DE2909592A1 - PROCESS FOR WELDING SILICON STEELS, IN PARTICULAR BORON-BASED SILICON STEELS - Google Patents
PROCESS FOR WELDING SILICON STEELS, IN PARTICULAR BORON-BASED SILICON STEELSInfo
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Description
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K. SCHUMANNK. SCHUMANN
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Allegheny Ludlum Industries, Inc.
Pittsburgh, Pa. (V.St.A.)Allegheny Ludlum Industries, Inc.
Pittsburgh, Pa. (V.St.A.)
Verfahren zum Verschweißen von Siliciumstählen, insbesondere von borhaltigen SiliciumstahlenProcess for welding silicon steels, in particular of boron-containing silicon steels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften von geschweißtem Siliciumstahl und insbesondere von borhaltigem Siliciumstahl.The invention relates to a method for improving the mechanical properties of welded silicon steel and especially of silicon steel containing boron.
Da die während des Verschweißens von borhaltigen Silieiumstählen entwickelte Wärme sehr häufig den Stahl in den von der Schweißwärme beaufschlagten Bereichen versprödet, besteht ein Bedürfnis nach Maßnahmen zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften des Metallwerlcstoffes in den von der Schweißwärme betroffenen Bereichen. Man hat versucht, durch sich an den Schweißvorgang anschließende Wärmebehandlungen Verbesserungen zu erreichen, aber diese Versuche führten zu Warmverwerfungen und Schweißrissen. Since the heat developed during the welding of boron-containing silicon steels very often penetrates the steel areas exposed to welding heat become brittle, there is a need for measures to improve the mechanical properties of the Metallwerlcstoffes in the areas affected by the heat of welding. Attempts have been made to improve by post-welding heat treatments, but these attempts have resulted in hot warping and weld cracks.
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TELEKOPIERERTELECOPER
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die mechanischen Werkstoffeigenschaften im von der Schweißwärme betroffenen Bereich verbessert werden können. Der von der Schweißwärme betroffene Bereich wird (erfindungsgemäß) einer Wärmebehandlung unterworfen, wobei die verschweißten Stahlabschnitte so fixiert sind, daß sie sich nicht bewegen können- Durch dieses Festklemmen der verschweißten Werkstoffabschnitte erreicht die Erfindung eine Verbesserung der machanischen Eigenschaften, ohne daß die Warmverwerfungen und Schweißrisse auftreten, welche für frühere Wärmebehandlungsmaßnahmen im Anschluß an das Schweißen charakteristisch waren.The invention is therefore based on the object of a method to create, with the help of which the mechanical material properties in the affected by the welding heat Area can be improved. The area affected by the welding heat is subjected to a heat treatment (according to the invention) subject, with the welded steel sections fixed so that they do not move The invention achieves an improvement through this clamping of the welded material sections the mechanical properties without the hot warping and weld cracks occurring, which are necessary for previous heat treatment measures were characteristic following welding.
Die Erfindung hat somit die Aufgabe gelöst, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die mechanischen Eigenschaften von geschweißtem Siliciumstahl verbesserbar sind.The invention has thus achieved the object of creating a method with the aid of which the mechanical properties of welded silicon steel can be improved.
Erfindungsgemäß werden zwei Werkstücke aus Siliciumstahl miteinander verschweißt und wird der von der Schweißwärme betroffene Bereich einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Wärmebehandlung erfolgt an den fixierten Werkstücken, um deren Bewegung zu verhindern oder zu begrenzen. Durch das Wärmebehandeln im festgehaltenen Zustand ist eine Maßnahme geschaffen worden, mit deren Hilfe die mechanischen Eigenschaften (von Siliciumstählen) in den von der Schweißwärme betroffenen Bereichen verbessert werden kann, ohne daß es zu Warmverwerfungen und Warmrissen kommt. In den meisten Fällen genügt es, die Werkstücke mit einer solchen Spannvorrichtung oder Halterungseinrichtung einzuspannen, wie sie zum Halten der Werkstücke während des Schweißens benutzt werden. Geschweißt wird üblicherweise mit Hilfe des elektrischen Bogenschweißens. Typische Formen elektrischer Bogenschweißungen sind das Gas-Wolfram-Bogenschweißen, das Gas-Metall-BogenschweißenAccording to the invention, two workpieces made of silicon steel are welded to one another and are affected by the heat of welding affected area subjected to heat treatment. The heat treatment is carried out on the fixed Work pieces to prevent or limit their movement. By heat treating in the held State a measure has been created with the help of which the mechanical properties (of silicon steels) in those affected by the heat of welding Areas can be improved without hot warping and hot cracks occurring. In most In cases it is sufficient to clamp the workpieces with such a clamping device or holding device, how they are used to hold the workpieces during welding. Welding is usually done with the help of electric arc welding. These are typical forms of electrical arc welding Gas-tungsten arc welding, gas-metal arc welding
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und das Unterpulver-Schweißen- Die "beim Gas-Wolfram-Bogenschweißen benutzte nicht-verzehrbare Elektrode kann als Wärmequelle über die Schweißung geführt werden. Ein Bogen würde sich zwischen der Elektrode und den verschweißten Stahlwerkstücken ausbilden. Wahlweise kann auch ein Schweißbrenner, wie ein Sauerstoff-Acetylen-Sauerstoffbrenner benutzt werden.and submerged-arc welding - die "in gas-tungsten arc welding used non-consumable electrode can be passed over the weld as a heat source. An arc would form between the electrode and the welded steel workpieces. Optionally can also a welding torch, such as an oxygen-acetylene-oxygen torch to be used.
