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Gasflammen-Scbweissverfabren und Vorrichtung hiezu.
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des Füllmetalls dient, kann in bekannter Weise zwischen den benachbarten Kanten der zu verschweissenden dicken Platten vorgesehen werden. Gemäss der Erfindung werden Platten von mehr als 20 mm Dicke verschweisst durch gleichzeitiges Aufbringen einer genügenden Anzahl übereinander-
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Anzahl von Schweisseinheiten bestehen, welche der Zahl der aufzubringenden Schichten von Schweissmetall entsprechen und denen eine Einheit folgt, welche eine oder mehrere Heizflammen aufweist, um die zuletzt aufgebrachte Schicht zu normalisieren und ihr Gefüge zu verfeinern.
Die erste Schweisseinheit besteht vorzugsweise aus einer oder mehreren hochgradigen Vorheizflammen von genügender Heizkapazität, um die Metallplatte und die vor dem Schweisspunkt liegenden Flächen der Mulde vorzuwärmen, sowie aus einer Einrichtung, welche das Füllmetall oder den Schweissstab führt oder dem Schweisspunkt zubringt, ohne odermitFlammen, um das Füllmetall oder den Schweissstab vorzuwärmen. Ausserdem wirken auf den Schweisspunkt und das untere Ende des Stabes eine oder mehrere hochgradige Schweissflammen, um den letzteren und die angrenzenden Flächen der Mulde zu schmelzen.
Auf diese Weise wird durch diese Einheit die erste oder Bodenschicht aufgebracht und die zweite und die folgenden Schichten können in kurzen Zwischenräumen in ähnlicher Weise aufgebracht werden, da die Schweissmulde fortschreitend der zweiten und den folgenden Schweisseinhciten dargeboten wird. Jede Schicht Schweissmetall wird in Abhängigkeit von der Schweissgeschwindigkeit meist unmittelbar nach der vorhergehenden Schicht aufgebracht und in geringem Abstand, z. B. 8-10 cm, hinter dem Punkt, wo die vorher aufgebrachte Schicht teilweise oder vollständig fest geworden ist.
Da die aufgeschweisste Schicht und die angrenzende Metallplatte, welche der zweiten und den folgenden Schweisseinheiten dargeboten werden, bereits eine hohe Temperatur aufweisen, ist es für gewöhnlich nicht notwendig, bei den der ersten Schweisseinheit folgenden Einheiten Hilfsflammen zur Vorwärmung der Platte zu verwenden, wodurch eine weitere Ersparnis im Gasverbrauch und in der Ausrüstung der Vorrichtung erzielt wird. Beim fortschreitenden Schweissen werden die Schweissflamme vorzugsweise zurück-und vorwärtsbewegt oder-geschwungen quer zur Mulde und zum aufgebrachten Metall, um eine gleichmässige Hitzeverteilung auf diese Teile zu unterstützen und den Umriss und die Oberfläche des festgewordenen Schweissmetalls zu überwachen.
Eine oder alle Vorwärmflammen der Platte und der Schweissstäbe wie auch diese selbst können in ähnlicher Weise in Schwingungen versetzt werden. Als weiteres Hilfsmittel zur Erzielung einer guten Verschmelzung und Durchdringung ist es wünschenswert, SauerstoffAzetylenflammen mit einem geringen Überschuss von Azetylen zu verwenden. Da das Schweissen für gewöhnlich mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit längs der Mulde fortschreitet, insbesondere bei einer automatischen Schweissmaschine, werden die Durchmesser oder Dicken der aufeinanderfolgenden Schweissstäbe fortschreitend grösser als der Schweissstab der ersten Schweisseinheit infolge der grösseren Breite der Schicht und der grösseren Menge Füllmetall, die innerhalb einer bestimmten Zeit aufgebracht werden muss.
