NL8004935A - Werkwijze en inrichting voor lichtbooglassen. - Google Patents

Description

i

V

VO 905

Werkwijze en inrichting voor lichtbooglassen. '

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en op een inrichting voor het lichtbooglassen, en in het bijzonder met behulp van laspoeder, waarbij een hoge lasstroom wordt toegepast en een aantal elektroden gelijktijdig op een werkstuk gesmolten 5 worden.

De bij deze werkwijze toegepaste inrichting is b.v. bekend uit "Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft”, 10/1960, blz.38. Het betreft hier een zogenaamde tandemlasinrichting. Bij deze bekende lasinrichting worden twee laselektroden gevoed door twee 10 transformatoren die volgens de schakeling van Scott zijn geschakeld.

Met een dergelijke inrichting worden lasverbindingen verkiegen met een aanzienlijk geringere inbrandkerfvorming, zodat de afsmelt-snelheid en de lassnelheid ten opzichte van een las met slechts één elektrode nagenoeg verdubbeld kan worden. Om deze hogere las-15 snelheid tot stand te brengen zijn de elektroden achter elkaar aan gebracht en worden in een gemeenschappelijk smeltbad afgesmolten.

Het is evenwel vanzelfsprekend ook mogelijk, de elektroden naast elkaar, dus dwars op de lasrichting, aan te brengen. Daardoor ontstaan brede naden met een geringere inbrand- en een geringere ver-20 menging van het daaronder liggende metaal, zodat deze werkwijze in het bijzonder geschikt is voor het opbrengen van een las.

Naast deze stand van de techniek voor het lichtbooglassen, in het bijzonder voor lassen met behulp van laspoeder, is het bekend, dat voor het vervaardigen van rotatiesymmetrische grote onder-25 delen, zoals b.v. assen of grote vaten, smeedwerkstukken toegepast worden. De grootte van deze werkstukken is door de capaciteit van de smederij begrensd. Wordt de grootte van het werkstuk te groot voor de smederij, dan kan dit werkstuk b.v. door een vormgevende opbrenglas vervaardigd worden. Daarbij wordt door de apbrenglas 30 op een grondlichaam de vorm van het uiteindelijke werkstuk bereikt.

8004935 - 2 -

Het is beKend dat met de tot nu toe bekende werkwijze en inrichting voor het lichtbooglassen deze opbrenglas noch economisch noch met voldoende kwaliteit aangebracht kan worden.

Het doel van de uitvinding is derhalve de hierboven genoemde 5 nadelen te ondervangen en te voorzien in een werkwijze alsook in een inrichting waarmee het mogelijk wordt de genoemde aanbrenglas alsook de beschreven vervaardiging van grote onderdelen zo economisch mogelijk en met een goede kwaliteit uit te voeren.

Het doel wordt bereikt doordat volgens de uitvinding de elek-10 troden afzonderlijk of groepsgewijze in verschillende smeltbaden afgesmolten worden, en dat alle elektroden zodanig elektrisch met elkaar geschakeld worden, dat de af te voeren door het werkstuk gaande geleidingsstroom nagenoeg 0 of althans zeer klein is.

