DE102015116265A1

DE102015116265A1 - Method and apparatus for arc welding with non-consumable electrode under an active gas containing process gas

Info

Publication number: DE102015116265A1
Application number: DE102015116265.2A
Authority: DE
Inventors: Cerkez Kaya
Original assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen mindestens eines Werkstücks (11) mit einer nichtabschmelzenden Elektrode (3) offenbart, bei dem dem Bereich um die Elektrode (3) ein Prozessgas (6) zugeführt wird, welches neben mindestens einem Inertgas, einen Anteil von zwischen 0,05 und 2 Vol.-% [Volumen-%] mindestens eines der folgenden Gase: Kohlendioxid und Sauerstoff umfasst. Die Elektrode (3) ist bevorzugt aus Wolfram oder einer Wolframlegierung ausgebildet.The invention relates to a method for arc welding at least one workpiece (11) with a non-consumable electrode (3), in which a process gas (6) is supplied to the area around the electrode (3), which in addition to at least one inert gas, has a proportion of between 0 , 05 and 2% by volume [volume%] of at least one of the following gases: carbon dioxide and oxygen. The electrode (3) is preferably formed from tungsten or a tungsten alloy.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode, insbesondere Wolfram-Schweißen unter einem aktivgashaltigen Prozessgas. The present invention is a method and an apparatus for arc welding with non-consumable electrode, in particular tungsten welding under an active gas-containing process gas.

Insbesondere bei Wolframschweißverfahren wurde bisher stets die Wolfram-Elektrode mit einem Schutzgasstrom aus mindestens einem Inertgas umgeben, da die Zugabe von Aktivgaskomponenten wie Kohlendioxid und Sauerstoff nach herrschender Meinung zur Oxidation der Elektrode bis hin zum Einschluss von Wolframoxiden in die Naht mit entsprechenden Nahtfehlern kam. Dies bewirkt insbesondere nach herrschender Meinung eine geringere Lebensdauer der Elektrode oder deren Zerstörung. Dies führt dazu, dass aktivgashaltige Prozessgase bei Schweißverfahren mit nichtabschmelzender Elektrode bisher nicht genutzt werden. Particularly in tungsten welding processes, the tungsten electrode has hitherto always been surrounded by a protective gas stream of at least one inert gas, since the addition of active gas components, such as carbon dioxide and oxygen, according to the prevailing opinion on the oxidation of the electrode up to the inclusion of tungsten oxides in the seam, resulted in corresponding seaming errors. This causes in particular according to prevailing opinion a shorter life of the electrode or its destruction. This leads to the fact that active gas-containing process gases are not used in welding processes with non-consumable electrode.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest zum Teil zu überwinden und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schweißen mit nichtabschmelzender Elektrode, insbesondere zumindest überwiegend aus Wolfram bestehend, anzugeben, bei dem durch die Zusammensetzung des Prozessgases ein Einsatz von Aktivgasen möglich ist, ohne dass es zu nennenswerten Schädigungen und Veränderungen dieser Elektrode kommt. On this basis, the present invention has the object, at least in part to overcome the problems known from the prior art and in particular a method and apparatus for welding with non-consumable electrode, in particular at least predominantly made of tungsten, specify, in which by the composition the use of active gases is possible in the process gas without causing any significant damage and changes to this electrode.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet. This object is solved by the features of the independent claims. The respective dependent claims are directed to advantageous developments.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Lichtbogenschweißen mindestens eines Werkstücks mit einer nichtabschmelzenden Elektrode wird dem Bereich um die Elektrode ein Prozessgas zugeführt wird, welches neben mindestens einem Inertgas, einen Anteil von zwischen 0,05 und 2 Vol.-% [Volumen-%] mindestens eines der folgenden Gase: Kohlendioxid und Sauerstoff umfasst. In the method according to the invention for the arc welding of at least one workpiece with a non-consumable electrode, a process gas is fed to the region around the electrode which, in addition to at least one inert gas, has a proportion of between 0.05 and 2% by volume [volume%] of at least one the following gases: carbon dioxide and oxygen.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet bevorzugte Anwendung mit Wolframhaltigen Elektroden oder Rein-Wolfram Elektroden. Im Gegensatz zum bekannten Wolfram Inertgasschweißen wird hier keine Schutzgasatmosphäre aus einem oder mehreren Inertgasen gegebenenfalls mit einem reduzierenden Gasanteil wie Wasserstoff eingesetzt. Vielmehr umfasst das Prozessgas im vorliegenden Verfahren entgegen der herrschenden Meinung mindestens eine Aktivgaskomponente, nämlich Kohlendioxid (CO2) und/oder Sauerstoff (O2). The method according to the invention finds preferred application with tungsten-containing electrodes or pure-tungsten electrodes. In contrast to the known tungsten inert gas welding here is no inert gas atmosphere of one or more inert gases optionally used with a reducing gas content such as hydrogen. Rather, contrary to the prevailing opinion, the process gas in the present process comprises at least one active gas component, namely carbon dioxide (CO 2) and / or oxygen (O 2).

Experimente der Anmelderin haben gezeigt, dass im Vergleich zu üblichen Schutzgasen wie beispielsweise Argon das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Nahttiefe und ein besseres Breiten-Tiefe-Verhältnis erzielt werden konnte. So konnte beispielsweise durch eine Beimischung von 0,6 Vol.-% Kohlendioxid zu Argon bei sonst gleichen Bedingungen eine Vervierfachung der Nahttiefe und eine Veränderung des Breiten-Tiefen-Verhältnisses von 6:1 zu 3:4 erreicht werden. Eine Beimischung von 0,2 Vol.-% Sauerstoff zu reinem Argon erbrachte ebenfalls eine Vervierfachung der Nahttiefe bei Veränderung des Breiten-Tiefen-Verhältnisses auf 1:1. Dies beruht auf der Bündelung des Lichtbogens, die sich durch die Zugabe der Aktivgaskomponente ergibt, sowie einer Veränderung der konvektiven Strömung in der Metallschmelze, die ebenfalls aus der Zugabe der Aktivgaskomponente beruht. Applicant's experiments have shown that, compared to conventional shielding gases such as argon, the method according to the invention has been able to achieve a higher seam depth and a better width-depth ratio. For example, an admixture of 0.6% by volume of carbon dioxide to argon under otherwise identical conditions made it possible to quadruple the depth of the seam and change the width / depth ratio from 6: 1 to 3: 4. An admixture of 0.2% by volume of oxygen to pure argon likewise gave a fourfold increase in the depth of the seam when the width-to-depth ratio changed to 1: 1. This is due to the bundling of the arc, which results from the addition of the active gas component, as well as a change in the convective flow in the molten metal, which is also based on the addition of the active gas component.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Elektrode aus einem Werkstoff umfassend überwiegend Wolfram ausgebildet. According to an advantageous embodiment, the electrode is formed from a material comprising predominantly tungsten.

