EP0000379A1

EP0000379A1 - Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweissen mit Hubzündung, sowie Schweisspistole zur Durchführung dieses Verfahrens.

Info

Publication number: EP0000379A1
Application number: EP78100321A
Authority: EP
Inventors: Karl R. Grassmugg; Friedrich Dörhöfer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1977-07-09
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1979-01-24
Also published as: DE2731130A1; ES471522A1; GR65021B; AU518804B2; BR7804410A; EP0000379B1; AT374393B; ZA783909B; AU3791278A; ATA461478A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweissen mit Hubzündung. Für eine sichere Schweissverbindung zwischen einem Bolzen und einem metallischen Werkstück ist es erforderlich, die Schweissstelle während des Schweissvorganges gegen Luftzutritt abzuschirmen und ein Verlaufen des Schweissbades zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird zu diesem Zweck ein Schweisspulver in den Bereich der Schweissstelle geleitet. Das Schweisspulver wird über einen aus zwei Wänden (2, 3) und einer Austrittsöffnung (7) bestehendes Zufuhrsystem (1) dem Bereich der Schweissstelle zwischen dem Bolzen (5) und dem Werkstück (11) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung, bei dem ein Schutzmedium in den Bereich der Schweißstelle gebracht wird.
Bekannt ist eine Bolzenschweißpistole (Gm 76 33 143), die an ihrem vorderen freien Ende ein glockenartiges Teil aufweist, das so ausgebildet ist, daß über einen Einlaß in das Teil zugeführtes Schutzgas der Stelle zugeleitet werden kann, an der ein Bolzen auf das Grundmetall augeschweißt werden soll. Die Aufschweißstelle soll so durch einen Schutzgasstrom vor der Außenatmosphäre geschützt werden.
Obwohl die das Schutzgas leitenden Kanäle zur Schweißstelle hin orientiert sind, wirken sich der relativ große Abstand der Kanäle zur Schweißstelle und die Verwendung eines gasförmigen Schutzmediums nachteilig aus, da das Schweißbad verlaufen und eine ungleichmäßige Schweißverbindung entstehen kann. Die beschriebene Methode eignet sich hauptsächlich zum Verschweißen von Bolzen kleineren oder mittleren Durchmessers, da beim Verschweißen von Bolzen größeren Durchmessers die beschriebenen Nachteile auftreten.
Für die sichere Verschweißung von Bolzen größeren Durchmessers ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Keramikring die oben beschriebenen Schutz- und Formaufgaben übernimmt. Doch verursacht die Verwendung eines Keramikringes hohe Material- und Lohnkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auch Bolzen größeren Durchmessers kostensparend und mit kurzen Schweißzeiten sicher verschweißt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schutzmedium ein Schweißpulver verwendet wird.
Die Zuführung eines Schweißpulvers hat den gleichen Zweck wie die Zuleitung eines Schutzgases, doch wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Schweißpulver als Schutzmedium die schützende und formende Wirkung verbessert. So schirmt das die Schweißstelle umgebende Schweißpulver diese Stelle gegen die Atmosphäre ab, wodurch Reaktionen des Schweißbades mit atmosphärischem Sauerstoff unterbunden werden. Darüber hinaus werden in vorteilhafter Weise eine sichere Begrenzung des Lichtbogens und eine verbesserte Schweißbadsicherung erreicht. Auf diese Weise können auch Bolzen größeren Durchmessers ohne Einsatz eines Keramikringes verschweißt werden. Abgesehen von den Materialkosten des nur einmal verwendbaren Keramikringes werden dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Zubehörkosten für die Spannelemente eingespart, in die die Keramikringe eingesetzt werden. Da das zeitraubende Auflegen und Entfernen des Keramikringes entfallen kann, sinken ebenfalls die Lohnkosten.
Mit Vorteil wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zum Schweißpulver ein Schutzgas als Schutzmedium verwendet. Die Zuführung eines Schutzgases als weiteres Schutzmedium ermöglicht es, durch Wahl bestimmter Schutzgase bzw. Schweißpulver und durch Variationen des Mengenverhältnisses von Schutzgas zu Schweißpulver, das Schutzmedium auf die zu verschweißenden Materialien abzustimmen, und so eine optimale Schweißverbindung zu erreichen.
.Mit Vorteil kann der zu verschweißende Bolzen mindestens teilweise eine Umhüllung aus Schweißpulver aufweisen. Mit dieser Methode gelingt es in höchst wirtschaftlicher und einfacher Weise, das Schweißpulver in den Bereich der Schweißstelle zu bringen. Zudem vereinfacht sich der Schweißvorgang, da auf ein eigenes Zufuhrsystem bzw. auf die Verwendung eines Keramikringes verzichtet werden kann. Da die Umhüllung der Bolzen bei einem Transport aber leicht beschädigt wird, ist dieses Verfahren nur dann sinnvoll und mit Vorteil anzuwenden, wenn ein Transport der Bolzen nicht vonnöten ist.
Eine Schweißpistole zur Durchführung des Verfahrens weist neben einem Pistolenfuß, einem Bolzenhalter, einer Hubvorrichtung ein Zufuhrsystem für das Schutzmedium auf. Das über das Zufuhrsystem geleitete Schutzmedium wird erfindungsgemäß genau in der Höhe des schmelzenden Bolzenendes, also in unmittelbarer Nähe des Schweißbades zugeführt. Zusätzlich ist die Austrittsöffnung zum Bolzen hin orientiert, so daß eine vollständige und wirkungsvolle Abschirmung des Schweißbades gesichert ist. Ein Verlaufen des Schweißbades wird ebenso verhindert wie ein Reagieren des Schweißbades mit atmosphärischem Sauerstoff. Wie schon beschrieben, wird der Lichtbcgen auf den gewünschten Raum begrenzt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens steht das Zufuhrsystem mit einem Vorratsbehälter für ein Schweißpulver und/oder mit einem Vorratsbehälter für ein Schutzgas in Verbindung. Über das Zufuhrsystem kann dem Bereich der Schweißstelle nicht nur ein Schweißpulver sondern auch ein Schutzgas zugeführt werden. Dies ist von Vorteil, da je nach Art der zu verschweißenden Materialien das Schutzgas zusammen mit einem Schweißpulver aber auch als alleiniges Schutzmedium verwendet werden kann. Als Schweißpulver kommen vor allem Pulver der Unterpulverschweißtechnik oder magnetisierbare Pulver zur Anwendung. Als Schutzgas kommen z.B. Argon, Kohlendioxid sowie die genannten Gase enthaltende Mischgase in Frage.
Mit Vorteil besteht das erfindungsgemäße Zufuhrsystem für eine Schweißpistole aus zwei mit Abstand zueinander und konzentrisch zur Bolzenachse angeordneten Wänden und ist starr mit dem Pistolenfuß verbunden. Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Zufuhrsystems wird somit der jeweiligen Form des Bolzens angepaßt. Insbesondere sind der Querschnitt des Bolzens und der Austrittsöffnung einander ähnlich, so daß der Abstand zwischen Bolzen und Austrittsöffnung entlang des ganzen Bolzenumfangs konstant ist und eine gleichmäßige Zuführung und Verteilung des Schutzmediums gewährleistet ist.
Vorteilhafterweise wird bei einer erfindungsgemäßen Schweißpistole der Bolzen und der Bolzenhalter von den Wänden des Zufuhrsystems unter Bildung eines Zwischenraums umgeben, wobei der Zwischenraum mit einem Vorratsbehälter für Schutzgas in Verbindung steht. Zusätzlich zur Zuführung von Schutzgasen und/oder Schweißpulver über das Zufuhrsystem kann dem Schweißbad über den genannten Zwischenraum ein weiteres Schutzgas zugeführt und damit die schützende und begrenzende Wirkung des Schutzmediums verstärkt werden.
Im folgenden soll eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand schematischer Zeichnungen dargestellt und das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden. Die in den Figuren gleichen Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Schweißpistole
Figur 2 und
Figur 3 Bolzen, die eine Umhüllung aus Schweißpulver aufweisen.

