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DE102013113967B3 - Verfahren zum Schweißen und Lichtbogenschweißeinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Schweißen und Lichtbogenschweißeinrichtung Download PDF

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DE102013113967B3
DE102013113967B3 DE201310113967 DE102013113967A DE102013113967B3 DE 102013113967 B3 DE102013113967 B3 DE 102013113967B3 DE 201310113967 DE201310113967 DE 201310113967 DE 102013113967 A DE102013113967 A DE 102013113967A DE 102013113967 B3 DE102013113967 B3 DE 102013113967B3
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Abstract

Verfahren zum Unterwasserschweißen, wobei an wenigstens einem zu schweißenden Werkstück (11) eine Schweißnaht mittels eines Lichtbogenschweißverfahrens erzeugt wird, bei dem ein abschmelzender Schweißdraht (1) des Lichtbogenschweißverfahrens von wenigstens einer ringförmigen Flamme (5) umringt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schweißvorgangs wenigstens ein Verbrennungsprodukt der wenigstens einen ringförmigen Flamme (5) eine Schutzgasglocke (4) wenigstens um den Lichtbogen des Schweißdrahts (1) bildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterwasserschweißen gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Unterwasser-Lichtbogenschweißeinrichtung gemäß dem Anspruch 9.
  • Allgemein betrifft die Erfindung das Schweißen von Werkstücken, mit dem Ziel, durch Herstellung einer Schweißnaht Werkstücke miteinander zu verbinden oder eine Öffnung im Werkstück zu verschließen. Insbesondere geht es um das Schweißen von Werkstücken aus metallischen Materialien, z. B. aus Stahl. Hierfür sind bereits verschiedene Schweißverfahren und -geräte bekannt, z. B. das Lichtbogenschweißen oder das Gasschmelzschweißen, insbesondere in der Form des Autogenschweißens. Die genannten Schweißverfahren sind nur bedingt einsatzfähig, wenn die zu schweißende Stelle z. B. unter Wasser angeordnet ist oder sonstigen starken Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt ist, z. B. im sogenannten halbnassen Bereich, bei Regennässe, auf Baustellen, an Spundwänden und Schleusentoren.
  • Für Schweißarbeiten im Offshore-Bereich wird bisher das Lichtbogenhandschweißen eingesetzt. Das Lichtbogenhandschweißen ist ein manuelles Lichtbogenschweißverfahren mit einer Stabelektrode. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass keine kontinuierlichen Schweißungen vorgenommen werden können, da der Schweißtaucher Stabelektroden mit endlicher Länge einsetzen muss, die nach dem jeweiligen Abbrand erneuert werden müssen. Der Taucher muss dann die Elektrode ersetzen und die Schweißnaht neu beginnen. Dies ist zeitaufwendig und nicht förderlich für die Herstellung gleichmäßiger Schweißnähte. Da die Stabelektroden mit einem fragilen, pulverigen Umhüllungsmaterial umhüllt sind, um beim Abschmelzen Gase frei zu setzen, die den Lichtbogen zu stabilisieren und das Schweißbad vor der Umgebung abschirmen, können solche Elektroden auch nicht als Endlosmaterial bereitgestellt werden.
