EP0000379A1

EP0000379A1 - Method for arc stud welding with ignition by elevation, and welding gun to apply this method.

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: EP0000379B1; AU3791278A; ZA783909B; AT374393B; ES471522A1; ATA461478A; GR65021B; AU518804B2; DE2731130A1; BR7804410A

Abstract

1. Process for arc stud welding with retraction ignition, in which a protective agent is supplied to the welding zone, characterized in that a welding powder and a protective gas are fed to the welding zone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung, bei dem ein Schutzmedium in den Bereich der Schweißstelle gebracht wird.The invention relates to a method for arc stud welding with drawn arc ignition, in which a protective medium is brought into the area of the welding point.

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.Known is a stud welding gun (Gm 76 33 143), which has a bell-like part at its front free end, which is designed so that shielding gas supplied via an inlet can be fed to the point at which a stud is welded onto the base metal shall be. The welding point is to be protected from the outside atmosphere by a protective gas flow.

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.Although the channels guiding the shielding gas are oriented towards the welding point, the relatively large distance between the channels and the welding point and the use of a gaseous protective medium have an adverse effect, since the weld pool runs and an uneven weld connection can occur. The method described is mainly suitable for welding bolts of small or medium diameter, since the disadvantages described occur when welding bolts of larger diameter.

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.For the secure welding of bolts of larger diameter, a method is known in which a ceramic ring takes over the protective and shaping tasks described above. However, the use of a ceramic ring causes high material and labor costs.

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.The invention has for its object to develop a method with which bolts of larger diameter can be welded safely and with short welding times.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schutzmedium ein Schweißpulver verwendet wird.This object is achieved in that a welding powder is used as a protective medium.

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.The supply of a welding powder has the same purpose as the supply of a protective gas, but the protective and shaping effect is improved by the inventive method with a welding powder as a protective medium. The welding powder surrounding the welding point shields this point from the atmosphere, thereby preventing reactions of the welding bath with atmospheric oxygen. In addition, a safe limitation of the arc and an improved weld pool protection are advantageously achieved. In this way, even larger diameter bolts can be welded without the use of a ceramic ring. Apart from the material costs of the ceramic ring which can only be used once, the method according to the invention also saves accessory costs for the clamping elements into which the ceramic rings are inserted. Since the time-consuming application and removal of the ceramic ring can be eliminated, labor costs are also reduced.

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.In the method according to the invention, an inert gas is advantageously used as the protective medium in addition to the welding powder. The supply of a protective gas as a further protective medium makes it possible to match the protective medium to the materials to be welded by selecting certain protective gases or welding powder and by varying the quantity ratio of protective gas to welding powder, and thus to achieve an optimal weld connection.

.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.Advantageously, the stud to be welded can at least partially have a coating of welding powder. This method enables the welding powder to be brought into the area of the welding point in a highly economical and simple manner. In addition, the welding process is simplified because there is no need for a dedicated feed system or the use of a ceramic ring. However, since the sheathing of the bolts is easily damaged during transport, this method is only useful and can be used with advantage if the bolts do not have to be transported.

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.A welding gun for carrying out the method has, in addition to a gun base, a bolt holder, a lifting device, a supply system for the protective medium. According to the invention, the protective medium passed through the supply system is supplied exactly at the level of the melting end of the stud, ie in the immediate vicinity of the weld pool. In addition, the outlet opening is oriented towards the stud, so that complete and effective shielding of the weld pool is ensured. A running of the weld pool is prevented as well as a reaction of the weld pool with atmospheric oxygen. As already described, the arc of light is limited to the desired space.

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.In a further embodiment of the inventive concept, the supply system is connected to a storage container for a welding powder and / or to a storage container for a protective gas. Not only a welding powder but also a protective gas can be supplied to the area of the welding point via the supply system. This is advantageous because, depending on the type of materials to be welded, the shielding gas can be used together with a welding powder but also as the sole protective medium. The main welding powder used is submerged arc welding or magnetizable powders. As protective gas come e.g. Argon, carbon dioxide and the gases mentioned contain mixed gases.

