DE10313849A1 - Partial or complete mechanized welding or soldering process comprises maintaining an electric arc under the action of a focusing gas produced by an additional gas flow directed onto the molten end of an electrode - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Abstract

Partial or complete mechanized welding or soldering process comprises maintaining an electric arc under the action of a focusing gas (6) produced by an additional gas flow directed onto the molten end of an electrode. An independent claim is also included for a welding torch used in the above process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Schweißbrenner für das Metall-Schutzgasschweißen mit mechanischer Zuführung des drahtförmigen Zusatzwerkstoffes. Der Lichtbogen brennt zwischen der abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück.The invention relates to a method and a welding torch for the Metal inert gas welding with mechanical feeding of the wire-shaped Additional material. The arc burns between the melting ones Electrode and the workpiece.

Das Metall-Schutzgasschweißen (MSG) ist weit verbreitet. Beim Metall-Schutzgasschweißen gemäß der 1 brennt der Lichtbogen zwischen einer abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück. Die Elektrode wird über eine Vorschubeinrichtung mechanisiert zugeführt. Ein Schutzgas verhindert die Reaktion des erhitzten Metalls mit der Atmosphäre.Protective gas metal welding (MSG) is widespread. For gas metal arc welding according to the 1 the arc burns between a melting electrode and the workpiece. The electrode is mechanically fed via a feed device. A protective gas prevents the heated metal from reacting with the atmosphere.

Es ist üblich, das für das Metall-Schutzgasschweißen notwendige Schutzgas axial und konzentrisch um den Lichtbogen zuzuführen. Bekannt ist die gleichzeitige Zufuhr von 2 unterschiedlichen Schutzgasen mit unterschiedlichen Eigenschaften, mit dem Ziel der Verringerung des Anteiles des teureren Gases. Ebenfalls bekannt ist das Magnetisieren des Zusatzwerkstoffes zur Anhaftung magnetischen Pulvers, das so dem Schmelzbad zugeführt wird.It is common to do what is necessary for gas metal arc welding Shielding gas axially and concentrically to feed the arc. Known is the simultaneous supply of 2 different protective gases with different properties, with the aim of reducing the share of the more expensive gas. Magnetization is also known of the filler material for magnetic powder adhesion, so fed to the weld pool becomes.

Nachteilig bei Metallen mit niedriger Verdampfungstemperatur (zum Beispiel Magnesiumlegierungen) ist, dass aufsteigender Metalldampf vom Grundwerkstoff die Ablösung der flüssigen Metalltropfen von der abschmelzenden Elektrode behindert.Disadvantageous for metals with lower Evaporation temperature (for example magnesium alloys), that rising metal vapor from the base material detaches the liquid Metal drops blocked by the melting electrode.

Aus der G 81 26 084.9 U1 ist eine Schweißpistole zum Lichtbogen-Schutzgasschweißen bekannt. Die Schweißpistole weist an der Austrittsöffnung zwei konzentrisch zueinander ausgebildete Ringdüsen zur Zuführung jeweils eines Gases auf. Dabei wird mittels der äußeren Ringdüse vorzugsweise CO2 und mit der inneren Ringdüse vorzugsweise Argon axial dem Lichtbogen zugeführt. Eine solche Ausbildung ist darauf gerichtet, das edlere und ggf. teuere Gas sparsam zu verwenden.From the G 81 26 084.9 U1 a welding gun for arc gas shielded arc welding is known. At the outlet opening, the welding gun has two ring nozzles which are formed concentrically to one another and in each case supply a gas. In this case, CO 2 is preferably fed axially to the arc using the outer ring nozzle and argon is preferably fed axially with the inner ring nozzle. Such training is aimed at using the nobler and possibly more expensive gas sparingly.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Lichtbogen so zu beeinflussen, dass die Energiedichte im Lichtbogen erhöht und die Tropfenablösung von der abschmelzenden Elektrode unterstützt wird.It is an object of the invention To influence the arc so that the energy density in the arc elevated and the drop detachment is supported by the melting electrode.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varianten sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention, the object is achieved by a Method with the features mentioned in claim 1 solved. advantageous Variants are the subject of subclaims.

Weiterhin wird die Aufgabe durch einen Schweißbrenner mit den im Anspruch 6 genannten Merkmalen gelöst. Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Unteransprüchen hervor.The task continues through a welding torch solved with the features mentioned in claim 6. Refinements go out the dependent dependent claims out.

