DE10143112A1

DE10143112A1 - Verfahren und Einrichtung zum Metall-Schutzgasschweißen, Wolfram-Schutzgasschweißen und -Schutzgaslöten von Metallen

Info

Publication number: DE10143112A1
Application number: DE2001143112
Authority: DE
Inventors: Joerg Zschetzsche; Matthias Graul; Uwe Fussel
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: DE10143112B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Metall-Schutzgasschweißen, Wolfram-Schutzgasschweißen und -löten von Metallen, bei dem der Lichtbogen einer Querströmung eines Prozessgases ausgesetzt wird. Diese Querströmung bewirkt, dass Partikel und Gase aus dem Lichtbogenbereich befördert werden und somit nicht in das Schmelzbad eingebracht werden oder die Benetzung der Werkstückoberfläche behindern. Weiterhin erleichtert diese Anordnung die Erfassung der Schweißrauche und -gase durch eine Absaugung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teil- und vollmechanisierten Metall- Schutzgasschweißen, Wolfram-Schutzgasschweißen, und -Schutzgaslöten von Metallen, bei dem ein Lichtbogen zur Erzeugung einer Schmelzzone gezündet und aufrechterhalten wird, und ein abschmelzender Zusatzwerkstoff der Schmelzzone zugeführt wird.

Die Verfahren zum Metall-Schutzgasschweißen (MSG) bzw. -löten und Wolfram- Schutzgasschweißen (WSG) bzw. -löten, sind weit verbreitet. Beim Metall-Schutzgasschweißen (MSG) entsprechend Fig. 1 brennt der Lichtbogen (8) zwischen einer abschmelzenden Elektrode (1), die gleichzeitig als Schweißzusatz dient und dem Werkstück (7). Es wird inertes oder aktives Schutzgas (10) zugeführt. Bei den WSG-Verfahren unterscheidet man das Wolfram-Inertgas- Verfahren (WIG) und Plasma-Verfahren (WP). Beim WIG-Verfahren (Fig. 2) brennt der Lichtbogen (8) zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode (1) und dem Werkstück (7). Ein inertes Gas (10) verhindert die Oxidation von Elektrode und Schmelzbad. Beim WP-Verfahren entsprechend Fig. 3 brennt der Lichtbogen (8) zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode (1) und dem Werkstück (7) oder der Plasmadüse (2). Der Lichtbogen wird durch die Plasmadüse (2) eingeschnürt. Bei den WSG-Verfahren kann draht- oder bandförmiger Zusatzwerkstoff mechanisch als Kaltdraht oder vorgewärmt als Heißdraht zugeführt werden.

Nach dem Stand der Technik wird das für die Verfahren notwendige Schutzgas axial und konzentrisch um den Lichtbogen zugeführt, um Elektrode und Schmelzbad zu schützen. Die Absaugung der Schweißrauche wird durch die ebenfalls konzentrische Abströmung nach allen Seiten erschwert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, durch das Schutzgas Partikel und Dämpfe aus der Lichtbogenzone zu befördern und die Erfassung der Schweißrauche und -gase zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass der Lichtbogen einer Gasströmung ausgesetzt wird, die zum Lichtbogen quer gerichteten ist und zum Abtransport von störenden Partikeln und Gasen aus dem Lichtbogenbereich dient.

Die Erfindung wird weiterhin in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass seitlich des Lichtbogens Mittel zur Erzeugung einer quer zum Lichtbogen gerichteten Gasströmung vorgesehen sind. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird ein Schutzgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Damit werden störende Partikel und Gase, wie Oxidteilchen, aus dem Lichtbogenbereich befördert und behindern nicht die Benetzung der Oberfläche bzw. werden nicht in das Schmelzgut eingebracht. Die Erfassung der Gase und Rauche wird vorteilhaft mit einer Absaugung vorgenommen und ist einfacher als bei der üblichen konzentrischen Zuführung der Prozessgase.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des MSG-Verfahrens

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des WIG-Verfahrens

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des WP-Verfahrens

Fig. 4 eine Darstellung des MSG-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung

Fig. 5 eine Darstellung des WIG-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung

Fig. 6 eine Darstellung des WP-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung

Die Darstellungen zu Fig. 1; 2 und 3 wurden bei der Erläuterung des Standes der Technik abgehandelt.

