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Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen von Blechen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen Lichtbogenschweissen
X a Blechen unter Schutzgas mit abschmelzender, automatisch zugeführter Drahtelektrode.
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Es ist bekannt, die Qualität der Schweißnaht bei Schweißverbindungen
von Blechen dadurch zu verbessern, daß nach der ersten Schweißung eine sogenannte
Gegenschweißung auf der Rückseite des Bleches vorgenommen wird. Bei der Handschweißung
ist es vielfach üblich, die GegenschweiXung von einem zweiten Schweisser durchführen
zu lassen, dessen Schweißstelle sich in Bezug auf die Schweißnaht in einem geeigneten
Abstand hinter der Schweißstelle des ersten Schweissers befindet.
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Entsprechende Verfahren sind auch in der automatischen Schweißtechnik,
insbesondere für das Lichtbogenschweissen mit sich nicht verbrauchender Elektrode,
das sogenannte TIG-Verfahren, bekannt geworden.
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Im Gegensatz zu dieser Entwicklung des TIG-Verfahrens ist das Lichtbogenschweissen
mit abschmelzender Drahtelektrode, das sogenannte MIG-Verfahren, bisher einen anderen
Weg gegangen, Während beim TIG-Verfahren im Zentrum des Lichtbogens Temperaturen
zwischen 000 und 4000 0c herrschen, werden beim MIG-Verfahren solche bis zu 10000
°C erreicht. Durch dieses wesentlich größere Wärmeeinbringen fand das MIG-Verfahren
vor allem Eingang in die SchweiXtechnik dicker Bleche. Beim Verschweissen dicker
Bleche wird im allgemeinen so verfahren, daß - z.B. im Falle einer V-Naht - zunächst
von einer Seite des Bleches eine Schweißwurzel aufgebracht wird, auf die anschliessend
in mehreren Arbeitsgängen von derselben Blechseite her weitere Lagen zur Ausfüllung
der Fuge aufgetragen werden. Die Fuge auf der Rückseite des Bleches wird dann>
nachdem sie, wegen der im allgemeinen schlechten Güteeigenschaften der Schweißwurzel,
ausgeschliffen oder ausgekreuzt wurde, mit einer Gegenschweissung ausgefüllt. Auch
im Falle einer X-Naht sind bei dicken Blechen mehrere entsprechende Arbeitsgänge
erforderlich.
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Bei der weiteren Entwicklung des MIG-Verfahrens in seiner Anwendung
auf das Verschweissen von Blechen wurde vor allem versucht, das Verfahren durch
geeignete Maßnahmen zu beschleunigen. Aufgrund der Notwendigkeit, vor allem bei
dicken Blechen, die Schweißtuge durch mehrere Lagen des Schweißmaterials
aufzufüllen,
schien es weniger erfolgversprechend zu sein, Schweissung und Gegenschweissung gleichzeitig
durchzuführen, als vielmehr zu versuchen, durch Vergrösserung der Abschmelzleistung
Arbeitsgänge einzusparen. Im Zuge dieser Entwicklung sind deshalb Verfahren angegeben
worden, bei denen einerseits durch Anordnung von Schweißköpfen hintereinander auf
derselben Blechseite mehrere Lagen in einem Arbeitsgang aufgebracht werden können,
andererseits auch solche, bei denen die Abschmelzleistung erhöht wurde. Alle diese
Verfahren hatten zwar einen gewissen Fortschritt zur Folge, sind jedoch vor allem
wegen ihres immer noch großen Zeitbedarfes im Hinblick auf die heutigen Anforderungen
beim Bau großer technischer Anlagen immer noch unbefriediEend, Der @orliegenden
Erfin@ung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anwendung des S@@utzgas@@chtbogenschweissens
mit abschmelzender Drahtelek@@ode zu entwick@n, das es ermöglicht, Bleche in beliebiger
Lage und, 4insichtlich der Qualität der Schweißnaht, zuverlässig zu verschweissen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei einander gegenüberstehende
Drahtelektroden in einem gemeinsamen Schweißbad abgeschmolzen werden.
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Diese neuartige Anwendung des @ogenannten MIG-Verfahrens bringt vor
allem beim ferschweissen dicker Bleche einen erheblichen Fortschritt mit sich. Dieser
Fortschritt war nicht vorauszusehen, da dle Meinung vorherrschte da3J aufgrund
des
an sich schon verhältnismässig großen Schweißbades, der Tropfenübergänge sowie des
unruhigen Brennens des Lichtbogens eine derartige Anwendung des MIG-Verfahrens zu
keinen zufriedenstellenden Schweißverbindungen führen kann. Es zeigte sich aber
überraschenderweise, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur Schweißnähte
guter Qualität erzielt werden können, sondern daß darüberhinaus wegen der großen
Abschmelzleistung, welche eine Verwendung größerer Schweißdrahtdurchmesser ermöglicht,
ein einziger Arbeitsgang zum Verschweissen selbst dicker Bleche bis huber 50 mm
Stärke ausreicht.
