DE2019318C - Verfahren zum Elektroschlackeschwei ßen und aufschweißen von Metallen - Google Patents

Description

schweißung abschmelzende Elemente angeordnet

werden, welche von den Schweiß- oder Aufschweiß-

«5 teilen und von den Elektroden elektrisch isoliert Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektro- werden.

schlackeschweißung und -aufschweißung von Me- Es empfiehlt sich, als elektrisch leitende Elemente

tallen. Metallplatten zu verwenden.

Bekanntlich besteht das Verfahren zur Elektro- Da die elektrische Leitfähigkeit der Metallplatten

schlackeschweißung odei -aufschweißung darin, daß 30 um mehrere Größenordnungen über der elektrischen zwischen den zu verschweißenden oder aufzuschwei- Leitfähigkeit der Schlacke liegt, so übersteigt das ßenden Teilen aus Metall ein Schlackenbad erzeugt Leitvermögen der Kette Elektrode-Stirnfläche des wird, in welches die unteren Enden der Elektroden Schweißteils das Leitvermögen der Kette Elektrodederart eingetaucht werden, daß beim Durchfließen Metallbad. Der hauptsächliche Teil des Schweißdes Stroms durch das Schlackenbad in diesem Wärme 35 stromes fließt deshalb in Richtung der Stirnflächen entwickelt wird, die zum Schmelzen der Elektroden der Schweißteile, nicht aber in Richtung des Metall- und Stirnflächen von Schweiß- bzw. Aufschweißtei- bades, wie dies bei den bekannten Elektroschlackelen erforderlich ist. schweißverfahren der Fall ist. Nach Erreichen der

Als Schweißelektroden wird meistens Draht, der Metallplatten zerfließt der Schweißstrom an diesen dem Schlackenbad über ein schmelzbares oder nicht- 40 ebenfalls dank ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit, schmelzbares Mundstück zugeführt wird, oder aber Daher erzeugt der Schweißstrom im Spalt zwischen Schweißstäbe oder Platten mit großem Querschnitt den Platten und den Stirnflächen der Schweiß- oder verwendet, wobei die Elektroden in bezug auf die Aufschweißteile ein gleichförmiges elektrisches Feld, Stirnflächen der Schweiß- bzw. Aufschweißteile sym- wodurch ein gleichmäßiges Abschmelzen der Stirnmetrisch angeordnet werden. 45 flächen erreicht wird.

Es ist bekannt, daß bei den zur Zeit bekannten Außerdem stellen die Platten einen kalten Zusatz

Verfahren der Elektroschlackeschweißung- oder -auf- _ZUm Schweißbad dar, welcher beim Schmelzen der schweißung die Schweißgeschwindigkeit höchstens Elektrode und Abschmelzen der zu verbindenden 0,5 bis 1 m/h beträgt, weshalb die Schweißverbin- Teile aus Metall gebildet wird, was zur Temperaturdung im Metall eine lange Zeit unter Einwirkung 50 Senkung dieses Bades, zur Verringerung seiner Tiefe hoher Temperatur und zwar über 900° C steht. und Änderung der Form beiträgt. Dies ermöglicht,

Bei dieser Temperatur bildet sich im Nahtwerk- die Schweißgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne ein stoff oder in der aufgeschweißten Schicht sowie auch Auftreten von Kristallisationsrissen in der Naht selbst in der nahtnahen Zone ein grobkristallines Gefüge, oder in der Auftragsschicht zu befürchten, wodurch die Schweißverbindung unzureichende me- 55 Alles in allem erlaubt es diese Erfindung, die chanische Eigenschaften, d.h. niedrige Viskosität Produktivität des Prozesses zu steigern und die und Plastizität besitzt. Qualität der Schweißverbindung zu verbessern.

Diese unerwünschte Erscheinung könnte auf dem Im weiteren werden Ausführungsbeispiele der ErWege der Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit findung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen einüberwunden werden. Jedoch ist die Schweißge- 60 gehend beschrieben; in diesen zeigt schwindigkeit durch Entstehung von Kristallisation- Fig. 1 schematisch die Anordnung der Elektroden

rissen in der Naht selbst oder in der Auftragsschicht und der elektrisch leitenden Elemente im Schlackenbeschränkt, bad bei der Schweißung von Metallteilen (Draufsicht),

Um der Schweißverbindung die vorbestimmten Fig. 2 einen Schnitt nach H-II der Fig. 1,

Eigenschaften zu verleihen, wird sie in einer Reihe 65 F i g. 3 die Anordnung der Elektroden und der von Fällen einer Behandlung bei hoher Temperatur elektrisch leitenden Elemente im Schlackenbad bei (Normalisierung) ausgesetzt. der Aufschweißung eines Teils von Metall (Drauf-

Außerdem besteht ein stabiles Temperaturfeld bei sieht,

F i g. 4 einen Schnitt nach IV-IV der F i g. 3,
Fig. 5 das Schema der Stromverteilung im

Schlackenbad mit Hilfe von elektrisch leitenden Elementen.

Vor Beginn des Schweißprozesses werden im oberen Teil der Stirnflächen 1 (F i g. 1 und 2) der zu verschweißenden Teile 2 aus Metall dielektrische Zwischenlagen 3 insbesondere durch Ankleben derselben mittels flüssigen Wasserglases befestigt.

An diese Zwischenlagen werden auf ähnliche Weise mit ihrer einen Seite bei der Prozeßführung abschmelzbare elektrisch leitende Elemente 4 so befestigt, daß sie parallel zu den Stirnflächen 1 der Schweißteile 2 und längs ihrer gesamten Höhe angeordnet sind. Zweckmäßigerweise werden als »5 elektrisch leitende Elemente 4 3 bis 8 mm dicke Platten aus Metall oder Legierungen verwendet.