In der Fig. 4 ist schematisch ein erfindungsgemäß modifiziertes MSG-Verfahren dargestellt. Zwischen Werkstück 7 und abschmelzender Elektrode 1 brennt ein Lichtbogen 8. Erfindungsgemäß wird mit einer Querströmung 6 ein Prozessgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Partikel und Gase nicht durch das Schutzgas 10 auf das Schmelzbad gedrückt, sondern aus dem Lichtbogenbereich befördert werden. Weiterhin wird die Absaugung der parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Gasströmung durch eine Erfassungseinrichtung 9 erleichtert. Die Erfassungseinrichtung 9 befindet sich gegenüber der Einleitung des quer strömenden Prozessgases. Auf das Schutzgas 10 kann verzichtet werden.

In der Fig. 5 ist schematisch ein erfindungsgemäß modifiziertes WIG-Verfahren darstellt. Zwischen einem Werkstück 7 und einer nicht abschmelzenden Elektrode 1 brennt ein Lichtbogen 8. Ein inertes Gas 10 ist wird zur Beströmung von Elektrode 1 und Schmelzbad von oben her eingelassen.

Erfindungsgemäß wird mit einer Querströmung 6 ein Prozessgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Verunreinigungen und Gase, wie Metalloxidpartikel, nicht durch das Schutzgas 10 auf das Schmelzbad gedrückt werden, sondern aus dem Lichtbogenbereich befördert werden. Weiterhin wird die Absaugung der parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Gasströmung durch eine Erfassungseinrichtung 9 erleichtert. Die Erfassungseinrichtung 9 befindet sich gegenüber der Einleitung des quer strömenden Prozessgases.

In der Fig. 6 ist schematisch ein erfindungsgemäß modifiziertes WP-Verfahren darstellt. Der Lichtbogen 8 brennt zwischen und einer nicht abschmelzenden Elektrode 1 und dem Werkstück 7 bzw. der Plasmadüse 2. Ein ionisiertes Plasmagas 5 bildet den Lichtbogen, der durch die Plasmadüse 2 eingeschnürt wird.

Erfindungsgemäß wird mit einer Querströmung 6 ein Prozessgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Verunreinigungen und Gase, wie Metalloxidpartikel, nicht durch das Schutzgas 10 auf das Schmelzbad gedrückt werden, sondern aus dem Lichtbogenbereich befördert werden. Weiterhin wird die Absaugung der parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Gasströmung durch eine Erfassungseinrichtung 9 erleichtert. Die Erfassungseinrichtung 9 befindet sich gegenüber der Einleitung des quer strömenden Prozessgases. Bezugszeichenliste 1 Elektrode
2 Plasmadüse
3 Zusatzwerkstoff
4 Andruckrolle
5 Plasmagas
6 Querströmung
7 Werkstück
8 Lichtbogen
9 Erfasssungseinrichtung
10 Schutzgas

Claims

1. Verfahren zum teil- und vollmechanisierten Metall-Schutzgasschweißen, Wolfram- Schutzgasgasschweißen, oder -Schutzgaslöten von Metallen, bei dem ein Lichtbogen (8) zur Erzeugung einer Schmelzzone von einer Elektrode (1) ausgehend gezündet und aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen (8) einer Gasströmung (6) ausgesetzt wird, die zum Lichtbogen (8) quer gerichteten ist und zum Abtransport von störenden Partikeln und Gasen aus dem Lichtbogenbereich dient.

2. Einrichtung zum teil- und vollmechanisierten Metall-Schutzgasschweißen, Wolfram- Schutzgasgasschweißen, oder -Schutzgaslöten von Metallen, bestehend aus einer Elektrode (1), von der ein Lichtbogen (8) zu einem Werkzeug (7) ausgeht, einer Umfassung der Elektrode (1) und Potentialanschlüssen an Elektrode (1) und Werkzeug (7) zum zünden und aufrechterhalten des Lichtbogens (8), dadurch gekennzeichnet, dass seitlich des Lichtbogens (8) Mittel zur Erzeugung einer quer zum Lichtbogen (8) gerichteten Gasströmung (6) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasströmung (10) von der quer gerichteten Gasströmung (6) erzeugt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Mittel zur Erzeugung der Querströmung (6) eine Erfassungseinrichtung (9) vorgesehen ist.