Hierbei ist sowohl der Einsatz einer Elektrode aus reinem Wolfram als auch aus einer Wolfram-Legierung möglich. Die Wahl des entsprechenden Elektrodenwerkstoffs erfolgt basierend auf dem zu schweißenden Werkstoff. Weiterhin bevorzugt ist der Einsatz einer Wolfram-Kupfer Verbundelektrode, bei der ein Elektrodenkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung eine Elektrodenspitze aus Wolfram oder einer Wolfram-Legierung trägt. Hierbei ist der in die Bildung des Lichtbogens einbezogene Teil der Elektrode aus Wolfram oder einer Wolframlegierung ausgebildet, während der rückwärtige Teil auch aus thermischen Gründen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist. Here, both the use of an electrode made of pure tungsten and of a tungsten alloy is possible. The choice of the corresponding electrode material is based on the material to be welded. Further preferred is the use of a tungsten-copper composite electrode, in which an electrode body made of copper or a copper alloy carries an electrode tip made of tungsten or a tungsten alloy. Here, the part of the electrode involved in the formation of the arc is formed of tungsten or a tungsten alloy, while the back part is formed of copper or a copper alloy for thermal reasons.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Elektrode herausgestellt, die aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der seltene Erden oder deren Oxide umfasst. An electrode which has been found to be particularly advantageous has been made of a material comprising rare earths or their oxides.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Prozessgas einen Anteil von 0,05 bis 0,7 Vol.-% Sauerstoff. According to an advantageous embodiment, the process gas comprises a proportion of 0.05 to 0.7 vol .-% oxygen.

Ein Anteil von 0,05 bis 0,7 Vol.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,3 Vol.-% ist vorteilhaft, weil dadurch einerseits die positiven Wirkungen der Aktivkomponente im Schweißvorgang zum Tragen kommen aber andererseits ein zu großer Lichtbogendruck vermieden wird, der zu einem Herausdrücken der Metallschmelze im Schweißpunkt und damit zu Unregelmäßigkeiten an der Schweißnaht führt. Zudem hat es sich bei den angegebenen Bereichen des Sauerstoffanteils herausgestellt, dass das Schweißergebnis relativ unabhängig von kleineren Dejustierungen, beispielsweise im Hinblick auf das Vorstehen der Elektrode aus der Prozessgasdüse, ist. Bevorzugt ist ebenfalls eine Ausgestaltung, bei der der Anteil von Sauerstoff geringer ist als der Anteil von Kohlendioxid im Prozessgas. A proportion of 0.05 to 0.7% by volume, in particular in the range of 0.1 to 0.3% by volume, is advantageous because, on the one hand, the positive effects of the active component in the welding process come to fruition on the other hand large arc pressure is avoided, which leads to a squeezing out of the molten metal in the weld and thus to irregularities at the weld. In addition, it has been found in the specified ranges of the oxygen content that the welding result is relatively independent of minor misalignments, for example with regard to the projection of the electrode from the process gas nozzle. Also preferred is an embodiment in which the proportion of oxygen is less than the proportion of carbon dioxide in the process gas.

In Bezug auf den Kohlendioxidanteil ist der Bereich von 0,3 bis 0,4 Vol.-% besonders bevorzugt, insbesondere für das Schweißen von Werkstücken aus Nickelbasislegierungen, da hier geringe Aktivgasanteile ausreichend sind zur Einschnürung des Lichtbogens und zur Umkehrung der konvektiven Marangoni-Strömung in der Metallschmelze, während durch die geringen Anteile nur eine geringe Veränderung der Schmelzmetallurgie und des späteren Gefüges erfolgt. With respect to the carbon dioxide content, the range of 0.3 to 0.4 vol .-% is particularly preferred, especially for the welding of workpieces made of nickel-based alloys, since here low Aktivgasanteile are sufficient for constriction of the arc and for reversing the convective Marangoni flow in the molten metal, while due to the low shares only a small change in the molten metallurgy and the subsequent structure takes place.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Prozessgas einen Anteil an Stickstoff (N2) von bis zu 10 Vol.-%. According to an advantageous embodiment, the process gas comprises a proportion of nitrogen (N2) of up to 10% by volume.

Insbesondere beim Schweißen von Chrom-Nickel-Stählen hat sich ein Stickstoffanteil in Höhe von 2 bis 10 Vol.-% als vorteilhaft erwiesen, um die Austenit-Bildung beim Erstarren der Metallschmelze zu unterstützen, so dass ein Ferritfreies Gefüge beziehungsweise ein ausgewogenes Ferrit-Austenit-Gefüge erreichbar ist. In particular, in the welding of chromium-nickel steels, a nitrogen content of 2 to 10 vol .-% has proven to be advantageous to support the austenite formation during solidification of the molten metal, so that a ferrite-free structure or a balanced ferrite austenite Structure is achievable.

Beim Aluminiumschweißen hat sich ein Anteil an Stickstoff von 0,3 bis 1,0 Vol.-%, bevorzugt von 0,3 bis 0,8 Vol.-% als vorteilhaft herausgestellt. Hierdurch wird eine Konzentrierung des Lichtbogens erreicht, sowie der Energieeintrag in das Material des Werkstücks verbessert. Die Schweißgeschwindigkeit kann hierdurch erhöht werden. When aluminum welding, a proportion of nitrogen of 0.3 to 1.0 vol .-%, preferably from 0.3 to 0.8 vol .-% has been found to be advantageous. As a result, a concentration of the arc is achieved, and the energy input into the material of the workpiece improved. The welding speed can be increased thereby.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Prozessgas mindestens eines der folgenden Inertgase:

– Argon; und
– Helium.

