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Verfahren zur Herstellung einer Auftragsschweissung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Auftragsschweissung auf einem Basismetall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Auftragsschweissungen mit steuerbarer Dicke und einer steuerbaren Durchdringung des Basismetalls zu ermöglichen und dabei die Geschwindigkeit des Schweissvorganges zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren aus, bei welchem sich auf dem Basismetall eine vorher aufgebrachte Auftragsschweissnaht und weiterhin angrenzend an die Kante dieser Schweissnaht eine Beilage befindet, deren Breite grösser ist als ihre in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Basismetalls gemessene Dicke.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass eine Bandelektrode, die breiter ist als dick und über die Beilage sowie über die Kante der Schweissnaht vorragt, in einen Schweisskrater abgeschmolzen wird, der sich durch das Schmelzen der gesamten Beilage, der gesamten Bandelektrode, der Kante der vorher aufgebrachten Schweissnaht und der Oberfläche des Basismetalls bildet, und dass die Bandelektrode in Richtung ihrer Dicke entlang der Beilage sowie der anstossenden Kante der vorher aufgebrachten Schweissnaht bewegt wird. Dadurch lässt sich nicht nur die Auftragsgeschwindigkeit bzw. -menge steigern, sondern es lässt sich auch die Qualität der erhaltenen Auftragsschweissung im Hinblick auf Freiheit von Schlakkeneinschlüssen verbessern.
Ferner ergibt sich eine intensive Verbindung der vorher aufgebrachten Auftragsschweissnaht mit der später aufgebrachten Auftragsschweissnaht sowie dem Basismetall, so dass die Haftung verbessert wird. Die Durchdringung bzw. Dilution kann geringer als 20% und sogar häufig geringer als 100/0 gehalten werden. Hingegen lassen sich Dicken der Auftragsschweissung von etwa 13 mm ohne weiteres in einem einzigen Durchgang erzielen.
Gemäss einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens kann so vorgegangen werden, dass die Beilage in an sich bekannter Weise in Form eines Streifens durch Abrollen von einer Spule auf das Basismetall aufgebracht wird, wobei die Bandelektrode auf den Streifen abgeschmolzen wird. Es kann jedoch erfindungsgemäss auch so vorgegangen werden, dass die Beilage in Form eines metallischen Granulates auf das Basismetall aufgebracht wird, wobei die Bandelektrode auf das metallische Granulat abgeschmolzen wird. In beiden Fällen ergibt sich eine einwandfreie Qualität der erhaltenen Auftragsschweissung.
Weitere Kennzeichen und Vorteile des erfindungsgemässen Verfahren sowie einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, welche im folgenden beschrieben bzw. in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen Fig. l in perspektivischer Darstellung eine Schweissvorrichtung gemäss der Erfindung ohne Beilage und mit zurückgezogener Niederhalte-Rolle für die Beilage ; Fig. la in perspektivischer Darstellung eine Schweissvorrichtung gemäss der Erfindung beim Auftragsschweissen im Inneren eines Rohres ; Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine Teilansicht der Vorrichtung gemäss Fig. l ohne den Oberteil und ohne Flussmittel, in der jedoch die vorher aufgebrachte Schweissnaht dargestellt ist ;
Fig. 3 in per-
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spektivischer Darstellung eine Teilansicht der Vorrichtung gemäss Fig. l ohne oberen Teil, in der die Zuführung des Flussmittels aus zwei verschiedenen Abgabebehältem dargestellt ist, Fig. 4 in perspektivischer, vergrösserter Darstellung die Schweissvorrichtung gemäss den Fig. l, 2 und 3, Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine Teilansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 4, in der der obere Teil, das Flussmittel und ein Teil der Elektrode fortgelassen, die Beilage dagegen gezeigt ist, Fig. 6 eine teilgeschnittene Seitenansicht, beispielsweise einen Vertikalschnitt durch das Basismetall ;
