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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Fig. 2, ist ein vergrößerter Vertikalschnitt längs: der Linie 2-2
der Fig. i. In diesem Schnitt kann man einen Teil der Kühlwasserkanäle sehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mit dem beschriebenen Verfahren kann man ebenso hochwertig und wirtschaftlich
wie mit dem vollautomatischen Schweißverfahren arbeiten und zugleich die Vielseitigkeit
des Handschweißens damit vereinen.
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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.