DE19725437C2

DE19725437C2 - Bath safety during arc welding

Info

Publication number: DE19725437C2
Application number: DE1997125437
Authority: DE
Inventors: Thomas Schebesta; Hendrick Butthoff; Bernd Grunewald
Original assignee: Itw E V
Current assignee: SCHWEISSTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT HALLE
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: DE19725437A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Badsicherung beim Lichtbogenschweißen zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Metallstücken, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der durch einen Träger unter der Schweißfuge an den Metallstücken lösbar befestigt ist.The invention relates to a bath fuse during arc welding to cover a weld gap between each other welding metal pieces, consisting of a ceramic Material that is attached to the Metal pieces is releasably attached.

Aus der DE 41 20 177 C1 ist ein mehrfach verwendbares Unterlagenband für Schweißtechnik bekannt, bestehend aus einem flexiblen Fadengebilde aus organischen Fasern mit einer leicht schmelzbaren Formierungsschicht und einer schwerer schmelzbaren Formierungsschicht. Um die Trennung der beiden Schichten beim Schweißen zu verhindern, sind diese zu einer zweilagigen einheitlichen Gewebestruktur in Form eines flachen Bandes verbunden. Dieses Unterband ist technologisch schwer herzustellen, da die Formierungsschichten Fasern sind, die durch Fäden zu einer Gewebestruktur verbunden sind. Weiterhin ist die flexible Gewebestruktur nicht geeignet, um zwei miteinander zu verschweißende Metallstücke an der Schweißfuge zu unterlegen. Um das zu ermöglichen, ist die Gewebestruktur auf eine Unterlage geklebt, wobei die Klebefläche der Unterlage mit der Gewebestruktur verbunden ist und gleichzeitig als Klebefläche an den beiden Metallstücken zum Überbrücken der Schweißfuge dient. Die DE-OS 29 20 650 zeigt ein Badsicherungselement, das unter zwei stumpf miteinander zu verschweißende Metallstücke im Verbindungsstoß unterlegt wird. Das Badsicherungselement ist aus einem festen Formwerkstoff gebildet, das dem Schweißnahtverlauf entsprechend geformt ist. Der Formwerkstoff besteht aus einem Gemisch mit überwiegenden Anteilen an Quarzsand, Anteilen an Schweißpulver, die jedoch geringer als die Quarzsandanteile sind, und Anteilen an Wasserglas als Bindemittel, die wiederum geringer als die Schweißpulveranteile sind, wobei dieses Gemisch durch Begasung mittels Kohlendioxyd zu dem ausgehärteten Formwerkstoff ausgebildet ist. Der Formwerkstoff ist in einem metallischen Trägerteil angeordnet, das den Formwerkstoff an der Unterseite der zu verschweißenden Werkstücke hält und die Schweißfuge mit dem Formwerkstoff überdeckt. Dieses Badsicherungselement hat den Nachteil, dass es nur einmal einsetzbar ist. Das Trägerteil wird nicht wiederverwendet, da sich der Formwerkstoff nur mit hohem Aufwand aus dem Trägerteil entfernen läßt. In der Zeitschrift - der praktiker -, Heft 7/95 Seite 330-332, ist die Verwendung keramischer Badsicherungen beim Lichtbogenschweißen beschrieben. Die keramischen Badsicherungen sind in unterschiedlichen Formen erhältlich. Für das Anbringen am Werkstück haben sich U- oder T-förmige Metallprofile bewährt, die mit Haftmagneten befestigt werden und die die keramische Badsicherung in der gewünschten Lage halten. Die Keramik kann aus Mischungen von Mineralien, wie Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, TiO₂ bestehen, die in der Zusammensetzung der von Schweißpulvern nahekommen. Sie ergeben beim Schweißen eine glasartige Schlacke, durch die die Nahtunterseite geformt wird. Die vom Schweißkörper abhängige Form der Badsicherung wird durch Zusammensetzen einzelner Keramikstücke gebildet. Sie werden mit Magneten, mit Keilen und Fixierblechen unter der Fuge an den zu verschweißenden Teilen befestigt. Nachteilig ist, dass die Keramikstücke aufschmelzen und nur für einen Schweißvorgang einsetzbar sind. Weiterhin ist es zeitlich sehr aufwendig, wenn mit den einzelnen Keramikstücken die Fuge ihrem Verlauf nach stückweise abgedeckt werden muß. Dies muß dazu noch sehr sorgfältig geschehen, damit sich die Nahtunterseite ordnungsgemäß ausbilden kann und nicht streifig überhöht ist. Weiterhin ist bekannt, bei den Badsicherungen lose oder gebunden mineralische Granulate einzusetzen, wobei durch die Lichtbogenwärme ein Teil des Pulvers geschmolzen wird. Als Unterlage dient ein Preßluftschlauch oder ein Kupferband mit Nut, die die Pulverschicht unter der Fuge halten. Die Pulverschicht muß so hoch sein, dass sie beim Schweißen nicht durchgeschmolzen wird. Bei der Verwendung des genutzten Kupferbandes tritt der zusätzliche Nachteil auf, dass das Kupferband mit definiertem Druck angelegt werden muß und sich das Volumen der Pulverschüttung beim Schweißen je nach eingebrachter Wärme mehr oder weniger ändert, so dass erhebliche Schwankungen in der Nahtüberhöhung auftreten. Die DE 196 09 759 C1 betrifft ein Badsicherungsband zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Bauteilen, mit mehreren in Bandlängsrichtung hintereinander angeordneten Keramikkörpern, die mit einem verformbaren Träger zusammengehalten werden. Der Träger ist ein metallisches Federband, an dessen Längsrändern Dichtleisten aus einem hitzebeständigen Silikon- oder Fluorkautschuk angeordnet sind, die sich beidseits des Schweißfugenspaltes auf den Bauteilen abstützen. Die Keramikkörper sind in dem zwischen Federband und den Dichtleisten gebildeten Raum gehalten. Nachteilig hierbei ist, dass das Badsicherungsband nur mit hohem technischen und manuellen Aufwand herstellbar und mit den Keramikkörpern nicht wiederverwendbar ist. Die DE 36 10 338 A1 zeigt einen plattenförmigen Katalysator zur Verminderung der Stickoxide in in Rauchgasen, der aus einem Träger, einer auf dem Träger aufgebrachten Zwischenschicht und einer auf der Zwischenschicht aufgebrachten titanoxidhaltigen Katalysatormasse besteht. Als Zwischenschicht wird eine Keramikmasse verwendet, die durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen auf den Träger aufgebracht ist. Die DE 40 40 975 verweist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblockes aus einer Metalllegierung, bei dem eine jede Zylinderlaufbahn mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen ist. Die harte Verschleißschicht besteht aus CrWO Carbiden, die in Pulverform im Flammspritzverfahren thermisch aufgespritzt werden.DE 41 20 177 C1 discloses a reusable belt for welding technology which can be used multiple times, consisting of a flexible thread structure made of organic fibers with an easily meltable formation