DE3544280A1

DE3544280A1 - Process and device for controlling an inert gas (protective gas) and/or flushing (scavenging) gas stream to a welding torch and a seam root protection device

Info

Publication number: DE3544280A1
Application number: DE19853544280
Authority: DE
Inventors: Guenter Leistner
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1987-06-19

Abstract

A process and device for the electronic control of the inert gas (protective gas) and/or flushing gas (scavenging gas) feed to a welding torch and the corresponding seam root protection device. The automatically operating control instrument ensures that the root and the torch are flooded before the arc is struck. The inert gas or scavenging gas consumption can furthermore be reduced substantially.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Steuerung der Schutzgas- und/oder Spül gaszufuhr zu einem Schweißbrenner und einer Wurzel schutzvorrichtung, insbesondere für Wolframinertgas schweißung.The invention relates to a method and a direction for controlling the protective gas and / or purging gas supply to a welding torch and a root protection device, in particular for tungsten inert gas welding.

Beim Fügen hochwertiger Werkstücke und Bauteile z.B. aus Superlegierungen, Titanlegierungen, Edelstahl etc. ist es notwendig die Schweißnaht, insbesondere ihre Wurzel, vor allem vor Sauerstoffzutritt, bei Titan auch vor Stickstoffzutritt zu schützen, um (chemische Reaktionen) Oxidationserscheinungen und ihre Folgen, wie Versprödung, Bruchgefahr usw. zu verringern. Man hat dazu prinzipiell zwei Möglichkeiten, entweder die Schweißung in einer in sich abgeschlossenen Schweißkammer die eine Inertgasatmosphäre aufweist (z.B. glovebox/ Schutzgasglocke) durchzuführen oder an der Schweißnaht selbst im Brennerbereich bzw. diesen umgebenden Bereich eine Art Verdrängungsschutzglocke aus Schutzgas, ins besondere durch direktes Anströmen auf der Nahtoberseite zu bilden. Die Nahtunterseite wird ebenfalls durch Schutzgas geschützt, insbesondere dadurch, daß man eine Vorrichtung verwendet, die eine Gaskammer im Wurzelbereich der Schweißnaht ausbildet. Diese Kammer gilt es vor dem Beginn der Schweißarbeiten ausreichend zu fluten und zu spülen.When joining high quality workpieces and components e.g. made of super alloys, titanium alloys, stainless steel etc. it is necessary to weld, especially theirs Root, especially before entry of oxygen, in titanium also protect against nitrogen ingress in order to (chemical Reactions) oxidation phenomena and their consequences, such as reducing embrittlement, risk of breakage, etc. Man has two options, either Welding in a self-contained welding chamber which has an inert gas atmosphere (e.g. glovebox / Protective gas bell) or on the weld even in the burner area or the area surrounding it a kind of displacement protection bell made of protective gas, ins especially by direct inflow on the top of the seam to build. The underside of the seam is also through Protected gas protected, in particular by the fact that one Device uses a gas chamber in the root area the weld seam forms. This chamber applies before Start flooding and flooding sufficiently do the washing up.

Da es sich bei den Schutzgasen meist um teure Edelgase wie Argon oder Helium handelt, wird das oben an zweiter Stelle genannte Verfahren häufig bevorzugt, jedoch ist auch hier der Schutzgasverbrauch hoch. Brennerschutzgas, Wurzel schutzgas oder Spülgas können gleiche oder ähnliche Gase oder -gemische sein.Since the protective gases are usually expensive noble gases acts like argon or helium, it comes second in the top Often preferred method mentioned, but is also here the shielding gas consumption is high. Burner protection gas, root Shielding gas or purge gas can be the same or similar gases or mixtures.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Schutzgas- und/oder Spülgaszufuhr zu einem Schweißbrenner und der jeweiligen Wurzelschutzvorrichtung zu schaffen, bei der der Gas verbrauch durch gezielt gesteuerte Gasflußzeiten ver ringert wird, andererseits die Sicherheit vor Oxidation bzw. chemische Reaktionen für die Schweißnaht und so mit die zu verbindenden Teile erhöht wird.The object of the present invention is a method and a device for controlling the protective gas and / or Purge gas supply to a welding torch and the respective one To create a root protection device where the gas consumption through controlled gas flow times security against oxidation or chemical reactions for the weld seam and such with the parts to be connected is increased.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale. Weitere Merkmale sind in der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungs beispiels zu entnehmen, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre, insbesondere nicht auf die spezielle Art des Schweißbrenners bzw. des Schweißverfahrens auch Kombination und Unterkombination der beschriebenen dargestellten und beanspruchten Merkmale auch mit an sich bekannten Merkmalen gehören in den Rahmen der Er findung.This task is solved by the in the license plate of the Claim 1 listed features. Other features are in the description and drawing of an execution for example, without the invention on it would be limited, especially not to the special one Type of welding torch or welding process also combination and sub-combination of the described illustrated and claimed features also with known features belong in the framework of the Er finding.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Steuergerätes, Fig. 1 is a schematic representation of the control device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Steuergerätes in Verbindung mit dem Schweißgerät, Fig. 2 is a block diagram of the control unit in connection with the welding machine,