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.The feed system for a welding gun according to the invention advantageously consists of two walls which are arranged at a distance from one another and concentrically to the bolt axis and is rigidly connected to the gun base. The design of the feed system according to the invention is thus adapted to the particular shape of the bolt. In particular, the cross section of the bolt and the outlet opening are similar to one another, so that the distance between the bolt and outlet opening is constant along the entire circumference of the bolt and a uniform supply and distribution of the protective medium is ensured.

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.Advantageously, in a welding gun according to the invention, the stud and the stud holder are surrounded by the walls of the feed system to form an intermediate space, the intermediate space being connected to a storage container for protective gas. In addition to the supply of protective gases and / or welding powder via the supply system, a further protective gas can be supplied to the weld pool via the above-mentioned space and thus the protective and limiting effect of the protective medium can be enhanced.

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.

In the following, a device according to the invention is to be illustrated using schematic drawings and the method according to the invention is explained. The same parts in the figures are provided with the same reference numerals. Show it:

Figure 1 shows a welding gun according to the invention
Figure 2 and
Figure 3 bolts that have a coating of welding powder.

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.The part of a welding gun for arc stud welding with drawn ignition shown in FIG. 1 consists of the gun base 8, the stud holder 4 and the feed system 1. A stud 5 to be welded to the workpiece 11 is carried by the stud holder 4, the stud 5 via the stud holder 4 with a Hubvor, not shown direction is connected. The feed system 1 itself consists of the two walls 2 and 3, which surround the bolt 5 concentrically, and the outlet opening 7. The distance between the outlet opening 7 and the bolt 5 is constant on all sides and thus enables the targeted supply of protective media with the advantages described. The feed system 1 is connected to a reservoir 9 for the welding powder and / or to a reservoir 10 for protective gas. The walls 2, 3 of the feed system 1 surround the bolt 5 and the bolt holder 4 at a distance, which creates an intermediate space 12. This is connected on the one hand to a storage container 6 for protective gas and on the other hand has an opening to the workpiece, the shape of which is determined by the cross section of the bolt and the cross section of the outlet opening 7.

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.

For welding, the welding gun is placed on the workpiece 11 with the gun foot 8. Before the welding process begins, before the bolt 5 is lifted by the lifting device and the arc is ignited between the bolt 5 and the workpiece 11, the protective medium is supplied. Welding powder and / or protective gas is supplied in the manner described via the supply system 1 and / or the intermediate space 12 between the supply system 1 and the bolt 5. According to the invention, there are the following options for supplying a protective medium:

a) only protective gas, either via supply system 1 and / or via intermediate space 12,
b) only powder via feed system 1,
c) Powder and protective gas via feed system 1 or intermediate space 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.The consumption of protective gas or welding powder can be made economical in that the welding powder and the protective gases are supplied only immediately before a welding process.

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.After ignition of the arc, the face of the bolt and the workpiece 11 melt. The bolt 5 is immersed in the weld pool with pressure and the power source is switched off. The welding powder surrounding the weld pool and the shielding gas form the melt, which is pushed away to the side, into a bulge and perform the protection and limitation tasks described.

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.FIGS. 2 and 3 show bolts to which welding powders 13, 14 have been attached directly by pressing, dipping or caulking, as is customary with stick electrodes.

Claims

1. A method for arc stud welding with drawn ignition, in which a protective medium is brought into the area of the welding point, characterized in that a welding powder is used as the protective medium.

2. The method according to claim 1, characterized in that a protective gas is used as a protective medium in addition to the welding powder.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the stud to be welded at least partially has a covering (13,14) made of welding powder (Fig.2,3).

4. welding gun for performing the method according to any one of claims 1 to 3 with gun foot, bolt holder, lifting device and supply system for the protective medium, characterized in that the supply system (1) at the level of the melting bolt end an outlet opening (5) oriented towards the bolt (5) 7) (Fig. 1).

5. Welding gun according to claim 4, characterized in that the supply system (1) with a storage container (9) for powder and / or with a storage container (10) for protective gas is in connection.

6. Welding gun according to claim 4 or 5, characterized in that the feed system (1) is rigidly connected to the gun base (8) and consists of two walls (2, 3) arranged at a distance from one another and concentrically with the bolt axis.

7. Welding gun according to one of claims 4 to 6, characterized in that the bolt (5) and the bolt holder (4) from the walls (2,3) of the feed system (1) is surrounded to form an intermediate space (12), the intermediate space (12) being connected to a storage container (6) for protective gas.