DE965732C

DE965732C - Process for inert gas arc welding with a melting wire electrode and with constant feed

Info

Publication number: DE965732C
Application number: DEU3670A
Authority: DE
Inventors: Donald Wilbur Roth; George Macgillivray Skinner
Original assignee: Union Carbide and Carbon Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1955-01-10
Filing date: 1955-12-30
Publication date: 1957-06-19

Description

Verfahren zum Schutzgaslichtbogenschweißen mit einer abschmelzenden Drahtelektrode und mit konstantem Vorschub Die Erfindung bezieht sich auf das Schutzgaslichtbogenschweißen mit einer nicht abschmelzenden Drahtelektrode, die mit konstanter Geschwindigkeit vorgeschoben wird.Process for shielding gas arc welding with a consumable Wire electrode and with constant feed The invention relates to gas-shielded arc welding with a non-melting wire electrode running at a constant speed is advanced.

Beim Lichtbogenschweißen mit inertem Schutzgas, bei welchem eine Drahtelektrode verwendet wird, hat es sich als schwierig erwiesen, die Drahtabschmelzgeschwindigkeit zu steuern, und zwar insbesondere beim Schweißen von Stahl mit negativer Elektrode, da sich hierbei häufig- ein übermäßiger Aufbau von Schweißmetall ohne ausreichenden Einbrand ergibt.When arc welding with inert shielding gas, in which a wire electrode is used, it has proven difficult to control the wire melt rate control, especially when welding steel with a negative electrode, as this often results in an excessive build-up of weld metal without sufficient Penetration results.

Die wesentlichen Ziele der Erfindung sind daher, eine Steuerung der Drahtabschmelzgeschwindigkeit weitgehend unabhängig vom Lichtbogen zu ermöglichen und den erforderlichen Einbrand irr Werkstück zu erzielen.The main objects of the invention are therefore to provide a control of the Allow wire melting speed largely independent of the arc and to achieve the required penetration into the workpiece.

Nach der Erfindung wird ein zweiter, von demselben Gasstrom geschützter Lichtbogen zwischen dem Schweißbad und einer nicht abschmelzenden Elektrode gebildet, die in unmittelbarer Nähe der abschmelzenden Elektrode angeordnet ist, wobei diese mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Ab,schm,olzgeschwindigkeit zugeführt wird, wodurch der Lichtbogen dieser abschmelzenden Elektrode abwechselnd gelöscht und neu gezündet wird.According to the invention, a second, more protected from the same gas flow Arc formed between the weld pool and a non-consumable electrode, which is arranged in the immediate vicinity of the consumable electrode, this fed at a lower speed than the Ab, schm, olz Speed alternately extinguishing the arc of this consumable electrode and is re-ignited.

Beide Elektroden können parallel mit der gleichen Stromquelle oder auch unabhängig voneinander mit verschiedenen Stromquellen verbunden sein. Bei Verwendung verschiedener Stromquellen kamt der Lichtbogen der nicht abschmelzenden Elektrode das -Werkstück vorheizen, um einen besseren Einbrand zu erzielen und um außerdem einen Lichtbogen unabhängig von .dem Lichtbogen vier abschmelzenden Elektrode aufrechtzuerhalten, so daß der Draht mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt werden kann, wie sie zur Erzielung der gewünschten Schweißraupenhöhe erforderlich ist.Both electrodes can be used in parallel with the same power source or also independently of each other with connected to different power sources be. When using different power sources, the arc came from the non-melting one Electrode preheat the workpiece in order to achieve a better penetration and around In addition, an arc independent of the arc, four consumable electrodes maintain so that the wire is fed at such a speed as required to achieve the desired weld bead height is.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Darstellungen eines Ausführungsbeispieles sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. i eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher die nicht abschmelzende Elektrode und die Drahtelektrode elektrisch miteinander verbunden sind, und Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, bei welcher die beiden Lichtbogen mit gleicher Polarität, aber von verschiedenen Generatoren gespeist werden.Further features of the invention are shown in the illustrations of an exemplary embodiment as well as from the following description. FIG. 1 shows a schematic View of a device for performing the method according to the invention, in which the non-consumable electrode and the wire electrode are electrically connected to each other are connected, and FIG. 2 is a schematic view of an apparatus in which the two arcs with the same polarity but from different generators be fed.