  • Aus der DD 81558 A1 und der DD 153595 A1 gehen Verfahren und Einrichtungen zu Lichtbogenschweißen unter Gasschutz hervor. Aus der US 2010/0108645 A1 gehen ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Unterwasserschweißen hervor.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schweißen anzugeben, das auch unter Wasser einfacher und schneller durchführbar ist und verbesserte Ergebnisse bringt. Ferner soll eine hierfür geeignete Schweißeinrichtung angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung hat den Vorteil, dass ein Schweißvorgang unter Wasser nun auch mit einem einfachen Schweißdraht, der weder eine Füllung noch eine Umhüllung mit einem anderen Material aufweist, durchgeführt werden kann. Ein solcher Schweißdraht kann problemlos als Endlosmaterial, z. B. auf einer Vorratsrolle, bereitgestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren ist auch unter Wasser die Herstellung endloser Schweißnähte möglich. Die Schweißnähte können dabei manuell oder maschinell erstellt werden, z. B. durch einen Schweißroboter. Vorteilhaft ist, dass das Schweißverfahren vollständig unter Wasser durchgeführt werden kann, d. h. sowohl das zu schweißende Werkstück als auch die Schweißstelle befinden sich in nasser Umgebung. Das Schweißverfahren kann ohne zusätzliche Maßnahmen, insbesondere ohne eine Evakuierung der Schweißstelle, durchgeführt werden. Dies wird möglich, indem der Schweißdraht des Lichtbogenschweißverfahrens von wenigstens einer ringförmigen Flamme umringt wird. Diese Flamme bzw. deren Verbrennungsprodukt schützt den Schweißdraht vor Umgebungseinflüssen, d. h. unter Wasser vor dem umgebenden Wasser. Das Verbrennungsprodukt kann z. B. eine Art Schutzgasglocke um den Lichtbogen bilden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit besonders dazu geeignet, standardisierte Massivdrähte, im Gegensatz zu Fülldrähten, als Schweißdraht zu verwenden, was zu einer Kostenersparnis führt. Grundsätzlich können als Schweißdrähte sämtliche dem MAG-Schweißen zugängliche handelsübliche Schweißdrähte verwendet werden.
  • Große kommerzielle Bedeutung hat die Erfindung im Bereich des Unterwasscherschweißens. In den kommenden Jahren ist weltweit eine Zunahme der geplanten und realisierten Aktivitäten im Unterwasserbereich abzusehen, z. B. in Form von Offshore-Windparks, Pipelines, Seekabel usw. Durch eine steigende Nachfrage von sich im Wasser befindenden Anlagen und dem hiermit verbundenen Bedarf an geeigneten Fertigungsverfahren für den Unterwassereinsatz erfährt die vorliegende Erfindung eine große kommerzielle Bedeutung. Mit der Erfindung kann eine geeignete Fügetechnologie für den Unterwassereinsatz angegeben werden, die zu großen Kosteneinsparungen und insbesondere auch zu einer deutlichen Schonung des die Schweißarbeiten durchführenden Personals (Schweißtaucher) beiträgt. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißnähte können gleichmäßiger und damit robuster und dauerhafter ausgeführt werden.
  • Die wenigstens eine ringförmige Flamme, die den Schweißdraht umringt, kann durch eine Vielzahl von Einzelflammen, die aus unterschiedlichen Gasaustrittsöffnungen eines Schweißkopfs austreten, gebildet sein. Die Flammen können voneinander beabstandet sein oder miteinander überlappen. Die ringförmige Flamme kann insbesondere als autogene ringförmige Flamme ausgebildet sein. Zur Herstellung einer autogenen Flamme wird ein Brenngas mit Sauerstoff so gemischt, dass eine Flamme entsteht, die das zu schweißende Werkstück nicht oxidiert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine ringförmige Flamme vom Schweißdraht so weit beanstandet, dass dieser durch die ringförmige Flamme nicht geschmolzen wird. Dementsprechend erfolgt das Abschmelzen des Schweißdrahts im Wesentlichen allein durch den entstehenden Lichtbogen des Lichtbogenschweißverfahrens. Dies hat den Vorteil, dass Wechselwirkungen zwischen der ringförmigen Flamme und dem Lichtbogenschweißverfahren weitestgehend ausgeschlossen werden können, sodass das Lichtbogenschweißverfahren in üblicher Art durchgeführt werden kann und insbesondere Schweißdrähte aus dafür üblichen Materialien verwendet werden können. Als Schweißdraht kann insbesondere ein nicht gefüllter Massivdraht verwendet werden. Der Schweißdraht kann z. B. einen von Kupfer ummantelten Stahlkern aufweisen. Damit sind Korrosionsprozesse des Schweißdrahts insbesondere bei Unterwasserschweißungen minimiert bzw. nahezu ausgeschlossen, auch im Salzwasserbereich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bildet während des Schweißvorgangs das Verbrennungsprodukt der wenigstens einen ringförmigen Flamme eine Schutzgasglocke wenigstens um den Lichtbogen des Schweißdrahts sowie über dem Schmelzbad. Dies hat den Vorteil, dass Umgebungseinflüsse, insbesondere beim Unterwassereinsatz das umgebende Wasser, von der Schweißstelle und insbesondere dem Lichtbogen ferngehalten werden. Hierzu müssen keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden, insbesondere ist keine besondere Evakuierung des Schweißbereichs erforderlich. Als Verbrennungsprodukt kann z. B. CO2, ggf. in Verbindung mit H2O, entstehen.