Met de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk ge-15 worden de eerder genoemde rotatielichamen door een vormgevend las sen te vervaardigen, waarbij onder vormgevend lassen lassen verstaan wordt, waarbij op een grondlichaam zo lang materiaal wordt aangebracht, tot de gewenste vorm ontstaat, zodat in tegenstelling tot de opbrenglassen niet een reeds in zijn vorm en in zijn afme-20 ting nagenoeg gereed bouwelement met een laag voorzien wordt, maar door het vormgevend lassen de vorm en afmetingen van het bouwelement vervaardigd worden. Daarbij kunnen voor het vervaardigen van willekeurige vormen de volgens de uitvinding aangebrachte afzonderlijke elektroden of groepen van elektroden op de gewenste plaats of plaat-25 sen boven een grondlichaam aangebracht en daar.in smeltbaden gesmol ten worden. Doordat alle elektroden zodanig elektrisch met elkaar zijn geschakeld, dat een door het werkstuk af te voeren massastroom gering of nagenoeg 0 is, wordt het lassen met een aantaldraden in een op zich draaiend werkstuk op een eenvoudige wijze mogelijk ge-30 maakt, daar de afvoer van een hoge lasstroom op draaiende delen, zoals b.v. de reeds genoemde as zeer eenvoudig uit te voeren is. Daarbij komt nog dat ook de dwarsdoorsnede van de massakabels aanzienlijk verminderd kan worden, omdat een geringere massastroom af te voeren is. Bovendien, kan door de geringe massastroom de inductie-35 ve weerstand van de totale inrichting zeer klein worden gehouden, 8004935 - 3 - zodat het volle vermogen van de toegepaste stroombron toegepast Kan worden. Bovendien wordt door de wijze van schakelen van de elektroden, wat resulteert in een geringere massastroom, een symmetrisch óf nagenoeg symmetrische netbelasting bereikt, wat een extra secun-5 dair voordeel oplevert.

De werkwijze volgens de uitvinding kan met behulp van gelijkstroom uitgevoerd worden. Evenwel is het van bijzonder voordeel dat de werkwijze kan worden uitgevoerd met behulp van wisselstroom. Daartoe wordt volgens de uitvinding de inrichting zodanig uitge-10 voerd, dat het wisselstroomlassen met behulp van in de handel ver krijgbare lastransformataren wordt uitgevoerd, waarbij deze transformatoren rechtstreeks en/of in een Scott-schakeling op gescheiden fasen van een wisselstroomnet aangesloten zijn.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding is het van belang dat 15 aan de afzonderlijke elektroden of aan de groepen van elektroden toegevoerde stroom binnen het werkstuk worden opgeheven of nagenoeg worden opgeheven, zodat de massastroom een zeer kleine resterende waarde heeft, en bij voorkeur een waarde heeft die nagenoeg 0 is. Derhalve is het mogelijk geworden een willekeurig aantal en met' 20 zeer hoge wisselstroom werkende elektroden aan te brengen, zodat het mogelijk wordt een bouwelement te behandelen met 20, 40 of meerdere elektroden hetzij met afzonderlijke elektroden hetzij met groepen van elektroden, met een lasstroom van b.v. 1000 A/afzonder-lijke elektrode. De zich dan instellende massastroom ligt niet in 25 de orde van grootte van b.v. 20 of 40 x 1000 A, maar in de orde van grootte van minder dan 1Ü0 A, welke stroom dan moeiteloos over een draaikoppeling van het zich draaiende bouwelement kan worden afgenomen. Dat de massastroom niet volledig 0 wordt, is op geringe afwijkingen bij de stroominstelling voor de afzonderlijke elektro-30 den alsook op geringe faseverschuivingen terug te voeren.

Naast de beschreven vormgevende las is de uitvinding vanzelfsprekend ook toepasbaar.op het lassen van een verbindingsnaad alsook op het aanbrengen van een opbrenglas.

De uitvinding zal onderstaand aan de hand van een uitvoe- 35.' ringsvoorbeeld en onder verwijzing naar de tekening, nader worden 8004935 - 4 - uiteengezet. Hierin toont:

Fig.l een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig.2 t/m IQ verschillende vectordiagrammen.

