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Verfahren zum Zusammenschweissen von zwei schweren
Werkstücken
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zusammenschweissen von schweren Werkstücken durch elektrisches Lichtbogenschweissen.
Da die Erfindung insbesondere zum Verbinden von Eisenbahnschienen wichtig ist, wird sie an Hand dieser Anwendung näher erläutert. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Schienen, sondern lässt sich auch beim Zusammenfügen anderer Arten von schweren Werkstücken, z. B. 1-Balken, anwenden.
Es ist bereits bekannt, Schweissen vorerwähnter Art durch das sogenannte Schweissverfahren mittels Verschalung herzustellen, wobei die zusammenzuschweissenden Teile mit einen zwischenliegenden Schweissraum angeordnet werden, von dem mindestens ein Teil durch die Verschalung bildende Metallblöcke begrenzt ist. Es ist auch bereits bekannt, diese Blöcke in einem geringen Abstand von den Werkstücken anzuordnen, um enge Schlitze zu bilden, so dass während des Schweissvorganges die Schlacken durch diese Schlitze wegfliessen, während das geschmolzene Schweissmetall im Schweissraum erstarrt und somit nicht durch die Schlitze abfliesst.
Bei Durchführung des vorerwähnten Verfahrens mit den üblichen Typen von Schweissstäben treten grosse Schwierigkeiten auf. In vielen Fällen ist die Schlacke dermassen viskos, dass sie nicht durch die Schlitze abfliesst, während, wenn die Schlitze breiter gemacht werden, ein Teil des Schweissmetalles entweicht.
Ausserdem wurde gefunden, dass in vielen Fällen die Schmelze so untief ist, dass nicht alles Gas und alle Schlacke aus dem geschmolzenen Schweissmetall verschwindet, wodurch die Schweisse infolge Lufteinschlüsse und Schlacke fehlerhaft ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass die vorerwähnten Schwierigkeiten behoben werden können und dass das Verschalungsschweissverfahren durch Anwendung geeigneter Typen von Schweissstäben zufriedenstellend durchgeführt werden kann, wenn diese Stäbe bestimmte Bekleidungen haben und die Verschalungsblöcke auf besondere Weise angeordnet werden und eine geeignete Breite der Schlitze gewählt wird. Die Werkstücke werden mit einem Zwischenraum mit einer Breite von mindestens 10 mm und höchstens 30 mm angeordnet, wobei wenigstens Teile der Raumwände durch Metallblöcke begrenzt werden, die mit den Werkstücken Schlitze mit einer Breite von etwa 1 bis 4 mm bilden.
Das Schweissen erfolgt mit einer wasserstofffreien Elektrode mit einer isolierenden Bekleidung mit einem Gewicht von weniger als etwa 35 % des Gewichtes des Kernes, einem Wassergehalt von weniger als etwa 0,20 % mit mindestens einer Fluorverbindung der Fluoridgruppe der Erdalkalimetalle und Kryolith und mindestens einer Verbindung der Gruppe kombinierter Kalium-und Natriumoxyde ; der Gewichtsprozentsatz der Fluorverbindung zuzüglich 5-mal des Gewichtsprozentsatzes der Kalium-und Natriumoxyde bilden mindestens 40 Gew. -0/0 der Bekleidung.
Der Schweissvorgang beginnt durch Zündung des Bogens nahe der unteren Seite des Schweiss- raumes, worauf der Stab langsam zurückgezogen wird, vorzugsweise in einer Richtung quer zum Schweissraum, so dass eine grosse Menge geschmolzenen Schweissmetalles aufrechterhalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand beiliegender Zeichnung näher erläutert, in der Fig. l eine Draufsicht von zwei Schienen zeigt, die in einer zum Schweissen geeigneten Lage angeordnet sind und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie lu-li der Fig. l in vergrössertem Massstab zeigt, wobei die Schweisselektrode in der richtigen Lage während des Schweissvorganges veranschaulicht ist.
