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Verfahren zum Schweissen von Molybdän, Wolfram und Molybdän- oder Wolframlegierungen
Das Schweissen von legiertem und unlegiertem Molybdän bzw. Wolfram bereitet bis heute noch fast unüberwindbare Schwierigkeiten, so dass in vielen Fällen die Verwendung dieser Metalle oder Metalllegierungen, z. B. als korrosionsfestes Material für chemische Apparaturen und als warmfestes Material für Raketen, Flugzeugtriebwerke und ähnliche Zwecke stark beeinträchtigt wird.
Man erhält zwar beispielsweise beim Lichtbogenschweissen von Molybdän mit 0, 5% Titan unter Edelgas eine für das Auge einwandfreie Schweissnaht, doch ist diese durch ihr Schmelzgefüge und durch das Rekristallisationsgefüge im Bereich der Schweissnaht versprödet, d. h. sie weist praktisch keine Kaltduktilität auf.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich diese Versprödung in der Schweissnaht und in den Nachbarzonen dadurch vermeiden, dass nach der Schweissung die Schweisszone in heissem Zustand durch eine mechanische Nachbehandlung, beispielsweise durch Schläge höherer Frequenz etwa mit einem Nietdöpper, kaltduktil gemacht wird.
Die mechanische Verformung bewirkt, dass das durch das Schweissen entstandene Schmelz- und Rekristallisationsgefüge der Schweissnaht und der benachbarten Zonen zerstört wird und das hiebei auftretende Verformungsgefüge wieder eine beachtliche Kaltduktilität besitzt.
Die erfindungsgemässe Nachbehandlung kann unmittelbar nach der Schweissung an der noch heissen Schweissnaht durchgeführt werden, aber auch nach Abkühlung der geschweissten Werkstücke ausserhalb der Schweisskammer erfolgen, wobei die Werkstücke vor der Nachbehandlung unter Schutzgas auf eine Temperatur zwischen 400 und 16000C erhitzt werden.
Schweissnähte ohne mechanische Bearbeitung haben unter Verwendung einer Molybdän-Titanlegie- rung mit 0, fi1/0 Titangehalt Festigkeiten von 20 bis 40 kg/mm und Dehnungen von 0, 21a, während erfindungsgemäss nachbehandelte Schweissnähte Festigkeiten von 50 bis 80 kg/mm und Dehnungen von 4 bis 120/0 zeigen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in die Schweissfuge eine Folie oder einen Draht aus Rhenium oder Rheniumlegierungen einzulegen bzw. als Zusatzmaterial zu verwenden, um in der besonders versprödeten Zone mit Schmelzgefüge bereits eine gewisse Duktilität zu erreichen, die das folgende mechanische Behandeln erleichtert. Als Rheniumlegierungen haben sich für das Schweissen von Molybdän-Legierungen von z. B. 60 Mo/30 Re/10 Nb, für das Schweissen von Wolf-
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bleche, die verschweisst werden sollen, nach Fig. l aus einem aus reinem Molybdän bestehenden Sinterstab 1 hergestellt werden, dem eine Schicht 2 einer Mo-Re-Legierung angesintert wird, so dass durch Walzen ein Molybdänblech 3 mit einer Zone 4 aus der Mo-Re-Legierung entsteht (Fig. 2).
Solche Molybdänbleche werden nun so verschweisst, dass die Schmelzzone 5 und die rekristallisierten Zonen in den Gebieten 4 der Mo-Re-Legierungen liegen (Fig. 3), wodurch eine beachtliche Kaltduktilität erreicht wird. Diese wird durch die mechanische Nachbehandlung unter gleichzeitiger Steigerung der Zugfestigkeit erhöht. Es kann aber auch, wie Fig. 4 zeigt, an einem Rand z. B. eines Molybdänbleches 7 eine Zone 6 aus einer Mo-Re-Legierung durch Schweissen aufgetragen werden, wobei durch eine nachfolgende mechanische Behandlung das Rekrista1l1sations- und Schmelzgefüge zerstört wird.