Fig. 7 eine teilgeschnittene Draufsicht auf die Einrichtung zum Zuführen der Bandelektrode gemäss den Fig. l bis 6, Fig. 8 in vergrössertem Massstab eine Draufsicht auf einen Teil der Einrichtung gemäss Fig. 7 ; Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch die Elektrodenführung gemäss den Fig. l, 2 und 7 entlang der Linie 9-9 in Fig. 10 ; Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 9 ; Fig. 11 eine Teildraufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Elektrodenführungs- und Kontakteinrichtung, Fig. 12einenSchnittent- lang der Linie 12-12 in Fig. 11 ; Fig. 13 eine Draufsicht entlang der Linie 13-13 in Fig. 12 ; Fig. 14 eine teilgeschnittene Stirnansicht des Basismetalls mit einer abgewandelten Zuordnung zwischen vorgehender Schweissnaht, Bandelektrode und Beilage ;
Fig. 15 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht zur Darstellung ! einer weiteren Abwandlungsmöglichkeit ; Fig. 16 einen Schnitt quer zur Längsrichtung der Bandelektrode mit Blick auf die vorangegangene Schweissung und die Beilage : Fig. 17 eine der Fig. 16 ähnliche Dar- stellung mit einer andern Zuordnung zwischen Bandelektrode und Längsrichtung der Beilage ;
Fig. 18 eine
Stirnansicht auf die Beilage und die Bandelektrode in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 19 einen Teilschnitt zur Darstellung der Beilagen-Zuführung in Richtung auf die Schweissung, u. zw. unabhängig von der Wanderung der Schweissung ; Fig. 20 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung einer wei- teren Abwandlungsmöglichkeit ; Fig. 21 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung noch einer andern Abwand- lungsmöglichkeit : Fig. 22 eine Seitenansicht zur Darstellung des flach auf dem Basismetall aufliegenden
Beilage-Streifens : Fig. 23 eine Ansicht zur Darstellung einer die Beilage auf das Basismetall drückenden
Rolle ; Fig. 24 eine Draufsicht auf das Basismetall, die vorangegangene Schweissnaht und die Beilage; welche durch Punktschweissung am Basismetall angeheftet ist ;
Fig. 25 eine der Fig. 24 ähnliche Darstel- lung, in der die Beilage mit einer Naht am Basismetall gehalten ist ; Fig. 26 eine der Fig. 6 ähnliche
Ansicht, in der die Beilage durch einen Klebstoff an dem Basismetall gehalten ist ; Fig. 27 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, in der ein haftendes Flussmittel vor dem Beilage-Streifen auf das Basismetall auf- getragen ist ; Fig. 28 die Ansicht einer Schweissung, bei der ein Schutzgas durch einen Schnorchel zu- geführt wird ; Fig. 29 eine der Fig.. 28 ähnliche Ansicht, in der eine Abdeckung über der Schweissung zur
Aufnahme des Schutzgases vorgesehen ist ; Fig. 30 einen Querschnitt durch eine Beilage und eine Band- elektrode, die beide mit einem Flussmittelkern versehen sind, welcher gegebenenfalls auch Legierungs- bestandteile enthalten kann ;
Fig. 31 einen Querschnitt durch eine zusammengesetzte Beilage sowie eine zusammengesetzte Bandelektrode, die gemeinsam oder auch für sich allein verwendet werden können ;
Fig. 32 einen der Fig. 31 ähnlichen Querschnitt durch eine andere Art von zusammengesetzter Beilage bzw. zusammengesetzter Bandelektrode ; Fig. 33 eine Stirnansicht von aus Pulver zusammengesinterter
Beilage und Bandelektrode, die gemeinsam oder auch für sich allein verwendet werden können ;
Fig. 34 in perspektivischer Darstellung eineschweissvorrichtung gemäss der Erfindung mit einerVerteilereinrich- tung zum Aufbringen einer Flussmitteldecke über eine Beilageschicht aus Metallteilchen : Fig. 35 eine perspektivische Teildarstellung der Vorrichtung, bei der die Bandelektrode über eine Schicht von Me- tallteilchen gefahren wird, die vorher aufgebracht wurden, wobei die Flussmittelschicht weggelassen wurde ; Fig. 36 eine perspektivische Darstellung der Einrichtung gemäss Fig. 34 von rechts gesehen mit der vorderen Abgabeeinrichtung für das Flussmittel, das auf die schon vorher aufgebrachte Schicht von
Metallteilchen aufgebracht wird ; Fig. 37 einen Schnitt durch das Zuführungsrohr für die Metallteilchen, wie es in der Vorrichtung gemäss den Fig. 34 bis 36 verwendet wird;
Fig. 38 eine Draufsicht auf die Fig. 37
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der in Fig. 39, die zusätzlich eine schon vorher aufgebrachte Schweissnaht enthält ; und Fig. 41 eine der Fig. 40 ähnliche Darstellung, in der jedoch zwei Nähte mit einer Schicht aus Metallteilchen zum Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den beiden Nähten gezeigt sind.