  • Das CO2 bildet dabei die Schutzgasglocke.
  • Als Brenngas für die ringförmige Flamme kann z. B. Propen, Buten oder eine Mischung daraus verwendet werden, was sich insbesondere auch für einen Einsatz zum Unterwasserschweißen eignet. Generell kann auch Acetylen verwendet werden, was aber eher für den halbnassen Bereich vorteilhaft ist. Dem Brenngas kann, um eine autogene ringförmige Flamme herzustellen, insbesondere ein bestimmter Anteil an Sauerstoff beigemischt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die wenigstens eine ringförmige Flamme durch das Zünden des Lichtbogens des Lichtbogenschweißverfahrens gezündet. Insbesondere kann auf diese Weise ein Zünden der Flamme unter Wasser erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ein Anwender des Schweißverfahrens keine besonderen Maßnahmen ergreifen muss, um die Flamme zu entzünden. Diese zündet sozusagen automatisch, sobald der Lichtbogen des Lichtbogenschweißverfahrens erzeugt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtbogenschweißverfahren ein modifizierter MAG-Prozess, bei dem das Schutzgas des MAG-Prozesses durch das Verbrennungsprodukt der wenigstens einen ringförmigen Flamme gebildet wird. Allgemein gesagt ist es vorteilhaft, wenn das Lichtbogenschweißverfahren ein kontinuierlicher Schweißprozess ist, bei dem der Schweißdraht kontinuierlich von einem Vorrat zur Schweißstelle befördert wird. So ist ein MAG-Prozess ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem der abschmelzende Schweißdraht von einem Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt wird. Der Vorrat kann z. B. ein Vorratsbehälter oder eine Vorratsrolle sein. Insbesondere kann das Lichtbogenschweißverfahren ein modifizierter MAG-C Prozess sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird durch die wenigstens eine ringförmige Flamme während des Schweißvorgangs automatisch eine Vorwärmung des zu schweißenden Bereichs vor dem Lichtbogen und eine Nachwärmung des zu schweißenden Bereichs nach dem Lichtbogen durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass auch Werkstücke aus Materialien mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschweißt werden können, die besondere Anforderungen an eine Vor- bzw. Nachwärmung des zu schweißenden Bereichs stellen. Durch die zuvor erwähnte Weiterbildung des Verfahrens kann die sogenannte T8/5-Zeit erhöht werden, was wiederum zu einer Verbesserung der Schweißbarkeit von höherfesten Feinkornstählen führt, d. h. Stählen mit erhöhtem Kohlenstoffäquivalent.
  • In der beim erfindungsgemäßen Verfahren entstehenden hybriden Prozesszone kann die Schweißzone nun gezielt aufgeschmolzen werden und es kann damit ein positionsunabhängiger Schweißprozess kontinuierlich ausgeführt werden. Den Schweißdraht kann ein Schweißtaucher z. B. als Tornister mit integrierter Drahtfördereinrichtung in Spulenform auf dem Rücken transportieren, mit dem Vorteil, dass die vom Schweißdraht zurückzulegende Strecke durch die Anordnung im Tornister relativ gering ist, sodass die Förderlänge gering bleibt und der Schweißdraht im Schubbetrieb (Push-Betrieb) gefördert werden kann. Somit wird der Schweißdraht nur relativ wenigen Biegebelastungen ausgesetzt.