Der Schweißprozess läuft unter einem Schutzgas ab. Zusätzlich zum Schutzgas wird ein zweites Gas, das das gleiche sein kann wie das Schutzgas, zugeführt, dessen Strömung auf das abschmelzende Elektrodenende gerichtet ist und nachfolgend als Fokussiergas bezeichnet wird. Das Fokussiergas bewirkt eine Einschnürung des Lichtbogens und unterstützt die Ablösung der flüssigen Metalltropfen vom Zusatzwerkstoff Damit lassen sich höhere Schweißgeschwindigkeiten erreichen oder/und ein tieferer Einbrand im Grundwerkstoff erzielen.The welding process takes place under a protective gas. additionally the protective gas becomes a second gas, which can be the same as the protective gas, its flow is directed to the melting electrode end and subsequently is called focusing gas. The focusing gas causes one constriction of the arc and supports the detachment the liquid Drops of metal from the filler metal This enables higher welding speeds achieve or / and achieve a deeper penetration in the base material.

Mit dem Fokussiergas können auch pulverförmige Partikel (wie zum Beispiel Hartstoffe) gezielt dem Schmelzbad zugeführt werden, um die Eigenschaften des Schweißgutes zu beeinflussen.With the focusing gas, too powdery Particles (such as hard materials) are specifically fed into the weld pool, the properties of the weld metal to influence.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention will follow an embodiment even closer explained. The drawings show:

1 eine schematische Darstellung gemäß den Stand der Technik zum Metall-Schutzgasschweißen 1 is a schematic representation according to the prior art for gas metal arc welding

2 eine schematische Darstellung gemäß der Erfindung mit Darstellung des Fokussiergases 2 is a schematic representation according to the invention showing the focusing gas

3 eine Variante der Erfindung mit Schlitzen für das Fokussiergas 3 a variant of the invention with slots for the focusing gas

4 eine Variante der Erfindung mit Bohrungen für das Fokussiergas 4 a variant of the invention with holes for the focusing gas

5 eine Darstellung mehrerer MIG-Blindnähte, erzeugt mit unterschiedlichen Fokussiergasmengen 5 a representation of several MIG blind seams, generated with different amounts of focusing gas

1 zeigt schematisch einen Schweißbrenner zur Veranschaulichung des Metall-Schutzgasschweißen (MSG) nach dem Stand der Technik. Dargestellt sind eine abschmelzende Elektrode 1 und ein Werkstück 2, zwischen denen ein Lichtbogen 3 brennt. Die Elektrode 1 lässt sich über eine Fördereinrichtung 4 mechanisiert zuführen. Ein Schutzgas 5 umströmt den Lichtbogen 3. 1 shows schematically a welding torch to illustrate the metal inert gas welding (MSG) according to the prior art. A melting electrode is shown 1 and a workpiece 2 between which an arc 3 burning. The electrode 1 can be via a conveyor 4 mechanized feed. A protective gas 5 flows around the arc 3 ,

In der 2 ist schematisch ein erfindungsgemäß ausgebildeter Schweißbrenner dargestellt, der auf ein Werkstück 2 gerichtet ist. Eine abschmelzende Elektrode 1 wird über eine geteilte Düse 8 zugeführt. Für die Zuführung der Elektrode 1 ist eine Fördereinrichtung 4 vorgesehen. Das Ende der Elektrode 1 bildet unter der Wirkung eines Lichtbogens 3 einen Tropfen aus. Der Lichtbogen 3 brennt zwischen der abschmelzenden Elektrode 1 und dem Werkstück 2.In the 2 is schematically shown a welding torch designed according to the invention, which on a workpiece 2 is directed. A melting electrode 1 is through a split nozzle 8th fed. For feeding the electrode 1 is a funding agency 4 intended. The end of the electrode 1 forms under the effect of an arc 3 a drop. The arc 3 burns between the melting electrode 1 and the workpiece 2 ,

Parallel zu der geteilten Düse 8 wird ein Schutzgas 5 zugeführt, welches den Lichtbogen 3 axial umströmt. Durch die geteilte Düse 8 gelangt eine weitere Gasmenge, das sogenannte Fokussiergas 6, das auf das Ende der abschmelzenden Elektrode 1 gerichtet ist.Parallel to the split nozzle 8th becomes a protective gas 5 fed which is the arc 3 flows axially. Through the divided nozzle 8th another amount of gas arrives, the so-called focusing gas 6 that on the end of the melting electrode 1 is directed.