Fig. 3 den Schweißbrenner mit dem Mündungs rohr für die Schutzgaszufuhr und die dazugehörige Wurzelschutzvorrichtung Fig. 3 shows the welding torch with the muzzle tube for the protective gas supply and the associated root protection device

Das Steuergerät besitzt ein Gehäuse 1 und einen Zeitregler 2 für die Vorströmzeit und einen Zeitregler 3 für die Nach strömzeit des Schutzgases und/oder Spülgases zur Schweiß naht. Mit 4 ist die Steuerelektronik bezeichnet, welche Schaltrelais enthält und später im einzelnen erläutert wird. Mit 5 ist ein steuerbares Magnetventil bezeichnet und mit 6 ein Druckschalter für Gasdurchfluß oder Ab sperrung. Mit 7 ist eine Signallampe bezeichnet. Es können auch mehrere Signallampen oder sonstige Anzeigen vorgesehen sein. Mit 8 ist die Steuerstromleitung für die Freigabe des Schweißstroms im Schweißgerät bezeichnet. Die Schweiß stromsteuerung erfolgt insbesondere über einen Fußschalter 13, welcher über die Leitung 9, einerseits mit der Steuer elektronik 4 die die Zeitregler enthält und andererseits mit der Schweißmaschine 12 verbunden ist. Über das Schweiß gerät 12 und zum Brenner 15 führen eine Schutzgasleitung 10 und zur Wurzelschutzvorrichtung eine Spülgasleitung 11, eine zusätzliche Leitung 16 kann als Reserveleitung oder Bypass zu einer anderen Stelle geführt sein. Ein weiteres Magnetventil 17 kann im Schweißgerät in der Zufuhrleitung zum Brenner angeordnet sein. Ferner stellt das Schweißgerät neben dem Ein-/Ausschalter 18 für den Schweißstrom vom Netz und aus der Leitung 19 noch den Impulsgeber 20. In der Zeitsteuerung im Gehäuse 1 ist noch besonders deut lich aus Fig. 2 erkennbar, daß die Elektronik neben den RC-Gliedern und/oder Dioden ein Relais 4 a für die Sperre oder Freigabe des Schweißstroms an die Leitung 8 zum Schweißgerät aufweist und den Elektromagnet 5 a für das Magnetventil 5. Vor dem Magnetventil 5 kann noch ein Handventil 21 in die Hauptleitung 22 eingebaut sein, falls die Zeitsteuerelektronik ausfällt oder ihre Stromver sorgung 23, das letztere kann sowohl aus einem Netz wie Wechselstromnetz üblicher Frequenz als auch von einer Niederspannungsquelle wie Batterie erfolgen, während die Stromversorgung des Schweißgeräts 12 bei 19 ein Netz von wenigstens 220 bis 380 Volt Spannung und 50 Herz erfordert. Schweißtransformator und Impulsgeber sowie Impulssteuerung sind an sich bekannter Bauart.The control unit has a housing 1 and a time regulator 2 for the pre-flow time and a time regulator 3 for the after-flow time of the protective gas and / or purge gas for welding. With 4 the control electronics is designated, which contains switching relays and will be explained in detail later. With 5 a controllable solenoid valve is designated and with 6 a pressure switch for gas flow or from blocking. 7 is a signal lamp. Several signal lamps or other displays can also be provided. The control current line for releasing the welding current in the welding device is designated by 8 . The welding current control takes place in particular via a foot switch 13 , which is connected via line 9 , on the one hand to the control electronics 4, which contains the time regulator and, on the other hand, to the welding machine 12 . About the welding device 12 and to the burner 15 lead a protective gas line 10 and to the root protection device a purge gas line 11 , an additional line 16 can be routed to another point as a reserve line or bypass. Another solenoid valve 17 can be arranged in the welding device in the feed line to the torch. In addition to the on / off switch 18 for the welding current from the mains and from line 19 , the welding device also provides the pulse generator 20 . In the time control in the housing 1 is still particularly clearly Lich from Fig. 2 that the electronics in addition to the RC elements and / or diodes has a relay 4 a for blocking or releasing the welding current to the line 8 to the welding machine and the electromagnet 5 a for the solenoid valve 5 . Before the solenoid valve 5 , a manual valve 21 can be installed in the main line 22 if the timing electronics fail or their Stromver supply 23 , the latter can be done both from a network such as AC network of common frequency and from a low voltage source such as battery, while the power supply Welder 12 at 19 requires a network of at least 220 to 38 0 volts and 50 hearts. Welding transformer and pulse generator as well as pulse control are known per se.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, eine Schweißnaht 24, der Brenner 15 und ein Mündungsrohr 25 der Schutzgaszufuhr leitung welches eine Schutzgasglocke 26 über den Bereich der Schweißnaht 24 legt.From Fig. 3 it can be seen a weld line 24 , the burner 15 and a mouth pipe 25 of the protective gas supply line which a protective gas bell 26 over the area of the weld seam 24 .