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Einer der wichtigsten Vorteile der vorliegenden Erfindung ist demnach
darin zu sehen, daß mit ihrer Hilfe ein erheblicher Zeitgewinn erzielt werden kann.
Dieser Zeitgewinn beruht einerseits auf der Möglichkeit, bisher notwendige weitere
Arbeitsgänge zum Auffüllen der Schweißnaht zu vermeiden, andererseits darauf, daß
ein Ausschleifen oder Auskreuzen der Schweißnaht vor der Durchführung der Gegenschweissung
nicht mehr erforderlich ist. Weiterhin besitzen überraschenderweise die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißnähte, vor allem bei dickeren Blechen,
bessere mechaniscne Oütewerte, als sie bisher erreicht werden konnten. Auch die
Sicherheit gegen Schweißfehler, wie Kaltschweißungen, Wurzelfehler, Poren und Winkelschrumpfung
wird erhöht, während gleichzeitig eine gute Raupenform und eine einwandfreie Nahtoberfläche
erzielt werden wannen. Die Durchführung einer Schweißverbindung
nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren bringt außerdem Einsparungen an Energie und Schutzgas
mit sich, die vor allem seine Wirtschaftlichkeit unterstreichen.
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Von besonderer Bedeutung ist die Anwendung des erfindungsgemässen
Schweißverfahrens auf das Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen. Insbesondere
können auch senkrechte Schweißnähte in einem Arbeitsgang und in zufriedenstellender
Qualität hergestellt werden. Das große Wärmeeinbringen der zwei, in einem gemeinsamen
Schweißbad wirkenden Brenner macht es sogar möglich, senkrechte Nähte von oben nach
unten - sogenannte Fallnähte - sicher zu schweissen, was bisher wegen den, bei der
hiebei erforderlichen SchweiBges chwindi gke i t leicht au£tretenden Kaltschweissungen
nicht möglich war.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, die im wesentlichen aus einem Fahrwerk besteht, auf dem die beiden
Schweißköpfe so einander gegenüberstehend angebracht sind, daß sich der zu verschweißende
Spalt zwischen ihnen befindet. Ein derartiges Fahrwerk ist für das automatische
Verschweissen von senkrecht stehenden Blechen, das beispielsweise im Behälterbau
oder im Schiffsbau häufig verlangt wird, von besonderer PcFdeutung. In diesem Fall
besitzt dieses Fahrwerk Mittel, die eine Bewegung der Schweißköpfe in beliebiger,
vorzugsweise senkrechter oder waagrechter Richtung ermöglichen. Im Gegensatz zu
bekannten Schweißautomaten mit einem Schweißkopf, die entweder nur für
eine
senkrechte oder nur für eine waagrechte Naht verwendet werden können, genügt hier
ein einziger Automat für die Herstellung senkrechter und waagrechter Schweißnähte.
Die Bewegung der Schweißköpfe erfolgt in diesem Fall durch zwei getrennt, unabhängig
voneinander in ihrer Geschwindigkeit stufenlos regelbare und in senkrechter bzw.
waagrechter Richtung wirkende Antriebe. Ein für das Schweissen vonungleichmäßigen
Spaltbreiten besondere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich durch
einen weiteren Antrieb, der eine zur Schweißnaht unter einem beliebig einstellbaren
Winkel erfolgende und in der Größe ihrer Auslenkung ebenfalls beliebig einstellbare
Pendelbewegung der Schweißköpfe gestattet. Weitere konstruktive Maßnahmen ermöglichen
eine Schrägstellung der Schweißköpfe in Bezug auf die Oberfläche der zu verschweissenden
Bleiche, sowie eine Versetzung der beiden Schweißstellen gegeneinander in Richtung
der Naht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung können aus dem in den Zeichnungen
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden. Gleiche Teile haben
in allen Figuren gleiche Bezugszeichen.
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Es zeigt Figur 1 : eine schematische Darstellung des Verfahrens.
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Figur 2: eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Verschweissen von
senkrecht stehenden Blechen heim Bau von Behältern
mit kreisförmigem
QuerschnittJ von oben gesehen.
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Figur 3: dieselbe Vorrichtung, von der Seite gesehen.
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In Figur 1, die das Verfahren schematisch darstellt, sind mit 1 und
2 die beiden Bleche bezeichnet, die miteinander verschweißt werden sollen. Die beiden
Schweißköpfe 4 sind so einander gegenüberstehend angeordnet, daß ihre Drahtelektroden
5 in einem gemeinsamen Schweißbad 3 abgeschmolzen werden. Die Stromversorgung erfolgt
durch zwei Stromquellen 6 und zwei Steuerungen 7. Es ist Jedoch auch möglich, eine
gemeinsame Strom. quelle mit zwei getrennten Steuerungen 7 für die beiden Schweißköpfe
4 zu verwenden.