Die Wärmebehandlung erfolgt bei einer-ausreichend niedrigen Temperatur, um eine zusätzliche Kornvergröberung in dem von der Schweißzone betroffenen Bereich der Schweiße zu vermeiden. Genaue Temperaturen können nicht genannt werden, weil die Temperaturen von der Zusammensetzung des Stahls und auch von der Erhitzungsdauer abhängen. Da davon ausgegangen wird, daß sich die Sprödphasen während des Schweißens bilden,, wird gefolgert, daß Zeit und Temperatur so gewählt sein sollten, daß sich die Sprödphasen wieder lösen können. Das bedeutet konkret, daß die Temperaturen oberhalb von 8160C und unterhalb der kritischen Temperatur liegen sollten, welche das Kornwachstum fördert.The heat treatment takes place at a temperature that is sufficiently low to avoid additional grain coarsening in the weld area affected by the weld zone. Exact temperatures cannot be given because the temperatures depend on the composition of the steel and also on the heating time. Since it is assumed that the brittle phases form during welding, it is concluded that the time and temperature should be chosen so that the brittle phases can dissolve again. In practice this means that the temperatures should be above 0 816 C and below the critical temperature, which promotes the grain growth.
Ein bevorzugter Gedanke liegt in einem Verfahren zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften von geschweißtem Siliciumstahl. Die von der Schweißwärme beaufschlagte Fläche des geschweißten Siliciumstahls wird wärmebehandelt, wobei die miteinander verschweißten Werkstücke fest eingespannt sind, um ihre Bewegungen zu verhindern.A preferred idea is a method for improving the mechanical properties of welded material Silicon steel. The one exposed to the heat of welding Surface of the welded silicon steel is heat treated, the workpieces welded together are firmly clamped to prevent their movements.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to provide a more detailed explanation the invention.
Die genannten Beispiele beziehen sich auf borhaltige Siliciumstähle mit bis zu 0,06 % Kohlenstoff, 0,015 bisThe examples mentioned relate to boron-containing silicon steels with up to 0.06% carbon, 0.015 to
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0,15 % Mangen, 0,01 bis 0,05 % Schwefel und/oder Selen, 0,0006 his 0,008 % Bor, bis 0,01 % Stickstoff, bis 1,0 % Kupfer, 2,5 bis 4,0 % Silicium, Rest Eisen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartig zusammengesetzte Siliciumstähle beschränkt, da sie auch bei anderen Siliciumstählen, die beim Schweißen zum Ausbilden von Sprödphasen neigen, gute Ergebnisse hervorbringt.0.15 % manganese, 0.01 to 0.05% sulfur and / or selenium, 0.0006 to 0.008 % boron, up to 0.01 % nitrogen, up to 1.0 % copper, 2.5 to 4.0% Silicon, the remainder iron. However, the invention is not restricted to silicon steels composed in this way, since it also produces good results with other silicon steels which tend to form brittle phases during welding.