layer and a more difficult to melt formation layer. To prevent the two layers from separating during welding, they are connected to form a two-layer, uniform fabric structure in the form of a flat band. This lower band is technologically difficult to manufacture because the formation layers are fibers which are connected by threads to form a fabric structure. Furthermore, the flexible fabric structure is not suitable for supporting two pieces of metal to be welded together on the weld joint. To make this possible, the fabric structure is glued to a base, the adhesive surface of the base being connected to the fabric structure and at the same time serving as an adhesive surface on the two metal pieces for bridging the weld joint. DE-OS 29 20 650 shows a bathroom safety element which is underlaid under two pieces of metal to be butt welded together in the connecting joint. The bath safety element is formed from a solid molded material which is shaped in accordance with the course of the weld seam. The molding material consists of a mixture with predominant proportions of quartz sand, proportions of welding powder, which are, however, less than the quartz sand proportions, and proportions of water glass as a binder, which in turn are less than the welding powder proportions, this mixture by fumigation with carbon dioxide to form the hardened molding material is trained. The molding material is arranged in a metallic carrier part which holds the molding material on the underside of the workpieces to be welded and covers the weld joint with the molding material. This bathroom safety element has the disadvantage that it can only be used once. The carrier part is not reused because the molding material can only be removed from the carrier part with great effort. The magazine - der Praktiker -, issue 7/95, pages 330-332, describes the use of ceramic bathroom fuses for arc welding. The ceramic bathroom fuses are available in different shapes. U-shaped or T-shaped metal profiles, which are attached with holding magnets and which hold the ceramic bath safety device in the desired position, have proven themselves for attachment to the workpiece. The ceramic can consist of mixtures of minerals, such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Fe ₂ O ₃ , TiO ₂ , which are similar in composition to those of welding powders. When welding, they produce a glass-like slag, through which the underside of the seam is formed. The shape of the bath lock, which is dependent on the welding body, is formed by assembling individual ceramic pieces. They are attached to the parts to be welded with magnets, wedges and fixing plates under the joint. The disadvantage is that the ceramic pieces melt and can only be used for one welding process. Furthermore, it is very time-consuming if the course of the joint must be covered piece by piece with the individual ceramic pieces. This must be done very carefully so that the underside of the seam can form properly and is not raised too high in stripes. It is also known to use loose or bound mineral granules in the bath fuses, part of the powder being melted by the heat of the arc. A compressed air hose or a copper tape with a groove, which hold the powder layer under the joint, serves as a base. The powder layer must be so high that it is not melted during welding. When using the copper tape used, there is the additional disadvantage that the copper tape must be applied with a defined pressure and the volume of the powder bed changes more or less during welding depending on the heat introduced, so that considerable fluctuations in the seam elevation occur. DE 196 09 759 C1 relates to a bath safety tape for covering a weld gap between components to be welded together, with a plurality of ceramic bodies arranged one behind the other in the longitudinal direction of the tape and held together with a deformable carrier. The carrier is a metallic spring band, on the longitudinal edges of which sealing strips made of a heat-resistant silicone or fluororubber are arranged, which are supported on both sides of the weld gap on the components. The ceramic bodies are held in the space formed between the spring band and the sealing strips. The disadvantage here is that the bathroom security tape can only be produced with great technical and manual effort and cannot be reused with the ceramic bodies. DE 36 10 338 A1 shows a plate-shaped catalyst for reducing the nitrogen oxides in flue gases, which consists of a support, an intermediate layer applied to the support and a titanium oxide-containing catalyst composition applied to the intermediate layer. A ceramic mass is used as the intermediate layer, which is applied to the carrier by flame spraying or plasma spraying. DE 40 40 975 refers to a method for producing a cylinder block from a metal alloy, in which each cylinder liner is provided with a wear-resistant coating. The hard wear layer consists of CrWO carbides, which are thermally sprayed on in powder form using the flame spray process.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Badsicherung beim Lichtbogenschweißen zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Metallstücken, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der durch einen Träger unter der Schweißfuge an den Metallstücken lösbar befestigt ist, zu entwickeln, wobei die Badsicherung mehrfach einsetzbar, technisch mit verringertem Aufwand herstellbar und dem Fugenverlauf leicht anpassbar ist.The object of the invention is to provide a bathroom fuse Arc welding to cover a welding gap between pieces of metal to be welded together, consisting of a ceramic material which is made by a Brackets releasably attached to the metal pieces under the weld joint is to develop, whereby the bathroom fuse can be used multiple times, technically producible with less effort and that Joint course is easily adjustable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Träger mit einer thermisch gespritzten Schicht aus dem keramischen Werkstoff einen Schichtverbund bildet, und der Träger mit seiner Schicht entsprechend dem Schweißfugenverlauf und der geforderten Schweißwurzelausbildung geformt ist. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 im einzelnen angegeben. According to the invention the object is achieved in that the carrier with a thermally sprayed layer of ceramic Material forms a layer composite, and the carrier with it Layer according to the course of the weld and the required welding root formation is formed. Appropriate Developments of the invention are in the subclaims 2 to 4 in individual specified.