Die Steuerung der Drahtabschrne,lzgeschwindigkeit läßt sich durch eine direkte elektrische Verbindung der nicht abschmelzenden und der abschmelzenden Elektrode erreichen, wie aus Fig. i hervorgeht. Dieses Arbeitsverfahren wird mit der in Fig. i schematisch dargestellten Vorrichtung ausgeführt, in welcher ein Brenner i eine elektrisch leitende Kappe 2 und eine Düse 3 mit einer Gaseinlaßöffnung q. aufweist. An. der Kappe 2 ist eine Stromzuführung 5 fest angebracht, die als Führungsrohr für eine Drahtelektrode 6, die ihrerseits mit Hilfe entsprechender Mittel von einem Haspel 7 zugeführt wird, sowie als leitende Abstützung für eine wassergekühlte Elektrode 8 dient, die mit einer Einlaßöffnung g und. einem Auslaß io für das Kühlwasser versehen ist. Der von einer Schweißstromquelle i i zwischen dem Werkstück 12 und der Kappe 2 zugeführte elektrische Strom dient der Aufrechterhaltung der Lichtbögen zwischen dem Werkstück und jeder der beiden Elektroden, während Schutzgas durch die Einlaßöffnung q. eingelassen wird, um eine schützende Hülle 13 über der Schweißzone zu bilden. Bei diesem Arbeitsverfahren bestehen die Lichtbögen nicht gleichzeitig an beiden Elektroden, sondern abwechselnd an einer der beiden Elektroden. Diese Wechsel erfolgen jedoch ausreichend schnell, so daß die Lichtbögen als gemeinsam auftretend erscheinen.The control of the wire cutting, latency can be through a direct electrical connection between the non-consumable and the consumable Reach the electrode, as can be seen from FIG. This working procedure is carried out with the device shown schematically in Fig. i, in which a burner i an electrically conductive cap 2 and a nozzle 3 with a gas inlet opening q. having. At. the cap 2 has a power supply 5 fixedly attached, which acts as a guide tube for a wire electrode 6, which in turn with the help of appropriate means of a Reel 7 is supplied, as well as a conductive support for a water-cooled electrode 8 is used with an inlet port g and. provided an outlet io for the cooling water is. That from a welding power source i i between the workpiece 12 and the cap 2 supplied electric current is used to maintain the arcs between the workpiece and each of the two electrodes, while shielding gas through the inlet port q. is admitted to form a protective cover 13 over the weld zone. In this working process, the arcs do not exist on both of them at the same time Electrodes, but alternately on one of the two electrodes. These changes take place but sufficiently fast that the arcs appear to be co-occurring.

Der Lichtbogen der nicht abschmelzenden Elektrode bleibt bestehen, bis die Drahtelektrode, die mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Abschmelzgeschwindigkeit zugeführt wird, das Werkstück berührt. Die Gesamtmenge des Stromes, die jetzt durch den Draht geht, schmilzt diesen zurück, bis der Abstand unter dein Draht zu lang für die verfügbare Spannung wird, um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten. Die Entladung geht dann auf die nicht abschmelzende Elektrode über. Der Arbeitszyklus des Drahtlichtbogens ist durch Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit veränderlich. Als nicht abschmelzende Elektrode wurde sowohl Wolfram, rein oder thoriert, als auch eine wassergekühlte Kupferelektrode verwendet; Wolfram wurde für Gleichstrom am Minuspol verwendet und wassergekühltes Kupfer am Pluspol. Beide waren beim Arbeiten mit Wechselstrom brauchbar. Ein Beispiel für die Zufuhrgeschwindigkeitssteuerung beim Schweißen von Stahl unter gleichbleibenden Arbeitsbedingungen ergab sich bei einer Vorrichtung, bei welcher sich die wassergekühlte Kupferelektrode an erster Stelle befand. Bei Verwendung eines positiv gepolten Stahlschweißdrahtes niedrigen Kohlenstoffgehalts von 1,6 mm Durchmesser und einem Lichtbogenstrom von q.oo Ampere Gleichstrom wurde die Drahtzufuhrgeschwindigkeit bis 5o8 cm/min geändert. Die Schweißraupe auf Stahlplatten war fortlaufend und gleichförmig bei einer Raupendicke, die von der Drahtzufuhrgeschwindigkeit abhängt.The arc of the non-melting electrode remains, up the wire electrode running at a slower speed than the melting speed is fed, touches the workpiece. The total amount of electricity that is now through the wire goes, melt this back until the gap under your wire is too long for the voltage available to maintain the arc. The discharge then goes over to the electrode that does not melt away. The working cycle of the wire arc can be changed by adjusting the feed rate. As non-melting Electrode was tungsten, pure or thoriated, as well as a water-cooled one Copper electrode used; Tungsten was used for direct current at the negative pole and water-cooled copper on the positive pole. Both were useful when working with alternating current. An example of the feed rate control when welding steel under constant working conditions resulted in a device in which the water-cooled copper electrode was in the first place. Using of a positively polarized steel welding wire with a low carbon content of 1.6 mm in diameter and an arc current of q, ooo amperes direct current became the wire feed speed changed to 508 cm / min. The weld bead on steel plates was continuous and uniform with a bead thickness that depends on the wire feed speed.