5 In fig.l is een werkstuk 10 aangegeven. Het werkstuk 10 is als as uitgevoerd, die in de lagers 11 en 12 aangebracht is en door middel van een schematisch aangebrachte motor 13 om de as 14 draaibaar is- Tegen het werkstuk zijn vier elektrodegroepen 15, 16, 17 en 16 aangebracht, waarbij de elektrodegroep 15 twee elektroden 10 20, 21, de elektrodegroep 16 drie elektroden 22, 23, 24, de elektro degroep 17 één elektrode 25, en de elektrodegroep 18 twee elektroden 26,-27 bezit. Bij elke elektrodegroep 15 t/m 18 behoort een smeltbad resp. 28, 29, 30 en 31, in welke smeltbaden de elektroden van de bijbehorende elektrodegroepen afsmelten. Elke elektrodegroep 15 15 t/m 18 is een bestanddeel van een op zich bekende lasinrichting die werkt met behulp van laspoeder, waarbij vanwege de overzichtelijkheid de gebruikelijke verplaatsingsorganen voor de elektroden, alsook de inrichting voor het aanbrengen van laspoeder per smeltbad niet aangegeven is. Volgens de uitvinding zijn de elektrode-2Q groepen 15 t/m 18 elektrisch verbonden met lasstroombronnen 32 t/m 39, waarbij de aansluitingen van de als lastransformatoren uitge-voerde lasstroombronnen 32 t/m 39 primair- en secundair zodanig gekozen zijn, dat de door het werkstuk 10 af te voeren massastroom gering is, en bij voorkeur nagenoeg 0 is. Dit wordt op een eenvou-25 dige wijze tot stand gebracht doordat de elektroden 20 t/m 27 in hoofdzaak op dezelfde lasstroomsterkte, b.v. 1000 A, werken en de lastransformatoren 32 t/m 39 in de in fig.l weergegeven uitvoering geschakeld zijn. De transformatoren 32, 33 en 38, 39 zijn aan de primaire zijde geschakeld volgens de zogenaamde Scott-schakeling.

30 De transformatoren 34, en 36 zijn aan de primaire zijde verbonden met de fasen R-S en de transformatoren 35 en 37 zijn aan hun primaire zijden verbonden met de fasen R en T. De transformatoren 32, 34, 35 en 39 zijn aan hun secundaire zijde door middel van een aansluiting a met de elektroden en door middel van de aansluiting 35 b met de massa 40 verbonden. Bij de transformatoren 33, 36, 37 en 8004935 - 5 - 38 is de toestand omgekeerd. Daarbij zijn de aansluitingen a met de massa en de aansluitingen b met de elektroden verbonden. Met een dergelijke aansluitwijze van de elektroden aan de gescheiden fasen R-S-T en een gelijke stroomsterkte per elektrode verkrijgt men een 5 stroomvectordiagram, zoals in·fig.2 weergegeven is. Hieruit is te lezen,, dat door de massaleiding 40 en door de draaikoppeling 41 gaande af te voeren massastroorn 0 is. In fig.2 zijn verder de faseverschuivingshoek tussen de afzonderlijke stromen weergegeven. Met een inrichting volgens fig.l wordt het derhalve mogelijk, bij 10 een draaiend werkstuk een stationair aangebrachte elektrodegroep 15 t/m 18θβπ bouwelement door een vormgevende las te vervaardigen, waarbij de eindvorm van het bouwelement gestippeld is weergegeven.

In de uitvoeringsvorm van fig.l zijn de elektroden op een wisselstroombron aangesloten. Het is vanzelfsprekend ook mogelijk 15 de elektroden te voeden met een gelijkstroom. Hierbij moeten dan de verschillende elektroden zo aan de plus- en min-pool van de gelijkstroom-lasstroombron aangesloten worden, dat een vectordia-gram ontstaat zoals in fig.3 is aangegeven.

Het vectordiagram volgens fig.3 geldt ook wanneer elektrode-20 groepen worden toegepast, die steeds bestaan uit twee elektroden, die 180° ten opzichte van de fasen van een wisselstroomnet aangesloten zijn. Bij de toepassing van elektrodegroepen met steeds drie elektroden verkrijgt men een stroomvectordiagram zoals in fig,4 is weergegeven, wanneer de elektroden op de gescheiden fase 25 van een draaistroomnet aangesloten zijn, waarbij de faseverschui- ving 120° is.

Het lassen met elektrodegroepen bestaande uit vier. draden kan afhankelijk van de grootte en de wijze van aansluiting op' een meerfasewissêlstroomnet een stroomvectordiagram geven zoals in 30 fig.5 (90° faseverschuiving) resp. fig.6 (faseverschuiving 126 resp. 120°), is weergegeven.

