DE10143112B4 - Verfahren und Einrichtung zum Metall-Schutzgasschweißen, Wolfram-Schutzgasschweißen und -Schutzgaslöten von Metallen - Google Patents

Abstract

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) einem Schutzgas (10) ausgesetzt wird, das in einer Querströmung (6) senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt wird, und somit das Schutzgas (10) gleichzeitig zum Abtransport von störenden Partikeln und Gasen aus dem Lichtbogenbereich dient.

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 Wolfram-Schutzgasschweißen (WSG), sind weit verbreitet. Beim Metall-Schutzgasschweißen (MSG) entsprechend 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 (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 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.
• Aus der US 6 060 689 A ist eine Vorrichtung zum Handschweißen einer Schiene bekannt. Die Vorrichtung ist auf der Schiene verschiebbar angeordnet. Zum Abtransport der beim Schweißen entstehenden Schweißrauche sind Düsen in einem für den Schweißer vorgesehenen Sitz angeordnet, die in breiter Front eine gerichtete Luftströmung erzeugen und für den Abtransport des Schweißrauches von der Schweißstelle sorgen. Auf der gegenüberliegenden Seite ist zusätzlich eine Absaugvorrichtung vorgesehen.
• 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 einem Schutzgas ausgesetzt wird, das in einer Querströmung senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt wird, und somit das Schutzgas gleichzeitig 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 in Bezug auf den Lichtbugen Mittel vorgesehen sind, womit ein Schutzgas in einer Querströmung senkrecht oder schräg zur Brennerachse dem Lichtbogen zuführbar ist.
• Im Unterschied zum Stand der Technik wird zusätzlich oder ausschließlich 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:
• 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des MSG-Verfahrens
• 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des WIG-Verfahrens
• 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des WP-Verfahrens
• 4 eine Darstellung des MSG-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung
• 5 eine Darstellung des WIG-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung
• 6 eine Darstellung des WP-Verfahrens mit erfindungsgemäßer Gasführung
• Die Darstellungen zu 1; 2 und 3 wurden bei der Erläuterung des Standes der Technik abgehandelt.
• In der 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 das Schutzgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Partikel und Gase nicht durch das axial gerichtete 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 axial gerichtete Schutzgas 10 kann verzichtet werden.
• In der 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 Schutzgas 10 wird zur Beströmung von Elektrode 1 und Schmelzbad von oben her eingelassen.
• Erfindungsgemäß wird mit einer Querströmung 6 das Schutzgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Verunreinigungen und Gase, wie Metalloxidpartikel, nicht durch das axial gerichtete 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 Schutzgases.
• In der 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 Schutzgasgas senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt. Das bewirkt, dass Verunreinigungen und Gase, wie Metalloxidpartikel, nicht durch das axial gerichtete 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 Schutzgases.

1 –

Elektrode

2 –

Plasmadüse

3 –

Zusatzwerkstoff

4 –

Andruckrolle

5 –

Plasmagas

6 –

Querströmung

7 –

Werkstück

8 –

Lichtbogen

9 –

Erfasssungseinrichtung

10 –

Schutzgas

Claims (3)

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) einem Schutzgas (10) ausgesetzt wird, das in einer Querströmung (6) senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt wird, und somit das Schutzgas (10) gleichzeitig 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 in Bezug auf den Lichtbogen (8) Mittel vorgesehen sind, womit ein Schutzgas (10) in einer Querströmung (6) senkrecht oder schräg zur Brennerachse dem Lichtbogen (8) zuführbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Mittel zur Erzeugung der Querströmung (6) eine Erfassungseinrichtung (9) vorgesehen ist.