Die Funktionen des Schweißgeräts mit Schutzgas und/oder Spülgas-Zeitsteuerung ist wie folgt:The functions of the welding machine with protective gas and / or Purge gas timing is as follows:

Es liegt ein Werkstück mit geeigneter Wurzelschutzvor richtung vor. Der Schweißer gibt über seinen Fußschalter 13 einen Schaltimpuls an den Vorströmzeitregler 2, über das Magnetventil 5 wird der Spülgas- und spätere Wurzel schutzgasstrom freigegeben. Dieses flutet die Spülgas kammer, wobei die Schweißmaschine bzw. der Brenner noch nicht zündbereit ist. Erst wenn die Vorströmzeit abge laufen ist, signalisiert die Steuervorrichtung durch ein deutlich erkennbares Lichtzeichen 7 Zündbereitschaft. Der Schweißer kann jetzt wie normal seinen Brenner zünden und die Schweißarbeiten beginnen. Schaltet der Schweißstrom geregelt über den Fußschalter 13 ab, tritt der Nachström zeitregler 3 in Aktion. Dieser Regler hält über die Magnetventilsteuerung 5 den Schutzgasstrom so lange offen, bis das Teil ausreichend abgekühlt ist und eine Schutz gasabdeckung nicht mehr nötig ist. Diese Nachströmzeit kann über wenige Versuche experimentell ermittelt und am Nachstromzeitregler eingestellt werden. Beginnt der Schweißer innerhalb der Nachströmzeit erneut seine Arbeiten (Elektrodenwechsel neuer Zusatzdraht oder dergl.) kann sofort wieder gezündet werden. Schaltet der Nachström zeitregler ab, so muß erst wieder vorgeflutet werden (Vorströmzeitregler).There is a workpiece with a suitable root protection device. The welder gives a switching pulse to the pre-flow regulator 2 via his foot switch 13 , and the purge gas and later root protective gas flow is released via the solenoid valve 5 . This floods the purge gas chamber, whereby the welding machine or the torch is not yet ready for ignition. Only when the pre-flow time has elapsed does the control device signal readiness for ignition by a clearly recognizable light signal 7 . The welder can now ignite his torch as normal and start welding. If the welding current switches off in a controlled manner via the foot switch 13 , the post-flow time controller 3 comes into action. This controller keeps the shielding gas flow open via the solenoid valve control 5 until the part has cooled sufficiently and a shielding gas cover is no longer necessary. This post-flow time can be determined experimentally over a few experiments and set on the post-flow time controller. If the welder starts his work again after the post-flow time (electrode change, new additional wire or the like) can be ignited again immediately. If the post-flow time controller switches off, the flow must first be re-flooded (pre-flow time controller).

Claims

1. A method for controlling the supply of protective gas and / or purge gas to a welding torch and the associated root protection device, in particular in a tungsten inert gas welding torch, for protecting the weld seam, in particular its root, characterized in that, depending on the weld depth, length and / or -volume, protective gas or purge gas to the burner or the root protection device for a presettable period before and / or after welding or over a period of time which is greater than the total welding time is continuously flowing.

2. Device for performing the method according to Claim 1, characterized in that a tax electronics RC elements and electronic switching devices, such as diodes, contains transistors with at least a solenoid valve in a line for the protective gas feed to the burner and / or to the root protection device are connected.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the control electronics in addition to the means for Control of the inert gas supply, means for control of the welding current, in particular a pulse generator to turn it on.

4. The device according to claim 3, characterized by a foot switch that is on both the control electronics acts for the inert gas supply as well as on the Welding current control.

5. The device according to claim 4, characterized in that control with an electronic lock is provided, the switching on of the welding current only permitted if the control of the protective gas supply, opening of the protective gas valve.

6. The device according to claim 5, characterized in that that the lock as a mutual electronic ver locking is formed.

7. The device according to claim 6, characterized in that the control electronics from the operator independently hand of sweat stored in a microprocessor seam parameter works.

8. The device according to claim 7, characterized in that that the control electronics for the inert gas supply can be bridged by hand, especially if necessary, e.g. by means of a manual valve.

9. The device according to claim 8, characterized in that a consumption meter or flow meter for protective gas and / or purge gas attached or installed is.

10. The device according to claim 9, characterized in that the protective gas or purge gas supply to the burner concentric and on the tip of the burner or the weld is aligned.