Bij een inrichting met zes elektroden kunnen de stroomvec-tordiagrammen overeenkomstig fig.7, 8 en 9 door verschillende aansluitingen op de verschillende transformatorwikkelingen verkregen 35 worden. De faseverschuivingen zijn steeds verschillend en bedragen 8004935 - 6 - in het geval van fig.7 60°, in dat van fig.8 30, 60, 90° en in fig.9 30° en 120°.

Bij een inrichting met 12 elektroden is het het doelmatigst de transformatoren zodanig te schakelen, dat een gelijkmatige fase-5 hoek van 30° bereikt wordt zoals in fig.10 is aangegeven.

In alle weergegeven stroomvectordiagrammen is de stroom-sterkte even groot, zodat in het ideale geval de massastroom wordt opgeheven. Bij een praktische uitvoering en de niet te vermijden geringe verschillende stroomsterkten is er een kleine massastroom, 10 die evenwel zeer gering is en als totale stroom op een eenvoudige wijze van het werkstuk afgevoerd kan worden. Door de uitvinding is het mogelijk geworden, b.v. gelijktijdig 40 elektroden met elk een lasstroom van b.v. 1000 A, gelijktijdig in verschillende smeltbaden af te smelten, waarbij op een zeer economische wijze de vereiste 15 kwaliteit en deugdelijkheid van een vormgevende las met behulp van in de handel verkrijgbare lasstroombronnen verkregen kan worden. Behalve het vormlassen kan de uitvinding vanzelfsprekend ook ingezet worden voor het lassen van verbindingen b.v. een verbindings-las in vaten waarbij dan een aantal elektroden in verschillende 20 smeltbaden naast en/of achter elkaar voor het vormen van een ver- bindingslasnaad afsmelten. De werkwijze volgens de uitvinding is met draadvormige en ook met bandvormige elektroden uitvoerbaar. Bovendien is het vanzelfsprekend ook mogelijk, meerdere elektrode-groepen, waarvan de massastroom 0 is, bij één werkstuk toe te pas-25 sen, zodat de totale massastroom van alle groepen in het kader van de lastechnische mogelijkheid gering en zeer gemakkelijk beheersbaar is.

Naast de reeds beschreven wijze van het vormgevend lassen op rotatielichamen kunnen vanzelfsprekend ook andere bouwelementen 30 zoals b.v. grote vaten, op een overeenkomstige wijze gemaakt wor den.

8004935

Claims (6)

1. Werkwijze voor het lichtbooglassen, in het bijzonder voor het lassen met behulp van laspoeder, waarbij hoge lasstromen aan een aantal elektroden worden toegevoerd welke elektroden gelijktijdig op een werkstuk afgesmolten worden, met het kenmerk, dat de 5 elektroden afzonderlijk of groepsgewijze in verschillende smelt- baden afgesmolten worden en dat alle elektroden zodanig elektrisch met elkaar geschakeld ziin dat een door het werkstuk af te voeren massastroom gering is en bij voorkeur nagenoeg 0 is.

2. Werkwiize volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 10 lassen met een geliikstroom wordt uitgevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het lassen met een wisselstroom wordt uitgevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het wis-selstroomlassen verkregen wordt met behulD van in de handel verr 15 krijgbare lastransformatoren, die rechtstreeks en/of in een zoge naamde Scott-schakeling aangesloten zijn op de gescheiden fasen van een wisselstroomnet.

5. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 4, gekenmerkt door verschillende smeltbaden 20 (28 t/m 313 van een aan een werkstuk (10) toegevoerde elektrode- inrichtingen (15 t/m 18), die elektrisch in verbinding staan met wisselstroombronnen (32 t/m 39),waarvan de primaire en de secundaire wikkelingen zodanig aan de fasen van een wisselstroomnet (R-S-T) resp. aan de elektroden (20 t/m 27) en het werkstuk (10) 25 aangesloten zijn, dat de door het werkstuk (10) afvoerbare massa stroom gering, bij voorkeur nagenoeg 0 is.

6. Werkwijze en inrichting volgens een der conclusies 1 t/m 5, gekenmerkt door het toepassen van vormgevende lassen van bouwelementen, in het bijzonder van rotatiesymmetrische bouwelementen. 8004935