Ein solches vorbehandeltes Molybdän-
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blech kann dann mit einem zweiten in gleicherweise vorbehandelten Molybdänblech verschweisst werden, so dass wieder die rekrista1lisiene Zone und die Schmelzzone 8 (Fig. 5) im Bereich derMo-Re-Legierungen liegen. An3chliessend wird das geschweisste Stück noch einmal im Sinne der Erfindung nachbehandelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schweissen von Molybdän, Wolfram und Molybdän-oder Wolframlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Schweissung die Schweisszone in heissem Zustand durch eine mechanische Nachbehandlung, beispielsweise durch Schläge höherer Frequenz etwa mit einem Nietdöpper, kaltduktil gemacht wird.
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Process for welding molybdenum, tungsten and molybdenum or tungsten alloys
The welding of alloyed and unalloyed molybdenum or tungsten is still causing almost insurmountable difficulties, so that in many cases the use of these metals or metal alloys, e.g. B. as a corrosion-resistant material for chemical equipment and as a heat-resistant material for rockets, aircraft engines and similar purposes.
For example, when arc welding molybdenum with 0.5% titanium under noble gas, a weld seam that is flawless to the eye is obtained, but this is embrittled due to its melt structure and the recrystallization structure in the area of the weld seam, i.e. H. it has practically no cold ductility.
With the method according to the invention, this embrittlement in the weld seam and in the neighboring zones can be avoided by making the weld zone in the hot state cold ductile by a mechanical post-treatment, for example by impacts at a higher frequency, for example with a rivet anvil.
The mechanical deformation has the effect that the fusion and recrystallization structure of the weld seam and the adjacent zones created by the welding is destroyed and the resulting deformation structure again has a considerable cold ductility.
The aftertreatment according to the invention can be carried out immediately after welding on the still hot weld seam, but also after the welded workpieces have cooled down outside the welding chamber, with the workpieces being heated to a temperature between 400 and 16000C under protective gas before the aftertreatment.
Welded seams without mechanical processing using a molybdenum-titanium alloy with 0.1 / 0 titanium content have strengths of 20 to 40 kg / mm and elongations of 0.21 a, while weld seams post-treated according to the invention have strengths of 50 to 80 kg / mm and elongations of 4 to 120/0 show.
In the method according to the invention, it has proven to be advantageous to insert a foil or a wire made of rhenium or rhenium alloys into the weld joint or to use it as an additional material in order to achieve a certain ductility in the particularly embrittled zone with a melt structure, which the following mechanical Treating made easier. As rhenium alloys have been used for welding molybdenum alloys of z. B. 60 Mo / 30 Re / 10 Nb, for welding Wolf
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Sheets that are to be welded can be produced from a sintered rod 1 made of pure molybdenum, to which a layer 2 of a Mo-Re alloy is sintered, so that a molybdenum sheet 3 with a zone 4 from the Mo- Re alloy is produced (Fig. 2).
Such molybdenum sheets are now welded in such a way that the melting zone 5 and the recrystallized zones lie in the regions 4 of the Mo-Re alloys (FIG. 3), whereby a considerable cold ductility is achieved. This is increased by the mechanical post-treatment while increasing the tensile strength at the same time. But it can also, as FIG. 4 shows, on an edge z. B. a molybdenum sheet 7, a zone 6 made of a Mo-Re alloy can be applied by welding, with the recrystallization and melt structure being destroyed by a subsequent mechanical treatment.
Such a pretreated molybdenum
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Sheet metal can then be welded to a second molybdenum sheet that has been pretreated in the same way, so that the recrystallized zone and the melting zone 8 (Fig. 5) are again in the area of the Mo-Re alloys. The welded piece is then post-treated again within the meaning of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. A method for welding molybdenum, tungsten and molybdenum or tungsten alloys, characterized in that after the welding, the welding zone is made cold ductile in the hot state by mechanical aftertreatment, for example by high frequency impacts, for example with a rivet anvil.