Ferner ließen sich eine selbsttätige Steuerung des Abschmelzvorganges und gute Schweißergebnisse mit Gleichstrom bei der Verwendung einer negativ gepolten Wolframelektrode erzielen, doch wurde die Elektrode durch Metallspritzer etwas verschmutzt, was eine geringe Unstabilität des Lichtbogens bewirkte und zum Elektrodenverlust beitrug.Furthermore, an automatic control of the melting process can be achieved and good welding results with direct current when using a negative polarity Tungsten electrode, but the electrode has been somewhat contaminated by metal splashes, causing little arc instability and electrode loss contributed.

Das Arbeiten mit positiver und wassergekühlter Elektrode wird für vorteilhafter gehalten, und zwar wegen der dem gasgeschützten Metallichtbogen dann innewohnenden größeren Stabilität und weil außerdem Argon, das einen kleinen Anteil, z. B. 5°/a, Sauerstoff enthält, in vorteilhafter Weise verwendet werden kann, ohne daß ein übermäßiges Angreifen der wassergekühlten, nicht abschmelzenden Kupferelektrode auftritt. Das Schutzgas kann auch andere aktive Gase, z. B. Kohlendioxyd, enthalten.Working with positive and water-cooled electrodes is recommended for kept more advantageous, because of the gas-protected metal arc then inherent greater stability and because, in addition, argon, which has a small proportion, z. B. 5 ° / a, contains oxygen, can be used advantageously without that excessive attack of the water-cooled, non-consumable copper electrode occurs. The protective gas can also contain other active gases, e.g. B. carbon dioxide contain.