Die erfindungsgemäße Ausrichtung des Fokussiergases 6 auf das Ende der abschmelzenden Elektrode 1 bewirkt eine Einschnürung des Lichtbogens und unterstützt die Tropfenablösung.The alignment of the focusing gas according to the invention 6 on the end of the melting electrode 1 causes the arc to constrict and supports droplet detachment.

Zur Erzeugung gerichteter Teilströme des Fokussiergases 6 ist gemäß der Darstellung in 3 eine geteilte Düse, bestehend aus einem Innenteil 10 und einem Außenteil 9 vorgesehen. Das Innenteil 10 der Düse ist im Bereich der Drahtaustrittseite konisch gestaltet und mit insgesamt acht Schlitzen 12 versehen. Das Außenteil 9 der Düse umschließt den konischen Bereich des Innenteiles 10, so dass die Schlitze 12 Gaskanäle bilden und in einem von Innenteil 10 und Außenteil 9 gebildeten oder begrenzten Expansionsraum 11 enden.To generate directed partial flows of the focusing gas 6 is as shown in 3 a split nozzle consisting of an inner part 10 and an outer part 9 intended. The inner part 10 the nozzle is conical in the area of the wire outlet side and with a total of eight slots 12 Mistake. The outer part 9 the nozzle encloses the conical area of the inner part 10 so the slots 12 Form gas channels and in one from inside 10 and outer part 9 formed or limited expansion space 11 end up.

Durch die geteilte Ausführung ist eine einfache Herstellung und Reinigung der Gaskanäle möglich. Bei einem Verschleiß der Düse muss nur das Innenteil 10 gewechselt werden.The split design makes it easy to manufacture and clean the gas ducts. If the nozzle wears, only the inner part has to 10 change.

Für das Schutzgas und Fokussiergas können gleiche oder unterschiedliche Gase verwendet werden.For the shielding gas and focusing gas can same or different gases can be used.

Der Expansionsraum 11 kann vorteilhaft so ausgebildet werden, dass zusätzlich Pulver zum Lichtbogen 3 zugeführt werden kann, um das Schweißgut metallurgisch zu beeinflussen.The expansion room 11 can advantageously be designed such that powder is added to the arc 3 can be supplied to influence the weld metal metallurgically.

In der 4 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. Der Düsenkörper 15 zur Zuführung der abschmelzenden Elektrode ist einteilig ausgeführt. Dazu ist am unteren Ende des Düsenkörpers 15 eine Bohrung 13 vorgesehen, die für den Stromübergang sorgt. In einem bestimmten Winkel zur Brennerachse sind Bohrungen 14 in den Düsenkörper 15 eingebracht, durch die das Fokussiergas aus dem Entspannungsraum 16 ausströmt. Bei einem Überstand der abschmelzenden Elektrode von 10 bis 12 mm über den Düsenkörper 15 hinaus, beträgt der Winkel zwischen der Bohrung 13 und den einzelnen Bohrungen 14 etwa 7 bis 9°. Damit trifft das Fokussiergas auf das Ende der abschmelzenden Elektrode auf und verschiebt den Angriffspunkt des Lichtbogens auf das Drahtende.In the 4 Another variant of the invention is shown. The nozzle body 15 for supplying the melting electrode is made in one piece. This is at the bottom of the nozzle body 15 a hole 13 provided that ensures the power transfer. There are holes at a certain angle to the burner axis 14 in the nozzle body 15 introduced through which the focusing gas from the relaxation room 16 flows. If the melting electrode protrudes 10 to 12 mm above the nozzle body 15 is the angle between the hole 13 and the individual holes 14 about 7 to 9 °. The focusing gas thus hits the end of the melting electrode and shifts the arc's point of attack to the end of the wire.

Auch bei der Variante nach 4 lässt sich ein Pulver über den Expansionsraum 16 dem Lichtbogen zuführen.Even with the variant after 4 a powder can be spread over the expansion space 16 lead to the arc.

In der 5 sind MIG-Blindnähte abgebildet, die unter dem Einfluss eines Fokussiergases erzeugt worden sind. Bei dieser Darstellung nimmt von oben nach unten betrachtet die Fokussiergasmenge ab. Bei maximaler Fokussiergasmenge ist ein tiefer Einbrand deutlich sichtbar.In the 5 MIG blind seams are shown that were generated under the influence of a focusing gas. In this illustration, the amount of focusing gas decreases from top to bottom. A deep penetration is clearly visible at the maximum focusing gas quantity.