  • Zusammengefasst ist festzustellen, dass die Erfindung durch die Möglichkeit, Endlosschweißnähte manuell oder maschinell zu erzeugen, den bisher bekannten Technologien weiter überlegen ist. Hinzu kommen eine immense Zeit- und hierdurch bedingte Kostenersparnis, sowie eine Erweiterung der schweißbaren Werkstoffpalette durch die prozessintegrierte Vor- und Nachwärmung. Es können herkömmliche Schweißstromquellen, insbesondere solche für die Unternasser-Technik, verwendet werden. Die einzelnen Bestandteile der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens erforderlichen Schweißvorrichtung sind auf gleichem Kostenniveau bereitstellbar wie bisherige Schweißvorrichtungen.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Unterwasser-Lichtbogenschweißeinrichtung gemäß Anspruch 9. So können z. B. zwei wenigstens einen Gasanschlussverbinder vorhanden sein. Der Begriff Brenngas ist dabei im weitesten Sinne zu verstehen und umfasst neben einem reinen Gas auch Gasgemische aus zwei oder mehr einzelnen Gasen. Mit dieser Lichtbogenschweißeinrichtung kann vorteilhaft das zuvor erläuterte erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann und somit die beschriebenen Vorteile genutzt werden. Die Lichtbogenschweißeinrichtung und ihre Einzelteile sind dabei nicht aufwändiger herzustellen als Komponenten bekannter Schweißeinrichtungen. So kann der Schweißkopf hinsichtlich der Gasaustrittsstellen ähnlich einen Brenner für das Autogenschweißen ausgeführt werden. Im Unterschied dazu sind noch eine Austrittstelle und eine entsprechende Durchführung für den Schweißdraht vorzusehen. Die elektrische Energiequelle kann z. B. als Schweißtransformator oder als Akkumulator ausgebildet sein oder diesen aufweisen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der elektrische Anschlusskontakt des Schweißkopfs eine Durchgangsbohrung auf, durch die der Schweißdraht hindurchführbar ist. Dies erlaubt eine einfache elektrische Kontaktierung und zugleich eine günstige mechanische Führung des Schweißdrahts. Die Durchgangsbohrung kann z. B. mittig oder zumindest ungefähr mittig am Anschlusskontakt vorgesehen sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Schweißeinrichtung einen Vorrat für eine Endloszuführung von Schweißdraht auf. Insbesondere kann die Schweißeinrichtung eine motorbetriebene automatische Zuführvorrichtung für die Förderung des Schweißdrahts durch den Schweißkopf aufweisen. Hierdurch wird das einfache und schnelle Erstellen von Endlos-Schweißnähten, insbesondere im Unterwasserbereich, weiter begünstigt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Schweißeinrichtung einen Vorratsbehälter für das Brenngas auf. Ferner kann die Schweißeinrichtung einen Vorratsbehälter für Sauerstoff aufweisen. Der Vorratsbehälter für das Brenngas bzw. der weitere Vorratsbehälter für den Sauerstoff können mit der Schweißeinrichtung über Rohre oder Schläuche verbunden sein. Im Schweißkopf kann eine Bereitstellung des Brenngases, ggf. mit Zumischung des Sauerstoffs, erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Schweißkopf sechs oder mehr Gasaustrittsstellen auf. Dies hat den Vorteil, dass eine relativ homogene, gleichförmige ringförmige Flamme um den Schweißdraht herum erzeugt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Schweißeinrichtung einen Vorratsbehälter für das Brenngas auf. Ferner kann die Schweißeinrichtung einen Vorratsbehälter für Sauerstoff aufweisen. Der oder die Vorratsbehälter können über Schläuche mit dem Schweißkopf verbunden sein. Der Schweißkopf kann einer Einstellvorrichtung zur Einstellung des Gasgemisches der zugeführten Gase aufweisen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Schweißkopf sechs oder mehr Gasaustrittsstellen auf. Dies hat den Vorteil, dass durch eine entsprechend hohe Zahl an Gasaustrittsstellen eine gleichförmige ringförmige Flamme gebildet werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Gasaustrittsstellen kreisringförmig, oval, mehreckig oder in einer sonstigen länglichen Form ringförmig um die Austrittsstelle für den Schweißdraht herum am Schweißkopf angeordnet. Dies gibt eine Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten für den Schweißkopf, sodass dieser je nach Anwendungsfall günstig gestaltet werden kann. Durch eine Veränderung der Anordnung