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Die ruren 2 und 3 zehen eine vorteilhafte Ausführung einer Vorrichtung
zum Verschweissen von senkrecht stehenden, gekrümmten Flächen, die beispielsweise
beim Bau von Behältern mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden kann.
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Die Vorrichtung besteht aus einem stabilen Rahmen 8, der an seiner
Oberseite mit Platten 9 abgedeckt ist. Dieser Rahmen 8 bewegt sich beim Schweissen
von horizontalen Nähten mit Hilfe von zwei Rollen io und 11 auf der Oberkante 12
der Blechwandung entlang. Der Antrieb erfolgt durch einen stufenlos regeibaren Elektromotor
13, eine Hilfsrolle 14, einen Knilriemen 15 und eine weitere Hilfsrolle 16 die sich
auf einer gemeinsamen Achse mit der Antriebsrolle lo befindet. Die Übertragung der
Antriebskräfte vom Elektromotor 13 auf die Rolle 10
kann aber auch
durch andere, an sich bekannte Mittel, wie z.B.
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Zahnräder erfolgen. Zur Anpassung an den Krümmungsradius der Blechwandung
sind die Rollen 10 und 11 um senkrechte Achsen 17 drehbar gelagert.
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Für das Schweissen von senkrechten Nähten sind in starrer Verbidung
mit dem Rahmen 8 zwei senkrechte FUhrungsschienen 18 vorgesehen, die einen kreisrunden
oder rechteckigen Querschnitt besitzen können. Die Schweißköpfe 4 sind an den Schlitten
19 so befestigt, daß ihre beiden Elektroden 5 einander gegenüberstehen und in einem
gemeinsamen Schweißbad 3 abgeschmolzen werden.
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Den Antrieb für die Vertikalbewegung der Sehlitten 19 und damit der
Schweißköpfe 4 liefert ein stufenlos regelbarer Elektromotor 20. Die Kraftübertragung
erfolgt huber zwei gemeinsam auf der Achse 21 des Elektromotors 20 angebrachte Rollen
221 über die zwei an den Schlitten 19 befestigte Ketten 23 laufen. Zur Aufrechterhaltung
der notwendigen Spannung der Ketten 23 sind an ihrem zweiten Ende Gewichte 24 befestigt,
die im Innern der Führungsschienen 18 auf- und ablaufen.
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Bei der Schweissung von Horizontalnähten bewegt sich demnach der
ganze Rahmen 8, einschließlich der auf den Deckpiatten 9 angeordneten Antriebsvorrichtungen
auf der Oberkante 12 der Blechwandung entlang, wobei er durch weitere Hilfe rollen
25 abgestützt wird. Bei der Schweissung von Vertikalnähten bewegen sich die Schweißköpfe
4 gemeinsam im Innern des Rahmens
8 entlang den Führungsschienen
18 auf und ab. Durch eine geeignete Überlagerung beider Bewegungen kann jede beliebig
verlaufende Naht geschweißt werden.
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Die Schweißköpfe 4 können weiterhin mit Hilfe von geeigneten, an
sich bekannten Mitteln (nicht dargestellt) eine Pendelbewegung beispielsweise um
die Achsen 28 ausführen. Eine geeignete Vorrichtung zur Ausführung dieser PendelUewegung
ist z. B. ein, durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor angetriebener Exzenter,
bei dem die Größe der Auslenkung verstellbar ist. Durch Drehen der qahweißköpfe
4 um horizontale Achsen 26 kann für die Pendelbewegung ein beliebiger Winkel in
Bezug auf die Schweißnaht eingestellt werden.
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Weitere an sich bekannte Mittel (nicht dargestellt) ermöglichen durch
Drehen der Schweißköpfe 4 um weitere horizontale, zu den Achsen 26 senkrecht stehende
Achsen 27 eine Schrägstellung der Schweißköpfe 4 in Bezug auf die Oberfläche der
Bleche. Schließlich können die beiden Schweißköpfe 4 durch eine-Verschiebung entlang
der senkrechten Achsen 28 in Richtung der Schweißnaht gegeneinander versetzt werden.
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Der Erfindungsgedanke ist nicht allein auf das sogenannte MIG-Schweissen
beschränkt. Er kann auch auf andere Lichtbogenschweißverfahren, beispielsweise auf
ein solches, bei dem der Lichtbogen zwischen zwei abschmelzenden Drähten brennt
und das Werkstueck stromlos ist, angewandt werden.
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9 Patentansprüche 2 Zeichnungen