Auch die Schwingungsweiten der einzelnen Flammen-und Stabbewegungen werden fortschreitend erhöht, um die zunehmende Breite der Schweiss zu bedecken. Statt eines einzigen dicken Schweissstabes können zwei oder mehrere dünne Schweissstäbe von entsprechender Dicke verwendet werden mit oder ohne ergänzende Flammen zum Vorwärmen der Stäbe.
Das vorliegende Verfahren der Mehrschichtschweissung in einem einzigen Arbeitsgang bietet zweifellose Vorteile gegenüber früheren Schweissverfahren, da infolge der verhältnismässig geringen, der Luft ausgesetzten Menge geschmolzenen Metalls eine verminderte Oxydationsfähigkeit gegeben und eine bessere Überwachung der geschmolzenen Metallmenge geboten ist. Auch werden die physikalischen Eigenschaften der ganzen Schweiss durch die Wiedererwärmung der Schichten während der Aufbringung der folgenden Schichten verbessert. Die beim Aufschweissen jeder der ersten folgenden Schicht angewandte Hitze kann teilweise dazu verwendet werden, die vorher aufgebrachte Metallschicht, mit Ausnahme der letzten Schicht, zu normalisieren.
Die Einheiten, welche die zweite und die folgenden Schichten aufbringen, können so angeordnet und der Zeit nach so betätigt werden, dass sich die vorher aufgebrachte Metallschicht, wenn sie von der nächsten Sehweisseinheit zwecks Aufbringung der folgenden Schicht erreicht wird, bereits auf eine Temperatur knapp unterhalb des unteren kritischen Punktes für Stahl abgekühlt hat, worauf Normalisieren (Erhitzen bis knapp über den oberen kritischen Punkt, langsames Abkühlen in ruhiger Luft) und Gefügeverfeinerung der vorhergehenden Schicht stattfindet. Das Normalisieren und die Gefügeverfeinerung der letzten Schicht kann durch Wärmebehandlung mit einer Sauerstoff-Azetylen-oder einer andern hochgradigen Flamme bewirkt werden, die der Schweisseinheit folgt, welche die letzte Schicht aufbringt.
Diese Flamme wird auf die letzte Schicht nach ihrer Abkühlung unterhalb des unteren kritischen Punktes für Stahl zur Einwirkung gebracht und so lange auf der entsprechenden Temperatur gehalten, als erforderlich ist, um die gewünschte Zusammensetzung des Schweissmetalls zu erzielen. Das Normalisieren und die Behandlung zwecks Gefügeverfeinerung wird wahrscheinlich bei andern Legierungen als Stahl, welche keine Umwandlungpunkte besitzen, nicht zur Anwendung kommen.
Es ist wichtig, dass die Schweiss für die ganze Dicke der Platten ununterbrochen sein soll. Vor dem oben beschriebenen Verfahren wird die entgegengesetzte Seite der ganzen Schweissnaht vorzugweise (nicht unbedingt erforderlich) zuerst verschweisst, um eine vollkommene Verschmelzung des
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mehr als zwei Schichten aufgebracht werden können, wenn die Beschaffenheit oder Plattendicke mehrere Schichten verlangt.
Gemäss den Fig. 1, 2 und 3 besteht die Sehweissvorriehtung aus einem entsprechenden Metallrahmen F, der die zwei Sehweisseinheiten C und D, die Vorwärmeinheit E, die Wärmebehandlungs-
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Die Vorrichtung H ist schematisch als eine Mehrzahl von Rollen dargestellt, von welchen einigen eine Drehbewegung erteilt wird, so dass die Stahlplatten mit gleichmässiger Geschwindigkeit durch die Vorrichtung gefördert werden können, wobei sich die Schweissmulde in der richtigen Arbeitsstellung
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Es ist klar, dass die relative Bewegung der Platten und der Schweissvorriehtung auch erreicht werden kann durch Anordnung der Platten auf einem feststehenden Träger, wobei die Schweissvorrichtung längs der Schweissmulde zwischen den Platten bewegt wird.