Zwei Stahlwerkstücke wurden mit Hilfe des Gas-Wolfram-Bogenschweißens miteinander verschweißt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode betrug 98 cm/Min. Ein Strom von 200 A wurde benutzt. Der Stahl besaß eine Nenndicke von 0,2052 mm. Die übrigen Schweißparameter waren wie folgt:Two steel workpieces were made using gas-tungsten arc welding welded together. The speed of movement of the electrode was 98 cm / min. A Current of 200 A was used. The steel had a nominal thickness of 0.2052 mm. The remaining welding parameters were as follows:
Schutzgas: 0,707 m5/ Std. HeliumShielding gas: 0.707 m 5 / hour helium
lediglich von oben,only from above,
Kupfer-Kühlplatte: Nut 3,17 mm breit und 0,254 mmCopper cooling plate: groove 3.17 mm wide and 0.254 mm
tief,deep,
Kupfer-Niederhalter: 6,35 mm Abstand,Copper hold-down: 6.35 mm spacing,
Elektrode: mit 2 % Thorium versetztesElectrode: mixed with 2% thorium
Wolfram mit 2,38 mm Durchmesser. 2.38 mm diameter tungsten.
Nach dem Schweißen brachen die verschweißten Werkstücke bei nur leichter Biegebeanspruchung.After welding, the welded workpieces broke with only slight bending stress.
Zwei weitere miteinander verschweißte Werkstücke wurden unter Fixierung der Werkstücke so, daß ihre Bewegung verhindert war, wärmebehandelt. Die verschweißten Werkstücke wurden in den Spanneinrichtungen festgeklammert, welche beim Schweißen benutzt wurden. Das Schweißen erfolgte so wie vorstehend beschrieben. Die Wärmebehandlung erfolgte derart, daß die Schweißelektrode mit einem verminderten Schweißstrom von 600 ATwo further workpieces welded together were fixed with the workpieces so that their movement was prevented, heat treated. The welded workpieces were in the clamping devices clamped, which were used in welding. The welding was carried out as described above. The heat treatment was carried out so that the welding electrode with a reduced welding current of 600 A.
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über die Schweißung geführt wurde. Die Schweißelektrode wurde viermal mit einer Geschwindigkeit von 82,5 cm/Min, über die Schweißung bewegt. Fach der Wärmebehandlung wurden die miteinander verschweißten Werkstücke über einen Stab mit einem Durchmesser von 76,2 mm gebogen. Während dieses Biegens zeigte die Schweißung keine Hisse. Durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der Schweißungen wurde eine beachtliche Verbesserung erzielt. Warmverwerfungen und Schweißrisse traten nicht als Problem in Erscheinung.was passed over the weld. The welding electrode was four times at a speed of 82.5 cm / min, moved over the weld. Subject of the heat treatment were the workpieces welded together over bent a rod with a diameter of 76.2 mm. The weld showed no cracks during this bending. Due to the heat treatment of the welds according to the invention a considerable improvement was achieved. Hot warps and weld cracks were not a problem in appearance.
Die verschweißten und wärmebehandelten Werkstücke wurden nachfolgend auf eine Menndicke von 0,254 ram kaltgewalzt. Keine Kantenrisse waren zu beobachten. Dieses beinhaltet einen erheblichen technischen Fortschritt.The welded and heat-treated workpieces were then cold-rolled to a thickness of 0.254 ram. No cracks in the edges were observed. This involves considerable technical progress.
Zwei Stahlwerkstücke wurden mit Hilfe des Gas-Wolfram-Bogenschweißens miteinander verschweißt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode betrug 63,5 cm/Min. Ein Schweißstrom von 21 A wurde benutzt. Der Stahl hatte eine Henndicke von 0,61 mm. Die übrigen Schweißparameter waren wie folgt:Two steel workpieces were made using gas-tungsten arc welding welded together. The speed of movement of the electrode was 63.5 cm / min. A Welding current of 21 A was used. The steel had a hen thickness of 0.61 mm. The other welding parameters were as follows:
Schutzgas: 0,707 m5/Std. HeliumShielding gas: 0.707 m 5 / hour helium
• lediglich von· oben,• only from · above,
Kupfer-Kühlleiste: Hut mit 2,38 mm Breite undCopper cooling bar: hat with a width of 2.38 mm and
0,127 mm Ciefe,0.127 mm depth,
Kupfer-Niederhalter: 6,35 mm Abstand,Copper hold-down: 6.35 mm spacing,
Elektrode: 2 % Thorium enthaltendesElectrode: containing 2% thorium
Wolfram, 1,587 mm Durchmesser. :Tungsten, 1.587 mm in diameter. :
Nach dem Schweißen brachen die verschweißten hängen nach lediglich bescheidener Biegebeanspruchung.After welding, the welded hang broke only modest bending stress.