der Gasaustrittsstellen von einer Kreisringform z. B. in Richtung einer länglichen, z. B. ovalen Form kann die Lage und Größe des Vorwärm- bzw. Nachwärmbereichs des Schweißvorgangs beeinflusst werden, sodass eine Anpassung an bestimmte äußere Umgebungsbedingungen, wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit usw. sowie eine Anpassung an die Vorwärm- bzw. Nachwärmerfordernisse des verwendeten Werkstückmaterials durchgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Gasaustrittsstellen für einen parallel zu dem Schweißdraht oder vom Schweißdraht fort gerichteten Gasaustritt des Brenngases ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine Beeinflussung des Lichtbogenschweißprozesses durch die Flamme bestmöglich vermieden werden kann. Die auf diese Weise gebildete ringförmige Flamme hat damit eine zylindrische oder kegelförmig vom Schweißdraht fortweisende Kontur. Vorteilhaft ist z. B. ein Gasaustrittswinkel zwischen 0 und 60 Grad, bezogen auf die Austrittsrichtung des Schweißdrahts. Der Gasaustrittswinkel kann z. B. ca. 30 Grad aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 einen Schweißkopf einer Lichtbogenschweißeinrichtung mit einem zu schweißenden Werkstück in Querschnittsdarstellung und
  • 2 eine Anordnung von Gasaustrittsstellen des Schweißkopfs und
  • 3 eine weitere Anordnung von Gasaustrittsstellen eines Schweißkopfs und
  • 4 eine Lichtbogenschweißeinrichtung.
  • In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
  • Die 1 zeigt ein Schweißkopf-Frontteil 2 sowie ein zu schweißendes Werkstück 11, beides in geschnittener Darstellung. Das Schweißkopf-Frontteil 2 weist in seinem Inneren in der 1 nicht dargestellte Gaskanäle auf, die in an der Frontseite 12 des Schweißkopf-Frontteils 2 angeordnete Gasaustrittsöffnungen münden, die Gasaustrittsstellen für ein durch das Schweißkopf-Frontteil 2 geführtes Brenngas bilden. In der 1 sind die durch austretendes Gas an den Gasaustrittsöffnungen erzeugten Einzel-Flammen des abbrennenden Brenngases dargestellt, die zusammen eine ringförmige Flamme 5 bilden.
  • An zentraler Stelle ist in dem Schweißkopf-Frontteil 2 eine Durchgangsöffnung vorgesehen, durch die ein Schweißdraht 1, der für ein Lichtbogenschweißen geeignet ist, durch das Schweißkopf-Frontteil 2 geführt wird und auf das Werkstück 11 hin bewegt wird. Der Schweißdraht 1 wird dabei durch ein buchsen- bzw. rohrförmiges Teil geführt, das als elektrischer Anschlusskontakt 3 zur Versorgung des Schweißdrahts mit elektrischer Energie aus einem Schweißtransformator dient. In Folge der Zuführung der elektrischen Energie kann bei gleichzeitiger Verbindung des Werkstücks 11 mit dem Schweißtransformator ein Lichtbogen erzeugt werden und ein Lichtbogenschweißverfahren durchgeführt werden. Die Gasaustrittsöffnungen 12 sind ringförmig um eine Austrittsstelle des Schweißdrahts 1 aus dem Schweißkopf-Frontteil 2 angeordnet.
  • Wie erkennbar ist, wird der Schweißdraht 1 an der Frontseite 12 des Schweißkopf-Frontteils 2 von den Flammen der ringförmigen Flamme 5 vollständig umringt. In der Nähe des Werkstücks 11 entsteht der Lichtbogen des Lichtbogenschweißverfahrens, der dazu führt, dass der Schweißdraht in einem Bereich 6 abschmilzt. Hierdurch entsteht am Werkstück 11 eine Schweißgutzone 8, die schließlich eine Schweißnaht bildet. Die ringförmige Flamme 5 erzeugt als Verbrennungsprodukt eine Gasglocke 4 eines den Schweißprozess nicht störenden Gases, z. B. CO2. Weitere Verbrennungsprodukte wie H2O fallen in geringen Mengen an und sind hierbei nicht dargestellt. In Folge der auf das Werkstück 11 ebenfalls einwirkenden Erwärmungswirkung der ringförmigen Flamme 5 bildet sich die in 1 dargestellte Wärmeeinflusszone 10. Ein um die Schweißgutzone 8 herum angeordneter, kleinerer Bereich 9 bildet die Wärmeeinflusszone des Lichtbogenschweißverfahrens. Wird das Schweißkopf-Frontteil 2 relativ zum Werkstück 11 bewegt, z. B. in der Darstellung der 1 nach rechts, so bildet der rechte Bereich der Wärmeeinflusszone 10 eine Vorwärmzone, in der durch die ringförmige Flamme automatisch eine Vorwärmung des zu schweißenden Bereichs vor dem Lichtbogen durchgeführt wird. Durch den linken Bereich der Wärmeeinflusszone 10 wird automatisch eine Nachwärmung des zu schweißenden Bereichs nach dem Lichtbogen durchgeführt.