Die Vorwärmeinheit E hängt vom Rahmen F herab und wird von einer Einrichtung getragen, welche die Einstellung ihrer Lage relativ zur ersten Schweisseinheit C und zur Mulde im Arbeitsstuck gestattet. Die Sehweisseinheit C besteht aus einem Schweissbrenner 22, der von einer Befestigungsplatte 23 einstellbar getragen wird, so dass die Lage des Brenners 22 der Länge nach und in senkrechter
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die relativ zum Brenner einstellbar ist. Ein Schweissmetallstab 24 gleitet innerhalb der Sehweissstabführung 30 und kann der Mulde entweder mechanisch oder durch die Wirkung der Schwerkraft zu-
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einstellbar befestigt, der eine Heizflamme gegen den unteren Teil des Stabes 24 lenkt.
Der Schweissbrenner 22, die Schweissstabführung 30 und der den Sehweissstab vorwärmende Brenner 25 sind vorzugsweise alle so befestigt, dass ihre relative Stellung zueinander eingestellt werden kann. Die
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Eine Einrichtung ist vorgesehen, um eine schwingende oder hin-und hergehende Bewegung eines oder aller Brenner sowie der Schweissstabfihrungen zu erzeugen, so dass die Flammen der Brenner oder das geschmolzene Metall der Schweissstäbe quer zur Mulde zwischen den zu verschweissenden Platten verteilt werden. Diese Einrichtung, welche am besten in Fig. 2 zu sehen ist, besteht aus einem Motor 111 und einer Vorrichtung S zur Herabsetzung der Geschwindigkeit, welche einer Schubstange 27 mittels eines Lenkers 35 eine hin-und hergehende Bewegung erteilen kann.
Führungen 28 begrenzen und lenken die Bewegung der Sehubstange 27. Wie Fig. 3 zeigt, kann an der Unterseite der Schub-
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in einem Lenker 33 eingreift. Ein Ende des Lenkers 33 ist in beliebiger Weise mit dem Lager 34 eines Brenners verbunden, welches dem Brenner 22 gestattet, sich um seine Achse zu drehen. Wenn die Schubstange 27 vom Motor M hin-und herbewegt wird, veranlasst der Lenker 33 den Brenner 22, sich
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Aus Fig. 3 ist auch zu ersehen, dass der Winkel, um welchen sich der Brenner 22 verdreht, um so grösser ist, je näher die verschiebbare Mutter 31 dem Brenner liegt. Eine ähnliche Einrichtung kann vorgesehen
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Richtung quer zur Mulde zu erzeugen.
Die Schweisseinheit D ist der Schweisseinheit C in jeder Beziehung ähnlich, mit der möglichen Ausnahme, dass der Brenner, die Schweissstabführung, der Schweissstab und der Brenner zur Vorwärmung des Schweissstabes sämtlich etwas grösser sind zwecks Anpassung an einen dickeren Schweissstab 36, der besser geeignet ist, die Schweiss im oberen oder breiteren Teil der Mulde zu vollenden. Die verschiedenen Anordnungen und Verbindungen mit der Einrichtung zur
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mit jenen, welche für die Schweiss einheit C vorgesehen sind.
Ein Vorwärmbrenner G (in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt) kann am Rahmen F rechts von der Schweisseinheit D einstellbar befestigt werden. Der Brenner G sowie die Vorwärmeinheit JE sind zwar sehr wünschenswert, aber für eine vollkommene Wirksamkeit der Vorrichtung nicht notwendig und einer oder beide können weggelassen werden, ohne den Umfang der Erfindung zu beeinflussen.
Eine Gaszufuhrleitung T, die in entsprechender Weise am Rahmen F befestigt ist, leitet brennbares Gas zu den einzelnen Brennern. Ein oder alle Brenner sind vorzugsweise durch irgendein umlaufendes Kühlmittel, z. B. Wasser, gekühlt, für welches in der Zeichnung Zuleitungen angedeutet sind. Ein Isolierblech 37 erstreckt sieh horizontal unterhalb des oberen Teiles des Rahmens F im Abstand vom oberen Teil der Befestigungsplatte 23 und schützt die Lagerung der Brenner vor der Wirkung der einzelnen Brennerflammen.