Die thermisch gespritzte keramische Werkstoffschicht verhindert thermische und chemische Auswirkungen des Schweißbades und des Lichtbogens auf den metallischen Träger. Sie verhindert ein Anschmelzen des Trägers und damit eine Wechselwirkung zwischen Schweißbad und Träger. Durch Dicke, Werkstoffzusammensetzung und Struktur der Schichtverbindung mit dem Trägermaterial und - dicke ist die Wärmeleitfähigkeit der Badsicherung regulierbar und damit die Festigkeit der Schweißnaht und die Schlackebildung beeinflußbar. Die thermisch gespritzte Schicht ist thermofest und antiadhäsiv gegenüber der Schweißschmelze, so dass die Badsicherung wiederholt einsetzbar ist. Die Schicht ist kostensparend herstellbar. Nach mehreren Schweißeinsätzen sind die Verschließ aufweisenden Badsicherungen nach Abstrahlen der verbrauchten Schicht durch Neubeschichtung des Trägers wieder einsetzbar.The thermally sprayed ceramic material layer prevents thermal and chemical effects of the weld pool and of the arc on the metallic support. It prevents one Melting of the support and thus an interaction between Sweat pool and carrier. By thickness, material composition and structure of the layer connection with the carrier material and The thermal conductivity of the bathroom fuse is adjustable and thick thus the strength of the weld seam and the formation of slag influenceable. The thermally sprayed layer is thermo-resistant and anti-adhesive to the sweat, so the Bathroom fuse can be used repeatedly. The layer is Can be manufactured economically. After several welding operations the bathroom fuses with closures after blasting the used layer by re-coating the carrier applicable.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnungen zeigen:The invention is based on a Embodiment explained in more detail. The Associated Drawings show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei stumpf miteinander verschweißte Metallstücke mit Badsicherung und Fig. 1 shows a cross section through two butt welded metal pieces with bath safety device and

