am anderen Ende mit dem Lichtbogenträgerverbunden ist.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Schweißlichtbogenträger ein Drückerschalter (32) sitzt und die Vorschubeinrichtung (28,:29) anlaufen läßt oder stillsetzt. B.
  8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, bei dem .der Lichtbogenträger einen Handgriff (H) und einen quer dazu sitzenden Kopf (D) mit einer Elektrode (E) und einer Düse (N) hat,,dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (H) mit einer Brücke (io) des Trägers für die Schweißstabführung (i2) ausgerüstet ist.
  9. 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (io) weiter noch ein Führungsrohr (2,.) für den Schweißstab (25) zu der biegsamen Leitung (21) und der Schweißstabführung (i2) hat. io. Gerät nach Anspruch 9 mit einem Kühlmantel (38) für den Kopf (D), dadurch gekennzeichnet, däß die Brücke (io) die Küblflüssigkeitszu- und -ableitung (.a.5, 46) für den Kopf (D) trägt. ii. Gerät nach Anspruch 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, däß die Schweißstabführung (i2) an einem an .der Brücke (io) befestigten Führungsstück (22) sitzt und das Führungsstück (22) Kühlflüssigkeitskanäle (4i, 42) hat, die den Kühlmantel (38) am Kopf (D) und die Leitungen (45, 46,) in der Brücke (io) miteinander verbinden.
DEU1530A 1951-01-31 1952-01-31 Verfahren und Geraet zur elektrischen Lichtbogenschweissung Expired DE903850C (de)

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