According to an advantageous embodiment, the process gas comprises at least one of the following inert gases:

- argon; and
- helium.

Insbesondere die Zugabe von Helium zum Prozessgas ist vorteilhaft, wenn eine höhere Wärmeeinbringung in das zu schweißende Werkstück notwendig ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, den Anteil an Helium in Abhängigkeit vom zu schweißenden Werkstoff anzupassen. In particular, the addition of helium to the process gas is advantageous if a higher heat input into the workpiece to be welded is necessary. It is particularly advantageous to adjust the proportion of helium depending on the material to be welded.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Prozessgas aus 0,11 Vol.-% Kohlendioxid, 20 Vol.-% Helium, Rest Argon oder aus 0,11 Vol.-% Kohlendioxid, 5 Vol.-% Wasserstoff, Rest Argon. According to an advantageous embodiment, the process gas from 0.11 vol .-% carbon dioxide, 20 vol .-% helium, balance argon or from 0.11 vol .-% carbon dioxide, 5 vol .-% hydrogen, balance argon.

Mit diesen Gasen lassen sich gute Schweißergebnisse bei einer Vielzahl von Materialien erzielen. With these gases, good welding results can be achieved with a variety of materials.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Werkstück aus mindestens einem der folgenden Materialien aufgebaut:

a) nicht legierter Stahl;
b) Chrom-Nickel-Stahl;
c) Nickelbasislegierungen; und
d) Aluminiumlegierungen.

According to an advantageous embodiment, the workpiece is composed of at least one of the following materials:

a) non-alloyed steel;
b) chromium-nickel steel;
c) nickel-based alloys; and
d) aluminum alloys.

Insbesondere beim Schweißen von nicht legierten Stählen ist es vorteilhaft, dass Prozessgas gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Stickstoff- und Wasserstoffanteile einzusetzen. Beim Schweißen von Chrom-Nickel-Stählen enthält das Prozessgas vorteilhafter Weise grundsätzlich Kohlendioxid als Aktivgasanteil, Beimengungen von Wasserstoff sind vorteilhaft möglich. Werden Duplex-Stähle geschweißt weist das Prozessgas in vorteilhafter Weise Sauerstoff und Stickstoff auf. Beim Schweißen von Austeniten, insbesondere auch von LC (low carbon) und ELC (extra low carbon) Stählen, werden besonders bevorzugt Sauerstoff als Aktivgaskomponente mit Beimengungen von Stickstoff und Wasserstoff eingesetzt. Beim Schweißen von Nickelbasislegierungen wird bevorzugt Kohlendioxid als Aktivgaskomponente eingesetzt, während Wasserstoff beigemengt wird. Sofern ein Werkstück aus einer Nickelbasislegierung eingesetzt wird, die zu Heißrissen neigt, wird zusätzlich 1 bis 10 Vol.-% Stickstoff beigemischt. Beim Schweißen von Aluminium-Legierungen (Aluminiumschweißen) wird bevorzugt das Prozessgas mit Kohlendioxid als Aktivgaskomponente und einer Beimengungen von 0,05 bis 0,5 Vol.-% Stickstoff eingesetzt. In particular, when welding non-alloyed steels, it is advantageous to use the process gas according to the present invention without nitrogen and hydrogen fractions. When welding chromium-nickel steels, the process gas advantageously contains carbon dioxide as an active gas component, admixtures of hydrogen are advantageously possible. When duplex steels are welded, the process gas advantageously comprises oxygen and nitrogen. When welding austenites, in particular also LC (low carbon) and ELC (extra low carbon) steels, it is particularly preferable to use oxygen as the active gas component with admixtures of nitrogen and hydrogen. When welding nickel-based alloys, carbon dioxide is preferably used as the active gas component, while hydrogen is added. If a workpiece made of a nickel-based alloy is used which tends to crack, additional 1 to 10% by volume of nitrogen is added. When welding aluminum alloys (aluminum welding), the process gas is preferably used with carbon dioxide as the active gas component and an admixture of 0.05 to 0.5% by volume of nitrogen.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Werkstück aus einem der folgenden Materialien aufgebaut ist:

– Chrom-Nickel-Stahl und
– Nickelbasislegierung

und das Prozessgas einen Anteil von Kohlendioxid von 0,2 bis 0,3 Vol.-% enthält. In this context, it is particularly advantageous if the workpiece is constructed from one of the following materials:

- Chrome-nickel steel and
- Nickel-based alloy

and the process gas contains a proportion of carbon dioxide of 0.2 to 0.3 vol .-%.

Es hat sich herausgestellt, dass bei diesem Prozessgas eine Umkehrung der Marangoni-Konvektion beim Schweißen der genannten Stähle erreicht werden kann. Dies führt zu einer tieferen und schmaleren Schweißnaht, da durch die konvektive Strömung ein Wärmeeintrag in die Tiefe der Schweißnaht erreicht werden kann. It has been found that in this process gas, a reversal of the Marangoni convection can be achieved in the welding of said steels. This leads to a deeper and narrower weld, since the convective flow heat input into the depth of the weld can be achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht dem die Elektrode aus Wolfram oder einer Wolfram-Legierung. According to an advantageous embodiment, the electrode consists of tungsten or a tungsten alloy.