11
abschmelzende Elektrodeconsumable electrode
22
Werkstückworkpiece
33
LichtbogenElectric arc
44
FördereinrichtungConveyor
55
Schutzgasprotective gas
66
Fokussiergasfocusing gas
77
Entspannungsraumrelaxation room
88th
Düsejet
99
Außenteilouter part
1010
Innenteilinner part
1111
Entspannungsraumrelaxation room
1212
Schlitz zur Fokussiergasführungslot for focusing gas guidance
1313
Bohrungdrilling
1414
Bohrungdrilling
1515
Düsenkörpernozzle body
1616
Entspannungsraumrelaxation room

Claims (8)

Verfahren zum teil- und vollmechanisierten Schweißen und Löten mittels Schweißbrenner mit zwischen abschmelzender Elektrode und Werkstück brennendem Lichtbogen, dem die abschmelzende Elektrode durch ein Vorschubsystem und ein Schutzgas dem Lichtbogen zum Schutz vor Einflüssen der Atmosphäre zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen unter der Wirkung eines Fokussiergases (6) aufrecht erhalten wird, das durch eine zusätzliche Gasströmung erzeugt wird, die auf das abschmelzende Ende der Elektrode gerichtet ist.Process for partially and fully mechanized welding and soldering by means of a welding torch with an arc burning between the melting electrode and the workpiece, to which the melting electrode is fed to the arc by a feed system and a protective gas to protect against atmospheric influences, characterized in that the arc is under the action a focusing gas ( 6 ), which is generated by an additional gas flow directed towards the melting end of the electrode. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass des Fokussiergas (6) eine höhere Strömungsgeschwindigkeit gegenüber dem Schutzgas (5) aufweist.A method according to claim 1, characterized in that the focusing gas ( 6 ) a higher flow velocity compared to the shielding gas ( 5 ) having. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Fokussiergases (6) ein Schutzgas verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that for generating the focusing gas ( 6 ) an inert gas is used. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Fokussiergas (6) Argon, Helium, Kohlendioxid, Sauerstoff oder Gemische aus diesen Gasen verwendet werden.Method according to claim 3, characterized in that the focusing gas ( 6 ) Argon, helium, carbon dioxide, oxygen or mixtures of these gases can be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fokussiergas (6) ein Pulver zur metallurgischen Beeinflussung der Schmelze zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the focusing gas ( 6 ) a powder for metallurgical influencing of the melt is supplied. Schweißbrenner zum teil- und vollmechanisierten Schweißen und Löten, aufweisend eine abschmelzende Elektrode und diese umgebende Düse, ein Vorschubsystem für die Elektrode, Mitteln zur Zuführung eines Schutzgases, Mitteln zum Zünden eines Lichtbogens zwischen Elektrode und einem Werkstück, sowie Mitteln zur Zuführung einer zusätzlichen Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düse (8) am Austritt der Elektrode (1) Kanäle oder Bohrungen enden, die so durch die Düse (8) verlaufen, dass die zusätzliche Gasströmung auf das abschmelzende Ende der Elektrode (1) fokussiert ist.Welding torch for partially and fully mechanized welding and soldering, comprising a melting electrode and the nozzle surrounding it, a feed system for the electrode, means for supplying a protective gas, means for igniting an arc between the electrode and a workpiece, and means for supplying an additional gas flow, characterized in that at the nozzle ( 8th ) at the electrode outlet ( 1 ) Channels or holes that end up through the nozzle ( 8th ) that the additional gas flow onto the melting end of the electrode ( 1 ) is focused. Schweißbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse geteilt ausgeführt ist und aus einem Innenteil (10) und einem Außenteil (9) besteht, wobei das Innenteil (10) am Austritt konisch gestaltet und mit Schlitzen versehen ist und das Außenteil den konischen Bereich des Innenteiles umschließt, so dass die Schlitze Kanäle bilden und in einem von Innenteil und Außenteil gebildeten Expansionsraum enden.Welding torch according to claim 6, characterized in that the nozzle is divided and consists of an inner part ( 10 ) and an outer part ( 9 ), with the inner part ( 10 ) is conical at the outlet and provided with slots and the outer part encloses the conical area of the inner part, so that the slots form channels and end in an expansion space formed by the inner part and outer part. Schweißbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse einteilig ausgeführt ist, und Bohrung am Austritt der Elektrode aufweist, die in einem gemeinsamen Expansionsraum enden.welding torch according to claim 5, characterized in that the nozzle in one piece is executed and bore at the outlet of the electrode, which in a common Expansion room ends.
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