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Zwei weitere Werkstücke aus geschweißtem Stahl wurden wärmebehandelt, wobei die Werkstücke eingespannt wurden, um eine Bewegung derselben zu verhindern. Die verschweißten Längen wurden in den Spanneinrichtungen eingespannt, welche zu ihrer Verschweißung benutzt worden waren. Das Verschweißen erfolgte so, wie im vorangehenden Abschnitt beschrieben. Die Wärmebehandlung wurde dadurch ausgeführt, daß die Schweißelektrode mit einem herabgesetzten Schweißstrom von 10 A über die Schweißung geführt wurde.. Die Schweißelektrode wurde zweimal mit einer Geschwindigkeit von 82,5 cm/Μη, über die Schweißung bewegt. Nach der Wärmebehandlung wurden die miteinander verschweißten Abschnitte um einen 90 Grad-Winkel gebogen. Die Schweißung zeigte während des Biegens keine Eisse. Durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der miteinander verschweißten Werkstücke wurde ein beachtlicher technischer Fortschritt erreicht. Warmverwerfungen und Schweißrisse traten nicht als Problem in Erscheinung.Two more work pieces made of welded steel were made heat treated with the workpieces clamped to prevent movement thereof. The welded Lengths were clamped in the jigs that had been used to weld them together. That Welding was carried out as described in the previous section. The heat treatment was carried out by that the welding electrode was passed over the weld with a reduced welding current of 10 A. The welding electrode was moved twice over the weld at a speed of 82.5 cm / Μη. To After the heat treatment, the welded sections were bent at a 90 degree angle. The weld showed no ice during bending. By the invention Heat treatment of the welded workpieces became a considerable technical advance achieved. Hot warps and weld cracks did not appear as a problem.
Die verschweißten und wärmebehandelten Werkstücke wurden nachfolgend auf eine Nenndicke von 0,254- mm kaltgewalzt. Es trat kein Kantenbruch auf. Dieses bedeutet einen deutlichen technischen Fortschritt.The welded and heat-treated workpieces were then cold-rolled to a nominal thickness of 0.254 mm. There was no edge break. This means significant technical progress.
Zwei Werkstücke aus· Stahl wurden mit Hilfe des Unterpulverschweißens miteinander verschweißt. Der Sthhl besaß eine Fuminaldicke von 2,082 mm. Das Schweißen erfolgte mit Hilfe einer mit Kupfer beschichteten, hoch manganhaltigen, Kohlenstoffstahl-Elektrode. Die Elektrode wurde mit einer Geschwindigkeit von 127 bis 165 cm/Min, bewegt. Ein Schweißstrom von 350 bis 4-00 A wurde verwendet. Fach dem Schweißen wurde der Stahl im fest eingespannten (verklammerten) Zustand, um seine Bewegung zu verhindern, wärmebehandelt. Die miteinander verschweißtenTwo workpieces made of steel were welded using submerged arc welding welded together. The steel was 2.082 mm thick. The welding was done using a copper-coated, high manganese-containing, carbon steel electrode. The electrode was carried out at a speed of 127 to 165 cm / min, emotional. A welding current of 350 to 4-00 A was used. Tray for welding was the steel in the tightly clamped (clamped) state to allow its movement prevent heat treated. The welded together
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Stahlwerkstücke waren in der Spanneinrichtung eingespannt, die hei ihrem Verschweißen benutzt worden war. Die Wärmehehandlung erfolgt dadurch, daß ein Sauerstoff— Acetylen-Brenner mit einer Geschwindigkeit von 25,4- cm je Minute über die Schweißung geführt wurde. Der Brenner befand sich 25,4 mm oberhalb des von der Schweißwärme beeinträchtigten Bereiches.Steel workpieces were clamped in the jig that had been used to weld them together. The heat treatment is carried out by using an oxygen-acetylene burner at a speed of 25.4 cm per minute was passed over the weld. The burner was 25.4 mm above that of the Sweat heat affected area.
Die verschweißten und wärmebehandelten Stahlwerkstücke wurden erfolgreich auf eine Uenndlcke von 0,254- mm kalt gewalzt. Kein Auftreten von Kantenrissen war zu beobachten. Die Wärmebehandlung verbesserte somit deutlich die Eigenschaften des behandelten Stahls.The welded and heat-treated steel workpieces were successfully cold to an inner gap of 0.254 mm rolled. No occurrence of edge cracks was observed. The heat treatment thus improved significantly the properties of the steel being treated.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, daß diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen. Innerhalb des Erfindungsgedankens sind dem Fachmann mannigfaltige Abweichungen und Modifikationen möglich.It is understood that the invention does not apply to those described Embodiments is limited that these are only to explain the inventive concept to serve. Within the scope of the invention are the Man skilled in manifold deviations and modifications possible.
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