In Bezug auf Wolfram-Legierungen haben sich insbesondere Wolfram-Legierungen mit einer Zugabe von 0,15 bis 0,9 Gew.-% [Gewichts-%] Zirconium(IV)-oxid, bevorzugt 0,15 bis 0,5 Gew.-% oder 0,7 bis 0,9 Gew.-% Zirconium(IV)-oxid, oder Wolfram-Legierungen mit einem Anteil von 0,35 bis 4,2 Gew.-% Thoriumdioxid, bevorzugt 0,35 bis 0,55 Gew.% oder 0,8 bis 1,2 Gew.-% oder 1,7 bis 2,2 Gew.-% oder 2,8 bis 3,2 Gew.-% oder 3,8 bis 4,2 Gew.-% Thoriumdioxid, oder Wolfram-Legierungen mit einem Anteil von 0,9 bis 2,0 Gew.-% Lanthanoxid, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,2 Gew.-% oder 1,4 bis 1,5 Gew.-% oder 2,0 Gew.-% Lanthanoxid, oder Wolfram Legierungen mit einem Anteil von 1,8 bis 2,2 Gew.-% Cer(IV)-oxid. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt ist eine Wolfram-Legierung mit Anteilen von seltenen Erden. With respect to tungsten alloys, in particular, tungsten alloys having an addition of 0.15 to 0.9% by weight [% by weight] of zirconium (IV) oxide, preferably 0.15 to 0.5% by weight, have been found. % or 0.7 to 0.9 wt .-% zirconium (IV) oxide, or tungsten alloys in a proportion of 0.35 to 4.2 wt .-% thorium dioxide, preferably 0.35 to 0.55 wt .% or 0.8 to 1.2 wt.% or 1.7 to 2.2 wt. % or 2.8 to 3.2 wt .-% or 3.8 to 4.2 wt .-% thorium dioxide, or tungsten alloys with a proportion of 0.9 to 2.0 wt .-% lanthanum oxide, particularly preferred 0.9 to 1.2 wt .-% or 1.4 to 1.5 wt .-% or 2.0 wt .-% lanthanum oxide, or tungsten alloys in a proportion of 1.8 to 2.2 wt. % Cerium (IV) oxide. Alternatively or additionally preferred is a tungsten alloy with fractions of rare earths.

Weiterhin wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit einer nichtabschmelzenden Elektrode mit einem größten Durchmesser, mit einer Prozessgasdüse vorgeschlagen, die die Elektrode konzentrisch umgibt, wobei die Prozessgasdüse eine Schweißöffnung aufweist, durch die die Elektrode aus der Prozessgasdüse um höchstens das 0,25 fache des größten Durchmessers der Elektrode heraustritt, wobei die Prozessgasdüse eine Durchströmungsrichtung hin zur Schweißöffnung und in Durchströmungsrichtung einen zunächst konvergenten und dann divergenten Querschnitt aufweist, wobei der Durchmesser der Prozessgasdüse an der Stelle des kleinsten Querschnitts kleiner oder gleich dem 1,3 bis 1,5 fachen, bevorzugt kleiner oder gleich dem 1,4 fachen des größten Durchmessers der Elektrode ist. Furthermore, a device according to the invention is proposed for arc welding with a non-consumable electrode having a largest diameter, with a process gas nozzle concentrically surrounding the electrode, wherein the process gas nozzle has a welding opening through which the electrode from the process gas nozzle by at most 0.25 times the largest Diameter of the electrode emerges, wherein the process gas nozzle has a flow direction toward the weld opening and in the flow direction initially convergent and then divergent cross-section, wherein the diameter of the process gas nozzle at the location of the smallest cross section less than or equal to 1.3 times, preferably is less than or equal to 1.4 times the largest diameter of the electrode.

Das Herausragen der Elektrode um höchstens das 0,25 fache des größten Durchmessers der Elektrode (der dem Durchmesser des zylindrischen Grundkörpers 16 entspricht) bewirkt insbesondere, dass der Großteil der Elektrode im Inneren der Prozessgasdüse aufgenommen ist und durch das Prozessgas gekühlt wird. Dadurch, dass die Prozessgasdüse zunächst einen konvergenten und dann einen divergenten Querschnitt aufweist, kommt es im Betrieb zu einer Beschleunigung des Prozessgases, was den Kühleffekt weiter erhöht. Dies wird weiter unterstützt durch die schmalen Öffnungen in der Prozessgasdüse (Schweißöffnung) um die Elektrode herum. Bevorzugt sind Elektrode und Prozessgasdüse koaxial. Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. The protrusion of the electrode by at most 0.25 times the largest diameter of the electrode (the diameter of the cylindrical body 16 corresponds) causes in particular that the majority of the electrode is received in the interior of the process gas nozzle and is cooled by the process gas. Due to the fact that the process gas nozzle initially has a convergent and then a divergent cross section, the process gas is accelerated during operation, which further increases the cooling effect. This is further supported by the narrow openings in the process gas nozzle (weld opening) around the electrode. Preferably, the electrode and the process gas nozzle are coaxial. Preferably, the device according to the invention can be used for carrying out the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Elektrode eine konisch zulaufende Elektrodenspitze auf, wobei die den Konus stromabwärts in Durchströmungsrichtung begrenzende Spitzenfläche flach ist. Der Durchmesser der Spitzenfläche beträgt bevorzugt das 0,1 fache des Durchmessers beziehungsweise mindestens 0,25 mm [Millimeter] beträgt. According to an advantageous embodiment, the electrode has a tapered electrode tip, wherein the cone downstream of the flow direction limiting tip surface is flat. The diameter of the tip surface is preferably 0.1 times the diameter or at least 0.25 mm [millimeters].

Unter flach wird hier insbesondere verstanden, dass die Spitzenfläche nicht strukturiert wie beispielsweise gekrümmt ist. Dies bewirkt insbesondere, dass sich der Lichtbogen aufgrund der elektrischen Feldstärken ganz überwiegend am Rand der Spitzenfläche ausbildet, so das eine potentielle Oxidation der Elektrode durch den Lichtbogen ganz wesentlich auf diesen Rand der Spitzenfläche begrenzt. Flat is understood here in particular that the top surface is not structured such as curved. This causes, in particular, that the arc due to the electric field strengths predominantly formed at the edge of the tip surface, so that a potential oxidation of the electrode by the arc substantially limited to this edge of the tip surface.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Elektrode in einer Spannhülse eingespannt, aus der eine Überstandslänge der Elektrode in Durchströmungsrichtung hinausragt, wobei die Elektrode einen zylinderförmigen Grundkörper und eine konisch zulaufende Elektrodenspitze aufweist, wobei die Überstandslänge bis zum Ende des zylinderförmigen Grundkörpers höchstens das 5fache des größten Durchmessers der Elektrode beträgt. According to an advantageous embodiment, the electrode is clamped in a clamping sleeve, protruding from the protrusion length of the electrode in the flow direction, wherein the electrode has a cylindrical base body and a tapered electrode tip, wherein the protrusion length to the end of the cylindrical base body at most 5 times the largest diameter the electrode is.