  • Die 2 und 3 zeigen beispielhafte Ausführungsformen des Schweißkopf-Frontteils 2 in einer Draufsicht auf die Frontseite 12. Dargestellt ist jeweils eine Vielzahl von Gasaustrittsstellen 7 bzw. Gasaustrittsöffnungen, die im Fall der 2 kreisringförmig und im Fall der 3 oval angeordnet sind, z. B. entlang einer elliptischen Ringform. Eine zentrale Öffnung 13 bildet die Austrittsstelle für den Schweißdraht 1 aus dem Schweißkopf-Frontteil 2. Die Ausführungsform gemäß 2 hat den Vorteil, dass das Schweißkopf-Frontteil in allen Bewegungsrichtungen das gleiche Verhalten zeigt, insbesondere sind die Lage und Ausdehnung der Vorwärmzone und der Nachwärmzone unabhängig von der Bewegungsrichtung. Durch gezielte Veränderung der Anordnung der Gasaustrittsstellen 7 kann, wie z. B. im Fall der 3, eine Verlagerung der Vorwärmzone bzw. der Nachwärmzone vom Schweißdraht 1 erzeugt werden.
  • Das Schweißkopf-Frontteil 2 kann entweder aus elektrisch nicht leitendem Material gebildet sein, oder aus elektrisch leitendem Material, wobei dann vorteilhaft der Anschlusskontakt 3 sowie der Schweißdraht 1 gegenüber dem Schweißkopf-Frontteil 2 elektrisch isoliert sind.
  • Das Schweißkopf-Frontteil 2 mit dem Anschlusskontakt 3 sind dabei Teile eines Schweißkopfs 20, wie nachfolgend noch anhand der 4 erläutert wird.
  • Die 4 zeigt einen Schweißkopf 20, der an einer frontseitigen Arbeitsseite die zuvor bereits erläuterten Bauteile Schweißkopf-Frontteil 2 mit dem elektrischen Anschlusskontakt 3 aufweist. Der Schweißkopf 20 weist einen elektrischen Anschlussverbinder 31 auf, an dem eine elektrische Leitung 22 eines Schweißgeräts 21 angeschlossen ist. Über eine andere elektrische Leitung 23 ist das Schweißgerät 21 mit dem Werkstück 11 elektrisch verbunden. Der elektrische Anschlussverbinder 31 ist in dem Schweißkopf 20 intern mit dem elektrischen Anschlusskontakt 3 verbunden, sodass über den Schweißtransformator 21 eine elektrische Potenzialdifferenz zwischen dem Schweißdraht 1 und dem Werkstück 11 aufgebaut werden kann und damit der Lichtbogen zum Durchführen des Lichtbogenschweißverfahrens hergestellt werden kann. Das Schweißgerät 21 weist eine elektrische Energiequelle auf, z. B. einen Schweißtransformator oder einen Akkumulator, durch deren elektrische Energie der Lichtbogen erzeugt wird.
  • Der Schweißkopf 20 weist eine Zuführstelle für den Schweißdraht 1 auf, der durch den Schweißkopf 20 hindurchgeführt wird. Der Schweißdraht 1 wird dabei auf einem Vorrat 28, z. B. einer Vorratstrommel, als Endlosmaterial bereitgestellt. In dem Schweißkopf 20 kann ein Motor 29 vorgesehen sein, der zum motorgetriebenen Vorschub des Schweißdrahts 1 durch den Schweißkopf 20 hindurch dient.