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Wie aus Fig. l ersichtlich ist, sind zwei schwere Werkstücke 1 und 2, z. B. Eisenbahnschienen, mit einem Querschnitt nach Fig. 2 mit flachen Endflächen 3 und 4 in der Lage nach Fig. l zusammenzuschwei- ssen. Zwischen den Endflächen 3 und 4 wird ein schlitzförmiger Schweissraum mit einer Breite von mindestens 10 mm (siehe Breite S in Fig. 1) gebildet.
Eine Metallplatte, vorzugsweise eine Kupferplatte 5, wird unterhalb der Enden der Schienen (Fig. 2) angebracht.
Die Kupferblöcke 6 und 7 werden in einem Abstand von 1 bis 2 mm von den Bodenteilen 8 der Schienenenden angeordnet.
Vor dem Schweissen werden die Schienenenden auf etwa 4000 C vore-rhi-tzt z. B. mittels einer Sauerstoffacetylenflamme.
Eine Schweisselektrode der vorerwähnten Zusammensetzung wird stets lotrecht in der Lage nach Fig. 2 gehalten ; es ergibt sich, dass beim Schweissen die Eindringung in die Endflächen der Schienen optimal ist.
Der Lichtbogen wird an den Endflächen der unteren Schienenflächen gezündet. Zunächst werden die unteren Teile der Schienenstücke zwischen den Blöcken 7 zusammengeschweisst. Darauf wird das Schwei- ssen fortgesetzt, indem in Reihenfolge weitere Blockpaare 9, 10, 11, 12,13 und 14 in einem Abstand von 1 bis 4 mm von dem Schienenprofil (siehe die Schlitze g) angebracht werden.
Das geschmolzene Schweissmetall hat eine konvexe Oberfläche 16 (Meniskusfläche) und eine konkave untere Fläche 17, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Das Ende der Elektrode wird in einem solchen Abstand von dem geschmolzenen Schweissmetall gehalten, dass die während des Schweissvorganges entwickelten Gase die Schlacke 18 in Richtung der Schlitze g wegblasen, was in Fig. 2 deutlich angegeben ist. Die Schweisselektrode wird nach nahezu rechteckgen Bahnen in dem Raum zwischen den Enden der Schienen bewegt.
Die Schweisselektrode vorerwähnten Typs hat eine solche Wirkung, dass die während des Schweissvorganges entstehende Schlacke bei Dispersion in geschmolzenem Eisen oder Eisenlegierungen stark geneigt ist sich nach der Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu bewegen wie Öl im Wasser. In Zusammen-
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; es entwickelten Gasen wirdSchlitzen g abgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Zusammenschweissen von zwei schweren Werkstücken, insbesondere Eisenbahnschienen mit flachen Endflächen, bei dem die Werkstücke mit ihren Endflächen unter Belassung eines Schweissraumes von mindestens 10 mm und höchstens 30 mm zusammengebracht und Metallblöcke unter Bildung von Schlitzen mit einer Breite von 1 bis 4 mm in bezug auf die Werkstücke angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schweissraum einewasserstofffreie Elektrode eingeführt wird, die eine isolierende Bekleidung mit einem Gewicht von weniger als etwa 35 % des Gewichtes des Kernes, einen Wassergehalt von weniger als etwa 0,
20 % und mindestens eine Fluorverbindung der Gruppe der Fluoride der Erdalkalimetalle und Kryolith und mindestens eine Verbindung der Gruppe der Kalium-und Natriumoxyde besitzt, wobei der Gewichtsprozentsatz der Fluorverbindung zuzüglich 5-mal des Gewichtsprozentsatzes der Kalium- und Natriumoxyde mindestens 40 Gew. -0/0 der Bekleidung bildet, worauf ein Bogen am unteren Ende des Schweissraumes gezündetwird und der Schweissvorgang fortgesetzt wird, indem die Elektrode langsam in dem Raum bewegt wird.