Bei bekannten Auftragsschweissverfahren hat es immer Schwierigkeiten gegeben, weil Schlackeneinschlüsse zwischen benachbarten Schweissnähten auftraten, weil keine Möglichkeit zur Auftragung von dicken Schichten mit hohen Auftragsgeschwindigkeiten bestand und weil es schwierig war, Stahlschichten von geringer Dicke mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und niedriger Durchdringung (dilution) aufzubringen. Die Durchdringung lag üblicherweise bei 301o oder mehr bei üblichen Eintauch-Lichtbogen- Schweissverfahren. Beim Auftragsschweissen unter Verwendung von Bandelektroden, jedoch ohne den Vorteil einer Beilage lag die Durchdringung üblicherweise zwischen 25 und 30%.
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Diesbezüglich und auch aus andern Gründen bringt die Erfindung eine deutliche Verbesserung ge- genüber bekannten Verfahren.
Zunächst gestattet die Erfindung Auftragsgeschwindigkeiten, die beträchtlich grösser sind als bisher bekannt, u. zw. beispielsweise mindestens 27 kp/h.
Ausserdem lässt sich durch die Erfindung die Durchdringung ohne die geringste Schwierigkeit auf unter 20% und üblicherweise sogar bis zu 10 oder 5% herabsetzen.
Die Erfindung ist besonders gut zur Herstellung von dicken Aufträgen, beispielsweise 12 und mehr mm in einem Arbeitsgang geeignet, obwohl sie auch für die Herstellung von Auftragsschichten mit Dik- ken von 3 bis 9 1/2 mm geeignet ist. Mit der Erfindung können Auftragsschichten in einem Arbeitsgang von 12 oder mehr mm hergestellt werden.
Mit der Erfindung lassen sich darüber hinaus Schichten aus einer grossen Zahl von Legierungen auf- bringen, einschliesslich einfacher kohlenstoff-und rostfreier Chrom-Nickel-Stahl, Iconel, Monel, Kup- fer und die verschiedensten andern Legierungen. Das Basismetall besteht dabei vorzugsweise aus einem einfachen Kohlenstoffstahl mit geringem Kohlenstoffgehalt oder einem gering legierten, schweissbaren
Stahl. Monel ist eine Legierung, die aus 67% Nickel und 30% Kupfer besteht, wobei die verbleibenden 3% aus Verunreinigungen, wie z. B. Silicium, bestehen können. Bei Iconel handelt es sich um eine Le- gierung aus 76% Nickel, 16% Chrom und 8% Eisen.
Einer der grossen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass eine Bandelektrode in einen Schweiss- krater eingeschweisst werden kann, der durch das Abschmelzen der Bandelektrode, der Beilage, einer
Ecke der vorher aufgebrachten Schweissnaht und der oberen Fläche des Basismetalls derart gebildet ist, dass nur eine sehr dünne Schicht des Basismetalls sowie ein Teil der angrenzenden Kante der voraufge- brachten Schweissung schmelzen.
Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es weder nötig noch wichtig, hinter der
Beilage von beliebigen Abmessungen einen Luftspalt zu haben, obwohl eine Auftragsschweissung auch bei Vorhandensein eines Luftspaltes hinter der Beilage ausgeführt werden kann, wobei ein solcher Luft- spalt auf Grund von Beschädigungen bzw. Unregelmässigkeiten in der Oberfläche des Basismetalls auf- treten kann. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich jedoch gute Auftragsschweissungen her- stellen, ohne dass es, wie bei Serienschweissverfahren, notwendig ist, eine feste Steuerung des Abstan- des zwischen Lichtbogen und Arbeitsfläche vorzusehen.