  • Der Schweißkopf 20 weist ferner einen Gasanschlussverbinder 33 auf, an den über eine Gasleitung 25 ein Vorratsbehälter 24 für Brenngas, z. B. Propen oder Buten, angeschlossen ist. An einem weiteren Gasanschlussverbinder 34 des Schweißkopfs 20 ist über eine Gasleitung 27 ein Behälter 26 angeschlossen, der Sauerstoff enthält. Der Schweißkopf 20 kann einen Einstellregler 30 zur Einstellung eines gewünschten Gasgemisches zwischen dem Brenngas und dem Sauerstoff aufweisen, sodass eine gewünschte autogene Flamme als ringförmige Flamme 5 erzeugt werden kann.
  • Der Schweißkopf 20 kann als Schweißkopf einer automatisch betriebenen Schweißeinrichtung, z. B. für das Roboterschweißen, ausgebildet sein, oder als manuell handhabbarer Schweißkopf. Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, am Schweißkopf 20 einen Griff 32 oder eine sonstige Handhabe anzuordnen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Unterwasserschweißen, wobei an wenigstens einem zu schweißenden Werkstück (11) eine Schweißnaht mittels eines Lichtbogenschweißverfahrens erzeugt wird, bei dem ein abschmelzender Schweißdraht (1) des Lichtbogenschweißverfahrens von wenigstens einer ringförmigen Flamme (5) umringt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schweißvorgangs wenigstens ein Verbrennungsprodukt der wenigstens einen ringförmigen Flamme (5) eine Schutzgasglocke (4) wenigstens um den Lichtbogen des Schweißdrahts (1) bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ringförmige Flamme (5) vom Schweißdraht (1) so weit beabstandet ist, dass dieser durch die ringförmige Flamme (5) nicht geschmolzen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ringförmige Flamme (5) durch das Zünden des Lichtbogens des Lichtbogenschweißverfahrens gezündet wird, insbesondere unter Wasser gezündet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbogenschweißverfahren ein modifizierter MAG-Prozess ist, bei dem das Schutzgas durch wenigstens ein Verbrennungsprodukt der wenigstens einen ringförmigen Flamme (5) gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbogenschweißverfahren ein kontinuierlicher Schweißprozess ist, bei dem der Schweißdraht (1) kontinuierlich von einem Vorrat (28) zur Schweißstelle gefördert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißdraht (1) ein massiver, nicht gefüllter und nicht umhüllter Draht ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ringförmige Flamme (5) durch die Verbrennung von Propen und/oder Buten erzeugt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die wenigstens eine ringförmige Flamme (5) während des Schweißvorgangs automatisch eine Vorwärmung des zu schweißenden Bereichs (10) vor dem Lichtbogen und eine Nachwärmung des zu schweißenden Bereichs (10) nach dem Lichtbogen durchgeführt wird.
  9. Unterwasser-Lichtbogenschweißeinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Schweißkopf (20), der einen elektrischen Anschlusskontakt (3) zur Stromversorgung eines durch den Schweißkopf (20) zu führenden Schweißdrahts (1) eines Lichtbogenschweißverfahrens hat, wobei der Schweißkopf (20) mehrere um eine Austrittsstelle (13) des Schweißdrahts (1) aus dem Schweißkopf (20) herum angeordnete Gasaustrittsstellen (7) für ein Brenngas aufweist, wobei der Schweißkopf (20) wenigstens einen elektrischen Anschlussverbinder (31) zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Energiequelle (21) mit dem elektrischen Anschlusskontakt (31) und wenigstens einen Gasanschlussverbinder (33, 34) zum Verbinden eines Brenngasvorrats (24, 26) mit den Gasaustrittsstellen (7) aufweist.
  10. Schweißeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf (20) sechs oder mehr Gasaustrittsstellen (7) aufweist.
  11. Schweißeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsstellen (7) kreisringförmig, oval, mehreckig oder in einer sonstigen länglichen Form ringförmig um die Austrittsstelle (13) für den Schweißdraht (1) herum am Schweißkopf (20) angeordnet sind.
  12. Schweißeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsstellen (7) für einen parallel zu dem Schweißdraht (1) oder vom Schweißdraht (1) fort gerichteten Gasaustritt des Brenngases ausgebildet sind.
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