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung eines Badsicherungselementes. Fig. 2 shows a cross section through a schematic representation of a bathroom security element.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Badsicherung 1 ist unter einer Schweißfuge 2, die durch zwei zu verschweißende Metallstücke 3, 4 gebildet wird, angeordnet, so dass ein Hindurchfließen der Schweißschmelze 5 durch die Schweißfuge 2 verhindert wird. Durch die Dichtheit der Badsicherung 1 wird eine unebene und Verschlackung aufweisende Schweißwurzelausbildung ausgeschlossen. Fig. 2 verdeutlicht die thermisch aufgespritzte Schicht 6 auf einen metallischen Träger 7 der Badsicherung 1. Die Schicht 6 bildet einen festen Schichtverbund mit dem Träger 7. Durch das thermische Spritzen, beispielsweise Plasmaspritzen kann die Schicht 6 in unterschiedlicher Dicke, in unterschiedlicher keramischer Werkstoffzusammensetzung sowie in unterschiedlichen Strukturen aufgebracht werden. Die Schicht 6 kann aus mehreren qualitativ unterschiedlichen und in der Dicke gleichen oder verschiedenen Einzelschichten gebildet werden. Die Schicht 6 nimmt beim thermischen Spritzen, die Form der Oberfläche des Trägers 7 an. Der keramische Werkstoff besteht vorzugsweise aus Metalloxiden, wie Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃ mit und ohne Anteilen von MgO, Y₂O₃, CaO, TiO₂, SiO₂ und Gemischen dieser Werkstoffe. Der Träger 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer, Eisen, Aluminium oder deren Legierungen. Die Form und Gestalt des Trägers 7 richtet sich nach der Schweißaufgabe, dem zu verwendeten Haltesystem und verläuft in Längsrichtung entsprechend der Schweißfuge 2, wobei die Badsicherung 1 aus einem oder mehreren aneinandergereihten Badsicherungselementen besteht. Die Radsicherung 1 verändert sich bei mehrmaliger Überschweißung durch Schlackebildung und/oder Abschmelzungen nur um Zehntelmillimeter. Damit sind ein mehrmaliger Einsatz und eine Neubeschichtung der Badsicherung 1 gewährleistet. As shown in FIG. 1, the bath safety device 1 is arranged under a weld joint 2 , which is formed by two metal pieces 3 , 4 to be welded, so that the weld melt 5 is prevented from flowing through the weld joint 2 . Due to the tightness of the bath safety device 1 , an uneven formation of weld roots with slagging is excluded. FIG. 2 illustrates the thermally sprayed-on layer 6 on a metallic carrier 7 of the bath safety device 1 . The layer 6 forms a firm layer composite with the carrier 7 . By thermal spraying, for example plasma spraying, layer 6 can be applied in different thicknesses, in different ceramic material compositions and in different structures. The layer 6 can be formed from several individual layers which are qualitatively different and have the same or different thickness. During thermal spraying, the layer 6 takes on the shape of the surface of the carrier 7 . The ceramic material preferably consists of metal oxides such as Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , Cr ₂ O ₃ with and without proportions of MgO, Y ₂ O ₃ , CaO, TiO ₂ , SiO ₂ and mixtures of these materials. The carrier 7 is preferably made of copper, iron, aluminum or their alloys. The shape and shape of the carrier 7 depends on the welding task, the holding system to be used and runs in the longitudinal direction corresponding to the weld joint 2 , the bath safety device 1 consisting of one or more bathroom safety elements arranged in a row. The wheel lock 1 only changes by tenths of a millimeter in the event of repeated overwelding due to slag formation and / or melting. This ensures repeated use and re-coating of the bathroom fuse 1 .

List of the reference symbols used

11

Badsicherung
Bathroom fuse

22nd

Schweißfuge
Weld joint

33rd

, ,

44

Metallstück
Piece of metal

55

Schweißschmelze
Meltdown

66

Schicht
layer

77

Träger
carrier

Claims

1. Bath safety during arc welding to cover a welding gap between metal pieces to be welded to one another, consisting of a ceramic material which is releasably attached to the metal pieces by a carrier under the welding joint, characterized in that the carrier ( 7 ) with a thermally sprayed layer ( 6 ) forms a layer composite from the ceramic material, and the carrier ( 7 ) with its layer ( 6 ) is shaped in accordance with the course of the weld joint and the required formation of the weld root.

2. Bath safety device according to claim 1, characterized in that the bath safety device ( 1 ) is formed in one piece in accordance with the course of the weld joint.

3. Bath safety device according to claim 1, characterized in that the layer ( 6 ) consists of a plurality of individual layers of different ceramic material compositions with different thicknesses and different material structures arranged one above the other and forming a layer composite.

4. bathroom fuse according to claim 1 and 3, characterized in that the individual layers have the same thickness.