Eine selbsttätige Steuerung der Schweißraupenform wurde auch bei dem Schweißen mit zwei Lichtbögen gleicher Polarität von verschiedener Stromquellen i i i und. i i i' in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise erreicht. Die nicht abschmelzende und die Drahtelektrode ioß und io6 wurden in eine einzige Gasdüse eingeführt, die gegen die beiden leitenden Kappen io2, io2' isoliert war. Diese Anordnung wurde bei Gleichstrom und positiven Elektroden für Stahl verwendet. Die nicht abschmelzende Elektrode io8 war eine wassergekühlte Kupferelektrode, die hinsichtlich der Arbeitsrichtung an erster Stelle angebracht war. Die Abschmelzgeschwindigkeit des Stahldrahtes io6 niedrigen Kohlenstoffgehaltes von 1,6 mm Durchmesser und der Schweißraupeneinbrand waren charakteristisch allein für den gasgeschützten Metallichtbogen, und die Schweißraupenbreite entsprach allein derjenigen der nicht abschmelzenden Elektrode. Die Kombination der Lichtbögen brachte die gewünschte Steigerung des Verhältnisses von Breite zu Höhe der Schweißraupe und rief einen besseren übergang an den: Kanten der Raupe hervor. Bei- der Vorrichtung wurden 325 Ampere Gleichstrom mit positiver Elektrode für den Drahtlichtbogen und q.oo Ampere Gleichstrom mit positiver Elektrode für den wassergekühlten Elektrodenlichtbogen bei reiner Argonabschirmung verwendet, wobei die Lichtbögen allein und gemeinsam arbeiteten.An automatic control of the weld bead shape was also used in the Welding with two arcs of the same polarity from different power sources i i i and. i i i 'achieved in the manner illustrated in FIG. The non-melting one and the wire electrode ioss and io6 were inserted into a single gas nozzle, the was insulated from the two conductive caps io2, io2 '. This arrangement was made used with direct current and positive electrodes for steel. The non-melting one Electrode io8 was a water-cooled copper electrode which, with regard to the working direction was appropriate in the first place. The melting rate of the steel wire io6 low carbon content of 1.6 mm in diameter and the weld bead penetration were characteristic only of the gas-protected metal arc and the width of the weld bead only corresponded to that of the non-consumable electrode. The combination the arcing brought about the desired increase in the ratio of width Height of the weld bead and called a better transition on the: edges of the bead emerged. Both devices were using 325 amps DC with a positive electrode for the wire arc and q.oo amps direct current with positive electrode for the water-cooled electrode arc used with pure argon shielding, whereby the arcs worked alone and together.

Die nicht abschmelzende Elektrode kann außerdem auch in der hinteren oder nachheizenden Stellung bei bestimmten Schweißbedingungen, wie z. B. höheren Schweißgeschwindigkeiten, verwendet werden. Bei dieser Anordnung erfolgt das Zünden des Lichtbogens der nicht abschmelzenden Elektrode nach Erlöschen des Lichtbogens der abschmelzenden Elektrode in zuverlässigerer Weise.The non-melting electrode can also be in the rear or post-heating position under certain welding conditions, such as. B. higher Welding speeds. With this arrangement the ignition takes place of the arc of the non-consumable electrode after the arc has been extinguished the consumable electrode in a more reliable manner.

Die nachstehende Tabelle gibt einen Vergleich zwischen Drahtelektrode, nicht abschmelzender Elektrode u.nd-denkombinierten Schweißlichtbogen: Verfahren Schweißraupe Schweißraupen- Einbrand Breite) oberfläche mm Höhe . Drahtelektrode . . 2,5 3,3 unregelmäßig wassergekühltes Kupfer ....... 0,5 - - nicht abschmel- zend abschmelzend) 2,2 1 5,9 befriedigend *) Ein Verhältnis größer als ¢ ist erwünscht. The following table provides a comparison between wire electrodes, non-consumable electrodes and combined welding arcs: procedure Weld bead Weld bead Penetration width) surface mm height. Wire electrode. . 2.5 3.3 irregular water-cooled Copper ....... 0.5 - - not melt away zend melting) 2.2 1 5.9 satisfactory *) A ratio greater than ¢ is desirable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for shielding gas arc welding with a consumable wire electrode which is advanced at constant speed, characterized in that a second arc, protected from the same gas flow, is formed between the weld pool and a non-consumable electrode which is arranged in the immediate vicinity of the consumable electrode, this being is supplied at a lower speed than the melting rate, whereby the arc of this melting electrode is alternately extinguished and re-ignited.

2. The method according to claim i, characterized in that that the two. Electrodes are fed by the same welding current source, whereby alternately an arc first on one electrode and then on the other electrode is ignited.

3. The method according to claim i, characterized in that the two Electrodes are fed by various welding power sources, creating the arc of the non-consumable electrode regardless of the arc of the consumable Wire electrode is maintained. q ..

Method according to claims i to 3, characterized in that the two electrodes one behind the other along the weld seam are arranged.

5. The method according to claim 3, characterized in that the not consumable electrode is arranged as a front electrode, whereby the workpiece preheated in each case in front of the weld pool created by the melting electrode will.

6. The method according to claim 3, characterized in that the non-melting Electrode is arranged as a rear electrode, whereby the weld bead is reheated and facilitates re-ignition of the arc of the consumable electrode will.