An der anderen Seite der elektrisch leitenden Elemente 4 werden ebenfalls dielektrische Zwischenlagen 5 befestigt. Alsdann werden zwischen den be- ao nachhalten dielektrischen Zwischenlagen 4 Elektroden 6 angeordnet. Als solche können ein durch ein schmelzbares oder ein nichtschmelzbares Mundstück 7 zugeführter Draht, wie dies aus F i g. 1 und 2 hervorgeht, oder Stäbe oder auch Platten dienen. Es ist erforderlich, daß sich die Elektroden 6 bezüglich der benachbarten dielektrischen Zwischenlagen 5 verschieben können.

Auf diese Weise sind die elektrisch leitenden Plattenelemente 4 von den Schweißteilen 2 und von den Elektroden 6 elektrisch isoliert.

Weiterhin wird der Raum zwischen den Schweißteilen 2 von den Seiten und vom Boden her von einem gekühlten Mantel 8 umgeben, der insbesondere aus Kupfer besteht.

In diesem Mantel 8 wird ein Schlackenbad 9 gemäß F i g. 2 entweder durch Eingießen der geschmolzenen Schlacke oder durch Schmelzen eines Flußmittels erzeugt.

Die Tiefe des Schlackenbades 9 soll so gehalten werden, daß in dieses die unteren Enden der Elektroden 6 und der Elemente 4 eingetaucht sind. Elektroden 6 und Schweißteile 2 werden an den elektrischen Stromkreis angeschlossen.

Für die Prozeßführung beim Aufschweißen einer metallischen Schicht auf das TeU 10 (Fig.3 und 4) aus Metall wird ein anders gestalteter gekühlter Mantel 11 verwendet, welcher den Raum von der Stixnfläche, den Seiten und dem Boden des Teds 10 her abgrenzt. .

Die dielektrischen Zwischenlagen 3 und 5 sowie die Elektroden 6 werden auf die bereits bekannte Weise angeordnet, wobei die Elemente 4 nur auf der Seite der Stirnfläche des Aufschweißteils 10 aus Metall angebracht werden.

Der Prozeß läuft in den beiden Fällen wie vorstehend angegeben ab. Unter Einwirkung der Schlackenbadwärme erfolgt ein gleichzeitiges Abschmelzen der Elektroden 6 und Elemente 4. Diese Elemente dienen gleichsam als Zusatz zum Metallbad. Wenn deshalb diese aus verschiedenen Metallen und Legierungen hergestellt werden, so kann man eine Schweißnaht oder eine Auftragsschicht mit praktisch beliebiger vorbestimmter Zusammensetzung erhalten.

Der von den Elektroden 6 über das Schlackenbad 9 den Elementen 4 zugeführte Strom zerfließt an diesen und verteilt sich gleichmäßig im Spalt zwischen ihnen und den Schweißteilen, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Hierbei erfolgt eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Schlackenbad, besonders aber an den Stirnflächen der zu verschweißenden Teile, wodurch deren gleichmäßiges Abschmelzen begünstigt wird.

Die industrielle Erprobung der vorgeschlagenen Technologie zeigte, daß die Schweiß- bzw. Aufschweißgeschwindigkeit bis zu 5 m/h bei der Nahtdicke 500 mm betrug und dabei keine Durchbrüche festgestellt werden konnten. Es kam nicht zum Durchbrennen sogar bei der Schweißung von 35 bis 40 mm dicken Metallblechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

der Elektroschlackeschweißung oder -aufschweißung Patentansprüche: nur bei beträchtlicher Durchschweißung des an der Naht oder der Auftragsschicht angrenzenden Metalls.

1. Verfahren zur Elektroschlackeschweißung Beim Schweißen führt dies zu einer bedeutenden und -aufschweißung von Metallen, bei dem zwi- 5 Aufschmelzung (Durchschweißung) der Stirnflachen sehen den Schweiß- oder Aufschweißteilen ein der Schweißteile. In Verbindung damit erlauben es Schlackenbad erzeugt und in dieses die unteren die bekannten ElektroschJacke-Schweißverfahren, Enden der Elektroden eingetaucht werden, d a - Teile des Metalls mit begrenzter Dicke und zwischen duichgekennzeichnet.daßim Schlacken- höchstens 80 und 100 mm zusammenzuschweißen, bad (9) zwischen den zu verschweißenden oder io Zweck der Erfindung ist die Behebung der voreraufzuschweißenden Teilen (2 bzw. 10) aus wähnten Nachteile der bekannten Verfahren der Metall und den Elektroden (6) parallel zu den zu Elektroschlackeschweißung und -aufschweißung, verschweißenden oder aufzuschweißenden Stirn- Die Aufgabe der Erfindung sieht vor, ein verbes-

flächen (1) der Teile (2 bzw. 10) elektrisch sertes Verfahren zur Elektroschlackeschweißung und leitende, während der Schweißung oder Auf- 15 -aufschweißung von Metallen zu entwickeln, welches schweißung abschmelzende Elemente (4) angeord- die Schweißgeschwindigkeit durch Neuverteilung der net werden, die von den Schweiß- oder Auf- Temperatur im Schlackenbad erheblich erhöhen läßt schweißteilen (2 bzw. 10) und von den Elektroden Diese Aufgabe wird daduch gelöst, daß im Schlak-

(6) elektrisch isoliert werden. kenbad zwischen den zu verschweißenden und aufzu

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 schweißenden Teilen von Metall und den Elektroden kennzeichnet, daß als elektrisch leitende Elemente parallel zu den Stirnflächen dieser Teile elektrisch (4) metallische Platten verwendet werden. leitende und während der Schweißung oder der Auf