Der in Figur 1 dargestellte Teil einer Schweißpistole für das Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung besteht aus dem Pistolenfuß 8, dem Bolzenhalter 4 und dem Zufuhrsystem 1. Ein mit dem Werkstück 11 zu verschweißender Bolzen 5 wird vom Bolzenhalter 4 getragen, wobei der Bolzen 5 über den Bolzenhalter 4 mit einer nicht dargestellten Hubvorrichtung verbunden ist. Das Zufuhrsystem 1 selbst besteht aus den beiden Wänden 2 und 3, die den Bolzen 5 konzentrisch umgeben, und der Austrittsöffnung 7. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung 7 und dem Bolzen 5 ist an allen Seiten konstant und ermöglicht damit die gezielte Zuführung von Schutzmedien mit den beschriebenen Vorteilen. Das Zufuhrsystem 1 ist mit einem Vorratsbehälter 9 für das Schweißpulver und/oder mit einem Vorratsbehälter 10 für Schutzgas verbunden. Die Wände 2, 3 des Zufuhrsystems 1 umgeben den Bolzen 5 und den Bolzenhalter 4 mit Abstand, wodurch ein Zwischenraum 12 entsteht. Dieser ist einerseits mit einem Vorratsbehälter 6 für Schutzgas verbunden und weist andererseits zum Werkstück hin eine Öffnung auf, deren Form durch den Bolzenquerschnitt und den Querschnitt der Austrittsöffnung 7 festgelegt wird.
Zum Verschweißen wird die Schweißpistole mit dem Pistolenfuß 8 auf das Werkstück 11 aufgesetzt. Vor dem Beginn des Schweißvorganges, bevor also der Bolzen 5 durch die Hubvorrichtung angehoben und der Lichtbogen zwischen Bolzen 5 und Werkstück 11 gezündet wird, erfolgt die Zuführung des Schutzmediums. Über das Zufuhrsystem 1 und/oder den Zwischenraum 12 zwischen dem Zufuhrsystem 1 und dem Bolzen 5 wird in der beschriebenen Weise Schweißpulver und/oder Schutzgas zugeführt. Erfindungsgemäß gibt es folgende Möglichkeiten, ein Schutzmedium zuzuführen:

a) nur Schutzgas, entweder über Zufuhrsystem 1 und/oder über den Zwischenraum 12,
b) nur Pulver über Zufuhrsystem 1,
c) Pulver und Schutzgas über Zufuhrsystem 1 bzw. Zwischenraum 12.

Der Verbrauch an Schutzgas bzw. an Schweißpulver kann dadurch sparsam gestaltet werden, daß das Schweißpulver und die Schutzgase nur unmittelbar vor einem Schweißvorgang zugeleitet werden.
Nach Zündung des Lichtbogens schmelzen die Bolzenstirnfläche und das Werkstück 11 an. Der Bolzen 5 wird mit Druck in das Schweißbad eingetaucht und die Stromquelle abgeschaltet. Das das Schweißbad umgebende Schweißpulver und das Schutzgas formen die seitlich weggedrückte Schmelze zu einem Wulst und nehmen die beschriebenen Schutz- und Begrenzungsaufgaben wahr.
In den Figuren 2 und 3 sind Bolzen dargestellt, an die Schweißpulver 13, 14 direkt durch Pressen, Tauchen oder Verstemmen angebracht wurde, wie es bei Stabelektroden üblich ist.

Claims

1. Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung, bei dem ein Schutzmedium in den Bereich der Schweißstelle gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmedium ein Schweißpulver verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Schweißpulver ein Schutzgas als Schutzmedium verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verschweißende Bolzen mindestens teilweise eine Umhüllung (13,14) aus Schweißpulver aufweist (Fig.2,3).

4. Schweißpistole zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Pistolenfuß, Bolzenhalter, Hubvorrichtung und Zufuhrsystem für das Schutzmedium, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem (1) in Höhe des schmelzenden Bolzenendes eine zum Bolzen (5) hin orientierte Auslaßöffnung (7) aufweist (Fig. 1).

5. Schweißpistole nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem (1) mit einem Vorratsbehälter (9) für Pulver und/oder mit einem Vorratsbehälter (10) für Schutzgas in Verbindung steht.

6. Schweißpistole nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem (1) starr mit dem Pistolenfuß (8) verbunden ist und aus zwei mit Abstand zueinander und konzentrisch zur Bolzenachse angeordneten Wänden (2,3) besteht.

7. Schweißpistole nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) und der Bol- zenhalter (4) von den Wänden (2,3) des Zufuhrystems (1) unter Bildung eines Zwischenraumes (12) umgeben ist, wobei der Zwischenraum (12) mit einem Vorratsbehälter (6) für Schutzgas in Verbindung steht.