Bevorzugt ist die Spannhülse gekühlt, insbesondere wassergekühlt. Grundsätzlich ist die Spannhülse aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit, die größer als die Wärmeleitfähigkeit der Elektrode ist, ausgebildet, bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.. Hierdurch ist eine weitere Kühlung der Elektrode vorteilhaft möglich. Preferably, the clamping sleeve is cooled, in particular water-cooled. Basically, the clamping sleeve made of a material with good thermal conductivity, in particular with a material having a thermal conductivity which is greater than the thermal conductivity of the electrode formed, preferably made of copper or a copper alloy .. This further cooling of the electrode is advantageously possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Elektrode aus einem zumindest Wolfram-haltigen Material ausgebildet. According to an advantageous embodiment, the electrode is formed from an at least tungsten-containing material.

Die Elektrode ist somit aus Wolfram oder einer Wolfram-Legierung, insbesondere mit seltenen Erden oder deren Oxide als Legierungselemente, ausgebildet. The electrode is thus made of tungsten or a tungsten alloy, in particular with rare earths or their oxides as alloying elements.

Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. Insbesondere können die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen und angewendet werden und umgekehrt. The features listed individually in the claims can be combined with one another in any technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and details from the figures, wherein further embodiments of the invention are shown. In particular, the details and advantages disclosed for the method according to the invention can be transferred and applied to the device according to the invention and vice versa.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: The invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to FIGS. The figures show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited. In particular, it should be noted that the figures and in particular the illustrated proportions are only schematic. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtbogenschweißverfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung; 1 an embodiment of an arc welding method according to the invention and a corresponding device;

2 ein erstes Beispiel einer entsprechenden Elektrode; 2 a first example of a corresponding electrode;

3 ein Beispiel einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung; 3 an example of a device according to the present invention;

4 ein Beispiel einer entsprechenden Prozessgasdüse; 4 an example of a corresponding process gas nozzle;

5 ein weiteres Beispiel einer entsprechenden Elektrode; 5 another example of a corresponding electrode;

6 ein Beispiel einer Schweißnaht, die nicht nach der vorliegenden Erfindung erstellt wurde, und 6 an example of a weld, which was not created according to the present invention, and

7 ein Beispiel einer Schweißnaht, die nach der vorliegenden Erfindung erstellt wurde. 7 an example of a weld, which was created according to the present invention.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Lichtbogenschweißen. Die Vorrichtung 1 weist eine Prozessgasdüse 2 auf, in dessen Inneren eine nichtabschmelzende Elektrode 3 aus Wolfram oder einer Wolfram-Legierung konzentrisch und insbesondere koaxial ausgebildet ist. Diese ist umgeben von einem Gasraum 4, der mit einer Gaszuleitung 5 verbunden ist. Im Betrieb wird durch die Gaszuleitung 5 und den Gasraum 4 gewährleistet, dass ein Strom an Prozessgas 6 aus einem nicht gezeigten Reservoir dem Bereich 7 um die Elektrode 3 zugeführt wird. Das Prozessgas 6 tritt aus der Öffnung der Prozessgasdüse 2 hervor, die im Weiteren als Schweißöffnung 8 bezeichnet wird und damit aus dem Gasraum 4 heraus und umströmt die Schweißstelle 9, in der Lichtbogen 10 zur Spitze der Elektrode 3 endet. Hierdurch wird einerseits das Heranführen von Umgebungsluft an die Schweißstelle 9 verhindert und andererseits erfolgt durch die Aktivgaskomponenten Kohlendioxid und/oder Sauerstoff im Prozessgas 6 eine Bündelung des Lichtbogens 10. Weiterhin wird durch die Aktivgaskomponenten Kohlendioxid und/oder Sauerstoff und deren Dissoziation und Rekombination ein erhöhter Wärmeeintrag in das oder die zu schweißenden Werkstücke 11 erreicht. Ferner bewirken die Aktivgaskomponenten eine Umkehr der Konvektionsströmung im aufgeschmolzenen Metall, so dass eine größere Nahttiefe und ein besseres Breiten zu Tiefenverhältnis der entstehenden Schweißnaht 12 erreicht werden kann. Der Schweißstelle 9 wird bei bestimmten Anwendungsfällen Zusatzmaterial 13 als Schweißzusatz zugeführt, dessen Vorschub unabhängig vom Schweißstrom, der über einen elektrischen Anschluss 14 fließt, geregelt werden kann. 1 schematically shows a device according to the invention 1 for arc welding. The device 1 has a process gas nozzle 2 inside, a non-consumable electrode inside 3 made of tungsten or a tungsten alloy is concentric and in particular coaxial. This is surrounded by a gas space 4 that with a gas supply 5 connected is. In operation, by the gas supply 5 and the gas space 4 Ensures that a stream of process gas 6 from a reservoir, not shown, the area 7 around the electrode 3 is supplied. The process gas 6 emerges from the opening of the process gas nozzle 2 forth, as the welding opening 8th is called and thus from the gas space 4 out and flows around the weld 9 in the arc 10 to the tip of the electrode 3 ends. As a result, on the one hand, the bringing of ambient air to the weld 9 prevents and on the other hand takes place by the active gas components carbon dioxide and / or oxygen in the process gas 6 a bundling of the arc 10 , Furthermore, by the active gas components carbon dioxide and / or oxygen and their dissociation and recombination an increased heat input into the workpiece or parts to be welded 11 reached. Furthermore, the active gas components cause a reversal of the convection flow in the molten metal, so that a greater seam depth and a better width to depth ratio of the resulting weld 12 can be achieved. The weld 9 becomes additional material in certain applications 13 fed as welding filler whose feed independent of the welding current, via an electrical connection 14 flows, can be regulated.

