DE1203893B - Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweissen und Anwendung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweißen und Anwendung dieses Verfahrens Es ist eine Schwierigkeit beim Elektro-Schlacke-Schweißen, auch in der Variante des Kanalschweißens, daß die Werkstückteile nicht nur während des Schweißens, sondern auch beim Abkühlen nach dem Schweißen stark schrumpfen. Da das Maß des Schrumpfens von vielen Faktoren abhängt und deshalb nicht exakt vorherbestimmbar ist, ist ein maßhaltiges Schweißen nach diesem Verfahren bisher kaum möglich.
• Man hat zwar versucht, die Werkstückteile während des Schweißens durch starke angeschweißte Bügel in der gewünschten Lage zueinander zu halten, doch hat sich herausgestellt, daß die starken auftretenden Spannungen damit nicht zu beherrschen sind. Außerdem ist diese Maßnahme mit erheblichen Kosten verknüpft.
• Bei der Variante des Kanalschweißens muß ferner dafür gesorgt werden, daß die abschmelzende Drahtführung in der gewollten Stellung im Schweißspalt während des gesamten Schweißvorganges verbleibt. Bei Änderung der Spaltbreite infolge Schrumpfens stößt dies ebenfalls auf Schwierigkeiten mit den bisher vorgeschlagenen isolierten Drahtstützen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren des Elektro-Schlacke-Schweißens mit abschmelzender Drahtführung werden alle diese Nachteile völlig vermieden. Es besteht darin, daß zum Zuführen des Schweißdrahtes eine abschmelzende Drahtführung von solcher Gestalt verwendet wird, daß sie den überwiegenden Teil des Fugenquerschnittes ausfüllt, daß die Werkstückfianken an der abschmelzenden Drahtführung anliegen und daß die abschmelzende Drahtführung wenigstens in denjenigen Bereichen, in denen eine Berührung mit dem Werkstück oder den die Naht formenden Backen stattfindet oder stattfinden könnte, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist.
• Es ist zweckmäßig, als isolierende Schicht einen keramischen überzug aus einem solchen Material zu verwenden, das beim Abschmelzen der Drahtführung in die flüssige Schlacke aufgenommen wird und dabei die Schweißeigenschaften der Schlacke nicht wesentlich verschlechtert.
• Vorteilhaft ist es, als isolierende Schicht einen beispielsweise durch Spritzen aufgebrachten überzug von Aluminiumoxyd (A1203), Titandioxyd (Ti02) oder Manganoxyd (MnO) oder einen z. B. durch Tauchen hergestellten überzug von erstarrter Schlacke zu benutzen.
• Durch Versuche hat es sich als günstig erwiesen, daß der aufgebrachte überzug aus Aluminiumoxyd zwischen 0,1 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm, dick ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Werkstückteile fest auf die abschmelzende Drahtführung aufzusetzen, ohne daß die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen der abschmelzenden Drahtführung und dem Werkstück besteht. Der eingeleitete Elektro-Schlacke-Schweißprozeß verläuft dabei absolut ruhig und . einwandfrei. Die hochsteigende Schlacke schmilzt dabei mit fortschreitendem Schweißprozeß die Drahtführung und die Schicht aus Aluminiumoxyd ab. Da der Schmelzpunkt des Stahls, aus dem die abschmelzende Drahtführung besteht, erheblich niedriger ist als der Schmelzpunkt des Aluminiumoxydes, so ist die abschmelzende Drahtführung stets etwas kürzer als die isolierende Schicht aus Aluminiumoxyd. Es tritt deshalb der überraschende Effekt ein, daß die dicken, sich an der abschmelzenden Drahtführung bildenden Tropfen trotz der sehr dünnen Aluminiumoxydschicht keine Kurzschlüsse mit den Werkstückteilen bilden, die den Schweißvorgang empfindlich stören und sogar unmöglich machen würden, weil wegen der hohen Kurzschlußströme die Kurzschlußbrücken explosionsartig verdampfen und die Schlacke aus der Fuge herausschleudern würden.
• Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es anzusehen, daß die Schweißgeschwindigkeit dabei gegenüber dem bisher bekannten Vorgehen ganz erheblich zunimmt. Beim Schweißen eines T-Stoßes an 50 mm dicken Blechen wurde beispielsweise mit dem bisher bekannten Kanalschweißen eine Schweißgeschwindigkeit von 0,67 m/h erreicht, wenn als abschmelzende Drahtführung ein Rohr von 15 mm Durchmesser und 600 A Strom benutzt wurden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich nicht nur der Luftspalt zwischen den Blechen erheblich verkleinern, so daß weniger Schweißgut benötigt wird, sondern der Querschnitt der abschmelzenden Drahtführung und :damit das je Zeiteinheit abgeschmolzene Schweißgutgewicht sind ganz bedeutend größer, so daß die Schweißgeschwindigkeit auf 1,5 in/h, also auf weit über das Doppelte, vergrößert wurde.
• Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch darin zu sehen, daß zu jedem Zeitpunkt das noch nicht abgeschmolzene Stück der abschmelzenden Drahtführung zwischen .den Werkstückteilen liegt und auf diese Weise das Schrumpfen völlig verhindert. Während nach dem bisher bekannten Verfahren beispielsweise an T-Stößen Schrumpfungen bis zu 17 mm quer zur Naht gemessen wurden, blieb die Schrumpfung beim Schweißen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei sonst gleichen Verhältnissen unter 1 mm.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Vorteil angewendet werden, um in der Schweißnaht die Legierung des zu schweißenden Werkstoffes dadurch herzustellen, daß die abschmelzende Drahtführung und der zugeführte Schweißdraht aus verschiedenen Legierungen bestehen, derart, daß sich aus dem Mischungsverhältnis beider in der Naht die Zusammensetzung des zu schweißenden Werkstoffes ergibt. Diese Anwendung eröffnet beispielsweise eine ganz neuartige, überraschende und sehr wirtschaftliche Möglichkeit des maschinellen Schweißens von Grauguß.
• Das maschinelle Warmschweißen von Grauguß scheiterte bisher daran, daß als Zusatzmaterial Graugußstäbe verwendet werden mußten, die nicht auf Haspeln aufgespult und von einem Automaten verschweißt werden konnten. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich jedoch zum Schweißen von Grauguß in der Weise anwenden, daß als abschmelzende Drahtführung ein Grauguß mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt und als Schweißdraht ein normaler Kohlenstoffstahl verwendet werden, so daß das Schweißgut einen Kohlenstoffgehalt erhält, welcher der Zusammensetzung des zu schweißenden Graugusses entspricht. Auf das sonst übliche Anwärmen des Werkstückes kann dabei in vielen Fällen verzichtet werden, weil die Schlacke oft genügend Wärme in das Werkstück liefert.
• Die Erfindung soll an Hand von Beispielen näher erläutert werden.
• In A b b. 1 ist ein Querschnitt durch eine Naht gezeichnet, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschweißt wird. 1 und 2 sind die beiden zu verbindenden Werkstückteile, 3 und 4 die beiden die Naht formenden Kupferbacken, die sich in diesem Fall über die ganze Nahtlänge erstrecken. Die beiden Werkstückteile 1 und 2 liegen auf der abschmelzenden Drahtführung 5 auf und sind von dieser durch die Isolierschichten 6 und 7 aus aufgespritztem Aluminiumoxyd getrennt. Der Schweißdraht 8 wird durch das Loch 9 in der abschmelzenden Drahtführung 5 der Schweißstelle zugeführt. A b b. 2 zeigt einen Schnitt durch die Schweißstelle. 1 und 2 sind wieder die beiden Werkstückteile mit der dazwischen eingespannten abschmelzenden Drahtführung 5, in die der Schweißdraht 8 oben ein-und unten austritt. Das Schlackenbad 10 reicht bis an die abschmelzende Drahtführung 5 heran und schmilzt diese mit fortschreitender Aufwärtsbewegung weiter ab. Die Isolierschichten 6 und 7 zwischen der abschmelzenden Drahtführung 5 und den Werkstückteilen 1 und 2 stehen etwas über den unteren Rand der abschmelzenden Drahtführung 5 vor und verhindern dadurch Kurzschlüsse von Tropfen, die sich von der abschmelzenden Drahtführung zu lösen im Begriff sind, mit den Werkstückteilen 1 und 2. 11 ist ein bereits fertiges Nahtstück und 12 das metallische Schmelzbad.
• In A b b. 3 ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem T-Stoß zu sehen. Die Ziffern haben dieselbe Bedeutung wie in der A b b. 1.
• Schließlich zeigt A b b. 4 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Kreuzstoß. 13 bis 16 sind die vier zu verbindenden Bleche, 17 bis 20 die die Naht formenden Kupferstücke. Die Bleche 13 bis 16 liegen an der abschmelzenden Drahtführung 5, die in .diesem Fall ringsum von der aus Aluminiumoxyd bestehenden Isolierschicht 21 umgeben ist. Der Schweißdraht 8 wird durch das Loch 9 in der abschmelzenden Drahtführung 5 vorgeschoben.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweißen mit abschmelzender Drahtführung, besonders in der Variante des Kanalschweißens, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zum Zuführen des Schweißdrahtes zur Schweißstelle eine abschmelzende Drahtführung von solcher Gestalt verwendet wird, daß sie den überwiegenden Teil des Fugenquerschnittes ausfüllt, daß die Werkstückflanken an der abschmelzenden Drahtführung anliegen und daß die abschmelzende Drahtführung wenigstens in denjenigen Bereichen, in denen eine Berührung mit dem Werkstück oder den die Naht formenden Backen stattfindet oder stattfinden könnte, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Schicht ein keramischer Überzug aus einem solchen Material dient, das beim Abschmelzen der Drahtführung in die flüssige Schlacke aufgenommen wird und dabei die Schweißeigenschaften der Schlacke nicht wesentlich verschlechtert.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Schicht ein beispielsweise durch Spritzen aufgebrachter Überzug von Aluminiumoxyd (A120,), Titandioxyd (TiO2) oder Manganoxyd (MnO) oder ein z. B. durch Tauchen hergestellter Überzug von erstarrter Schlacke dient.
4. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebrachte Überzug aus Aluminiumoxyd 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm dick ist.
5. 5. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schweißen von Grauguß die abschmelzende Drahtführung aus einem Grauguß mit erhöhtem . Kohlenstoffgehalt besteht und als Schweißdraht ein Draht aus einem normalen Kohlenstoffstahl verwendet wird, so daß das Schweißgut einen Kohlenstoffgehalt enthält, welcher der Zusammen-Setzung des zu schweißenden Graugusses entspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Schmelzschweißung, 1930, S.183 bis 187.