Für den Schweissvorgang werden die vorzugsweise geformten und nach einem der in den Fig. 4, 5 oder 8 dargestellten Verfahren vorläufig vereinigten Platten umgedreht und in die Stellung gemäss Fig. 3 gebracht, wobei die Schweissstäbe 24 und 36 sowie die zugehörigen Brenner relativ zur Mulde zwischen den aneinanderstossenden Flächen der Platten genau hintereinander angeordnet sind. Die Fördervorrichtung H wird in Bewegung gesetzt, so dass sich die Rollen 39 im Uhrzeigersinn drehen,
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wie Fig. l zeigt, und die Metallplatten P und P'werden langsam im Sinne des Pfeiles nach rechts vorgeschoben.
Die Mulde wird zuerst der Wirkung der Vorwärmeinheit E ausgesetzt, welche die Oberfläche der Mulde und des an diese angrenzenden Metalls auf eine hohe Temperatur erhitzt, worauf die Fördervorrichtung zunächst die erhitzten Teile der Wirkung des schwingenden Brenners 22 darbietet, welcher die Oberfläche der Mulde auf Schweisstemperatur bringt. Gleichzeitig wird ein Teil des ersten Schweissstabes 24, der vorzugsweise vorher durch den Vorwärmbrenner 2J erhitzt wurde, ebenfalls einer Flamme der Düse 41 des Brenners 22 ausgesetzt, welche den Schweissstab schmilzt, so dass sich das geschmolzene Metall mit den Oberflächen im unteren Teil der Mulde verschmilzt, um mit denselben eine gleichartige Verbindung zu bilden.
Da das geschmolzene Metall in der Mulde seine Bewegung fortsetzt, tritt Verfestigung ein, so dass das zuerst aufgebrachte Metall, wenn es zur zweiten Schweisseinheit D gelangt, sich auf einen Punkt knapp unterhalb der unteren kritischen Temperatur des Metalls abgekühlt haben kann. Die Geschwindigkeit der Fördervorrichtung kann so eingestellt werden, dass sich das vorher aufgebrachte Metall entweder in halbfestem oder in festem Zustand bei einer Temperatur oberhalb des unteren kritischen Bereiches befindet. Der Brenner 42 der Schweisseinheit D ist vorzugsweise von grösserer Leistungsfähigkeit und liegt höher als der Brenner 22, so dass seine Flammen auf den oberen, breiteren Teil der Mulde und die erste Schicht Sehweissmetall gerichtet werden können und dieselben bedecken.
Die Wirkungsweise der Schweisseinheit D ist im wesentlichen identisch mit jener der Schweisseinheit C mit der Ausnahme, dass eine grössere Materialmenge aufgebracht wird. Da die zweite Schicht in geschmolzenem Zustand aufgebracht wird, erfährt die in enger Berührung mit derselben stehende, zuerst aufgebrachte Schicht eine Wärmebehandlung. Obwohl in einer einzigen Maschine beliebig viel Schweisseinheiten verwendet werden können, ist die verwendete Anzahl von der Dicke der zu schweissenden Platten abhängig. Jede aufgebrachte Schicht wird während des Aufbringens der folgenden Schicht wärmebehandelt. Es ist daher klar, dass die zuletzt aufgebrachte Schicht, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden, in gespanntem Zustand verbleibt.
Wenn dies unerwünseht ist, kann der in Fig. 1 angedeutete Brenner ? vorgesehen werden, um die zuletzt aufgebraelhte Schicht auszuglühen oder sonstwie zu behandeln.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasflammen-Schweissverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Gasflammen unter Relativbewegung zum Werkstück so entlang der Schweissnaht geführt werden, dass bei einem Vorbeigang der Flammen an der Naht in Aufeinanderfolge mehrere Schichten Schweissmetall übereinander aufgebracht werden.