2 zeigt eine Elektrode 3 zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung. Die Elektrode 3 ist in eine Spannhülse 15 eingespannt, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist, während die Elektrode 3 aus Wolfram oder einer Wolframlegierung ausgebildet ist. Die Spannhülse 15 ist bevorzugt gekühlt, insbesondere wassergekühlt (hier nicht gezeigt). Die Elektrode 3 weist einen größten Durchmesser D auf, der im vorliegenden Beispiel bei 5mm [Millimeter] liegt. Die Elektrode 3 besteht aus einem zylindrischen Grundkörper 16 dieses größten Durchmessers D und einem konisch zulaufenden Teil mit einem Konus 17. Dieser Konus bildet eine Elektrodenspitze 31. 2 shows an electrode 3 for use in the present invention. The electrode 3 is in a clamping sleeve 15 clamped, which is formed of copper or a copper alloy, while the electrode 3 is formed of tungsten or a tungsten alloy. The clamping sleeve 15 is preferably cooled, in particular water-cooled (not shown here). The electrode 3 has a largest diameter D, which in the present example is 5mm [millimeters]. The electrode 3 consists of a cylindrical body 16 this largest diameter D and a tapered part with a cone 17 , This cone forms an electrode tip 31 ,

Die Elektrode 3 ragt mit dem zylindrischen Grundkörper 16 und dem Konus 17 aus der Spannhülse 15 um eine Überstandslänge 18 hinaus, die als der axiale Abstand zwischen dem Ende der Spannhülse und dem Ende des zylindrischen Grundkörpers definiert ist. Die Überstandslänge 18 ist höchstens 5mal so groß wie der größte Durchmesser D. Hierdurch kommt es zu einer guten Wärmeabfuhr im Betrieb, da die Spannhülse aus einem besser wärmeleitenden Material als die Elektrode 3 als Wärmesenke dient. Dies wird durch die Kühlung der Spannhülse 15 weiter befördert. The electrode 3 protrudes with the cylindrical body 16 and the cone 17 from the clamping sleeve 15 by a protrusion length 18 in addition, which is defined as the axial distance between the end of the clamping sleeve and the end of the cylindrical base body. The protrusion length 18 is at most 5 times as large as the largest diameter D. This leads to a good heat dissipation during operation, since the clamping sleeve of a better heat-conducting material than the electrode 3 serves as a heat sink. This is done by cooling the adapter sleeve 15 further promoted.

Der Konus 17 endet in einer Spitzenfläche 19, die flach, also insbesondere nicht gekrümmt ist. Dies bewirkt, dass sich das elektrische Feld auf eine Kante 20 der Spitzenfläche 19 konzentriert, so dass die Spitzenfläche 19 geschont wird. The cone 17 ends in a top surface 19 , which is flat, so in particular not curved. This causes the electric field to edge up 20 the top surface 19 concentrated, leaving the top surface 19 is spared.

3 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit Prozessgasdüse 2 und konzentrisch in dieser ausgebildeter Elektrode 3 im Längsschnitt. Hier ist insbesondere die Prozessgasdüse 2 detaillierter gezeigt. Die Prozessgasdüse 2 wird im Betrieb in einer Durchströmungsrichtung 21 vom Prozessgas durchströmt. In Durchströmungsrichtung 21 weist die Prozessgasdüse 2 zunächst einen Bereich 22 konstanten Querschnitts auf, an den sich ein Bereich 23 konvergenten (also verjüngenden) Querschnitts anschließt. Weiter stromabwärts in Durchströmungsrichtung folgt ein Bereich 24 divergenten (also sich verbreiternden) Querschnitts. Zwischen dem Bereich 23 konvergenten Querschnitts und dem Bereich 24 divergenten Querschnitts kann – wie im vorliegenden Beispiel – ein weiterer Bereich 25 des (konstanten) kleinsten Querschnitts ausgebildet sein. 3 shows a further example of a device according to the invention 1 with process gas nozzle 2 and concentric in this formed electrode 3 in longitudinal section. Here is in particular the process gas nozzle 2 shown in more detail. The process gas nozzle 2 becomes in operation in a flow direction 21 flows through the process gas. In the direction of flow 21 has the process gas nozzle 2 first an area 22 constant cross-section on which an area 23 Convergent (ie tapered) cross-section connects. Further downstream in the flow direction follows an area 24 divergent (ie widening) cross section. Between the area 23 convergent cross section and the area 24 divergent cross-section can - as in the present example - another area 25 be formed of the (constant) smallest cross-section.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, die Prozessgasdüse 2 als Lavaldüse auszubilden. Die Prozessgasdüse 2 weist im Bereich 25 des kleinsten Querschnittes einen Durchmesser 26 auf, der kleiner oder gleich dem 1,4 fachen des größten Durchmessers D der Elektrode 3 ist. Durch die Ausbildung als Düse mit zunächst konvergentem und dann divergentem Querschnitt kommt es zu einer Beschleunigung des Prozessgases im Betrieb der Vorrichtung 1, die zum einen zur Kühlung der Elektrode 3 dient. Zum anderen bewirkt der als Austrittsbereich fungierende Bereich 24 divergenten Querschnitts auch, dass sich ein Prozessgaskegel um den Lichtbogen herumbildet, der eine sichere Abschirmung von der Umgebungsluft gewährleistet. Basically, it is advantageous to the process gas nozzle 2 form as a Laval nozzle. The process gas nozzle 2 points in the area 25 the smallest cross-section has a diameter 26 less than or equal to 1.4 times the largest diameter D of the electrode 3 is. The design as a nozzle with first convergent and then divergent cross-section, there is an acceleration of the process gas during operation of the device 1 , on the one hand for cooling the electrode 3 serves. On the other hand, the area acting as the exit area 24 divergent cross-section also that forms a process gas cone around the arc, which ensures a safe shielding from the ambient air.

Weiterhin steht die Elektrode 3 um einen Vorstand 27 aus der Schweißöffnung 8 hervor. Der Vorstand 27 ist das 0,25 fache des größten Durchmessers D der Elektrode 3. Die Wahl des Vorstands 27 gemeinsam mit dem kleinsten Durchmesser 26 bewirkt einen Prozessgaskegel, der den Lichtbogen führt und einschnürt, aber nicht zu groß wird. Dieser kleine Prozessgaskegel rund um den Lichtbogen trifft mit einem relativ hohen Impuls auf, da die Prozessgasströmung durch das Konfusor-Diffusor-Prinzip der Prozessgasdüse 2 beschleunigt wird. Dies hat auf die Schweißstelle den Effekt, dass die gemäß dem Marangoni Effekt üblicherweise von innen nach außen laufenden konvektiven Strömungen umgekehrt werden. Dies wird weiter unten mit Bezug auf die 6 und 7 noch näher erklärt. Die dann von außen nach innen laufenden Konvektionsströmungen führen zu schmaleren und tieferen Schweißnähten. Furthermore, the electrode is 3 to a board 27 from the welding opening 8th out. Of the Board 27 is 0.25 times the largest diameter D of the electrode 3 , The choice of the board 27 together with the smallest diameter 26 causes a process gas cone, which leads the arc and constricts, but does not become too large. This small process gas cone around the arc strikes with a relatively high momentum, as the process gas flow through the confuser-diffuser principle of the process gas nozzle 2 is accelerated. This has the effect on the weld that the convective currents, which normally follow the Marangoni effect from the inside to the outside, are reversed. This will be further below with respect to the 6 and 7 explained in more detail. The then convection currents running from the outside to the inside lead to narrower and deeper welds.

4 zeigt ein alternatives Beispiel einer Prozessgasdüse 2, die im Betrieb in Durchströmungsrichtung 21 von Prozessgas 6 durchströmt wird. Diese weist in Durchströmungsrichtung zunächst einen Bereich 23 konvergenten Querschnitts und danach einen Bereich 24 divergenten Querschnitts auf. Der kleinste Durchmesser 26 liegt genau zwischen diesen beiden Bereichen 23, 24. 4 shows an alternative example of a process gas nozzle 2 operating in the flow direction 21 of process gas 6 is flowed through. This initially has an area in the direction of flow 23 convergent cross section and then an area 24 divergent cross-section on. The smallest diameter 26 lies exactly between these two areas 23 . 24 ,

Durch die starke Verengung des Durchmessers beziehungsweise des Querschnitts im Vergleich zum Anfang der Prozessgasdüse 2 hin zum kleinsten Durchmesser 26 und die nachfolgende Verbreiterung erfolgt eine starke Beschleunigung des Prozessgases. Durch die relativ kleine Schweißöffnung 8 im Vergleich zum größten Durchmesser D der Elektrode 3 wird so ein schmaler Prozessgaskegel ausgestoßen, der relativ hohe Geschwindigkeiten hat. Dies führt zu einem großen Impuls des Prozessgaskegels, der den Elektronenaustritt hin zur Elektrodenspitze 31 drängt und somit zu einer Konzentration beziehungsweise Bündelung des Lichtbogens. Dies bewirkt eine höhere Energiedichte, was zusammen mit den Aktivgaskomponenten im Prozessgas in der Metallschmelze zu einer Umkehrung der Konvektionsströmung führt. Due to the strong narrowing of the diameter or the cross section compared to the beginning of the process gas nozzle 2 to the smallest diameter 26 and the subsequent widening takes place a strong acceleration of the process gas. Due to the relatively small welding opening 8th compared to the largest diameter D of the electrode 3 So a narrow process gas cone is ejected, which has relatively high speeds. This leads to a large impulse of the process gas cone, the electron exit to the electrode tip 31 urges and thus to a concentration or bundling of the arc. This causes a higher energy density, which together with the active gas components in the process gas in the molten metal leads to a reversal of the convection flow.

Die Prozessgasdüse 2 erlaubt eine hohe Austrittsgeschwindigkeit bei geringen Gasdurchflussmengen, die üblicher Weise im Bereich von 4 bis 10 Litern pro Minute liegt. Diese schnelle Gasströmung kühlt die Elektrode 3 und führt zusammen mit der oben beschriebenen Geometrie des Konus 17 und der Spitzenfläche 19, sowie dem geringen Vorstand 26 dazu, dass die Überhitzung der Elektrode 3 im Wesentlichen auf den Bereich der Kante 20 des Konus 17 beschränkt ist, so dass der Lichtbogen 10 auch auf diesen Bereich beschränkt ist. Hierdurch wird auch die grundsätzlich mögliche Oxidation der Elektrode 3 signifikant beschränkt, so dass praktisch keine Oxidation auftritt und die Elektroden 3 lange einsetzbar sind, The process gas nozzle 2 allows a high exit velocity at low gas flow rates, which is usually in the range of 4 to 10 liters per minute. This fast gas flow cools the electrode 3 and performs together with the geometry of the cone described above 17 and the top surface 19 , as well as the small board 26 cause the overheating of the electrode 3 essentially on the area of the edge 20 of the cone 17 is limited, so the arc 10 is also limited to this area. This also causes the fundamentally possible oxidation of the electrode 3 significantly limited so that virtually no oxidation occurs and the electrodes 3 can be used for a long time,

5 zeigt ein alternatives Beispiel einer Elektrode 3, die als Verbundelektrode ausgeführt ist. Hierbei weist der zylindrische Grundkörper 16 einen Kupferkörper 28 auf, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist, auf den ein Wolframkörper 29 gesetzt ist, der aus Wolfram oder einer Wolframlegierung ausgebildet ist. Der Wolframkörper 29 umfasst einen Teil des zylindrischen Grundkörpers 16 und den Konus 17. 5 shows an alternative example of an electrode 3 , which is designed as a composite electrode. Here, the cylindrical body 16 a copper body 28 on, which is formed of copper or a copper alloy on which a tungsten body 29 is set, which is formed of tungsten or a tungsten alloy. The tungsten body 29 comprises a part of the cylindrical basic body 16 and the cone 17 ,

Am Beispiel der 6 und 7 wird nun der Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erklärt. 6 zeigt ein nach dem Stand der Technik mit einem WIG (Wolfram-Inertgas) Schweißverfahren geschweißtes Werkstück 11. Die entsprechende Schweißnaht 12 ist relativ breit und nicht sehr tief. Die Konvektionsströmung 30 ist mit Pfeilen gekennzeichnet. Diese als Marangoni-Strömung bekannte Konvektionsströmung strömt dabei von innen nach außen. 7 zeigt ein Werkstück 11, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Prozessgas mit einer Aktivgaskomponente und einer nichtabschmelzenden Elektrode geschweißt wurde. Die Schweißnaht 12 ist deutlich tiefer und schmaler, durch das zentrale Auftreffen des durch die hohe Ausströmgeschwindigkeit bei kleiner Schweißöffnung mit relativ hohem Impuls ausgestattete Prozessgaskegel sorgt für eine Umkehr der Konvektionsströmung im Vergleich zu dem Fall in 6. The example of 6 and 7 the effect of the method according to the invention will now be explained. 6 shows a workpiece welded according to the prior art with a TIG (tungsten inert gas) welding process 11 , The corresponding weld 12 is relatively wide and not very deep. The convection flow 30 is marked with arrows. This convection flow known as the Marangoni flow flows from the inside to the outside. 7 shows a workpiece 11 , which was welded by the process according to the invention with a process gas having an active gas component and a non-consumable electrode. The weld 12 is significantly deeper and narrower, due to the central impingement of the process gas cone provided by the high outflow velocity with a small welding orifice with a relatively high impulse, the convection flow is reversed in comparison to the case in FIG 6 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen Apparatus for arc welding
22: Prozessgasdüse Prozessgasdüse
33: Elektrode electrode
44: Gasraum headspace
55: Gaszuleitung gas supply
66: Prozessgas process gas
77: Bereich um die Elektrode Area around the electrode
88th: Schweißöffnung welding opening
99: Schweißstelle weld
1010: Lichtbogen Electric arc
1111: Werkstück workpiece
1212: Schweißnaht Weld
1313: Zusatzmaterial additional material
1414: Elektrischer Anschluss Electrical connection
1515: Spannhülse clamping sleeve
1616: Zylindrischer Grundkörper Cylindrical body
1717: Konus cone
1818: Überstandslänge Projection length
1919: Spitzenfläche tip surface
2020: Kante edge
2121: Durchströmungsrichtung Flow direction
2222: Bereich konstanten Querschnitts Area of constant cross section
2323: Bereich konvergenten Querschnitts Area of convergent cross-section
2424: Bereich divergenten Querschnitts Area of divergent cross section
2525: Bereich des kleinsten Querschnitts Area of the smallest cross section
2626: Kleinster Durchmesser Smallest diameter
2727: Vorstand Board
2828: Kupferkörper copper body
2929: Wolframkörper Wolfram body
3030: Konvektionsströmung convection
3131: Elektrodenspitze electrode tip
DD: Durchmesser der Elektrode Diameter of the electrode

Claims

Method for arc welding at least one workpiece ( 11 ) with a non-consumable electrode ( 3 ), in which the area around the electrode ( 3 ) a process gas ( 6 ), which comprises, in addition to at least one inert gas, a proportion of between 0.05 and 2% by volume [volume%] of at least one of the following gases: carbon dioxide and oxygen.

Method according to Claim 1, in which the electrode ( 3 ) is formed of a material comprising predominantly tungsten.

Method according to one of the preceding claims, in which the electrode ( 3 ) is formed of a material comprising rare earths or their oxides.

Method according to one of the preceding claims, in which the process gas ( 6 ) comprises a proportion of 0.05 to 0.7% by volume of oxygen.

Method according to one of the preceding claims, in which the process gas ( 6 ) comprises a proportion of nitrogen (N ₂ ) of up to 10% by volume.

Method according to one of the preceding claims, in which the process gas ( 6 ) comprises at least one of the following inert gases: - argon; and - helium.

Method according to Claim 1, in which the process gas ( 6 ) consists of 0.11% by volume of carbon dioxide, balance argon, and one of the following proportions: - 20% by volume of helium or - 5% by volume of hydrogen.

Method according to one of the preceding claims, in which the workpiece ( 11 ) is constructed of at least one of the following materials: a) non-alloy steel; b) chromium-nickel steel; c) nickel-based alloys; and d) aluminum alloys.

Method according to Claim 8, in which the workpiece ( 11 ) is constructed of one of the following materials: - chromium-nickel steel and - nickel-based alloy and the process gas ( 6 ) contains a proportion of carbon dioxide of 0.2 to 0.3% by volume.

Contraption ( 1 ) for arc welding with a non-consumable electrode ( 3 ) with a largest diameter (D), with a process gas nozzle ( 2 ), which is the electrode ( 3 ) concentrically surrounds, wherein the process gas nozzle ( 2 ) a welding opening ( 8th ), through which the electrode ( 3 ) from the process gas nozzle ( 2 ) at most 0.25 times the largest diameter of the electrode ( 3 ), wherein the process gas nozzle ( 2 ) a flow direction ( 21 ) towards the welding opening ( 8th ) and in the flow direction ( 21 ) an initially convergent ( 23 ) and then divergent ( 24 ) Cross-section, wherein the diameter ( 26 ) of the process gas nozzle ( 2 ) at the location of the smallest cross-section less than or equal to 1.3 to 1.5 times, preferably less than or equal to 1.4 times, the largest diameter (D) of the electrode ( 3 ).

Contraption ( 1 ) according to claim 10, wherein the electrode ( 3 ) a tapered electrode tip ( 31 ), wherein the cone ( 17 ) downstream in the direction of flow ( 21 ) limiting peak area ( 19 ) is flat.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 or 11, in which the electrode ( 3 ) in a clamping sleeve ( 15 ), from which a protrusion length ( 18 ) of the electrode ( 3 ) in the direction of flow ( 21 protrudes, wherein the electrode ( 3 ) a cylindrical base body ( 16 ) and a tapered electrode tip ( 31 ), wherein the protrusion length ( 18 ) to the end of the cylindrical body ( 16 ) at most 5 times the largest diameter (D) of the electrode ( 3 ) is.

Device according to one of Claims 10 to 12, in which the electrode ( 3 ) is formed of an at least tungsten-containing material.