In einigen Fällen ist es erwünscht, zusätzliches Metall dort zur Verfügung zu haben, wo die voran- gegangene Schweissnaht liegt, um den Zwischenraum zwischen dieser Naht und der Beilage auszufüllen, beispielsweise also in den Fällen, in denen unregelmässige Schweissränder im Bereich der Beilage auf- treten, so dass diese nicht in enge Berührung mit der vorangegangenen Schweissnaht gebracht werden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss ein Flansch oder eine Kante an der einen Seite des Bei- lage-Streifens vorgesehen, die im Bereich der vorangegangenen Schweissung liegt. Weiterhin ist es in einigen Fällen erwünscht, zusätzliches Metall an derjenigen Kante der Beilage vorzusehen, die gegen- über von der vorgehenden Schweissung liegt. In diesen Fällen wird erfindungsgemäss ein Flansch bzw. eine Kante an der betreffenden Seite des Beilage-Streifens vorgesehen.
Obwohl es nicht dargestellt ist, sei noch darauf hingewiesen, dass ohne Schwierigkeit auch ein zusätzlicher Flansch an beiden Längs- kanten der Beilage vorgesehen sein kann.
Es ist wichtig, dass die Beilage flach auf dem Basismetall aufliegt, sofern die Oberfläche des Basis- metalls flach ist. Sofern diese Oberfläche gekrümmt oder unregelmässig ist, wird die Beilage im allge- meinen parallel zur Fläche des Basismetalls verlaufen. Um eine flache Anlage zu erzielen, wird der
Beilage-Streifen in einigen Fällen erfindungsgemäss kalt vorgerollt, so dass er geringfügige Federeigen- schaften beim Abwickeln hat und dann dazu neigt, flach zu liegen.
In vielen Fällen ist es wichtig, dass die Bandelektrode sowohl die angrenzende Kante der vorange- gangenen Schweissung als auch die Beilage überdeckt. In einigen Fällen wird es dadurch möglich, die vorangegangene Schweissung direkt zu verschweissen, so dass eine noch bessere Verbindung ohne die
Wahrscheinlichkeit von Schlackeneinschlüssen erzielt wird. Die Bandelektrode kann gewünschtenfalls beide Kanten der Beilage sowie die angrenzende Kante der vorangegangenen Schweissung überdecken, so dass auch auf wirksame Weise ein Schmelzen der entfernt liegenden Kante der Beilage sichergestellt ist.
In den Fällen, in denen eine Schicht mit einer Bandelektrode aufgebracht werden soll, die für den betreffenden Anwendungsfall zu breit mit Bezug auf die Beilage ist, kann die Bandelektrode mit Bezug auf die Längsachse der Beilage schräggestellt werden, wobei die vorn liegende (schräggestellte) Kante entweder über der vorangegangenen Schweissung oder über der gegenüberliegenden Kante der Beilage liegt.
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Feststoffgehalt von 25 bis 30go, Ausgleich mit Wasser.
Vor Schweissbeginn sollte das Wasser verdunstet oder aber durch Erwärmen des Werkstückes ver- dampft sein.
Es hat sich ausserdem gezeigt, dass das Entkohlen des Basismetalls dadurch verbessert wird, dass
Zunder auf der Basismetalloberfläche belassen oder dadurch aufgebracht wird, dass es in einem Ofen einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt oder abgefackelt wird, bis sich eine dünne anhaftende Zun- derschicht bildet.
In einigen Fällen ist es wichtig, den Schweisser darauf hinzuweisen, dass der Beilage-Streifen dazu neigt, sich von der vorangegangenen Schweissung abzuschieben. Dieser Hinweis kann mit Hilfe einer
Photozelleneinrichtung gegeben werden, die entweder ein Alarmsignal abgibt oder den Schweissvorgang automatisch dann anhält, wenn der Spalt zwischen Beilage und vorangegangener Schweissung zu gross wird.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Zunahme des Abstandes zwischen vorausgegangener Schwei- ssung und der angrenzenden Kante der Beilage von 0 auf 6 mm die Grösse der Durchdringung merklich zunimmt. Wenn also beispielsweise ein Auftrag von rostfreiem Chrom-Nickel-Stahl aufgebracht wird, dann vermindert sich der Nickel- und Chromgehalt in der Auftragsschicht, wenn sich der Spalt von 0 auf 6 mm vergrössert. Zum Teil ist die angrenzende Kante der vorausgegangenen Schweissung unregel- mässig, so dass selbst dann, wenn die Beilage in Berührung mit der vorausgegangenen Schweissnaht an allen vorstehenden Punkten der Kante ist, an den dazwischenliegenden Stellen immer noch ein Abstand vorhanden ist.
Zum Zurückführen der Durchdringung auf ein Minimum sollte der Spalt ebenfalls auf ein Minimum gebracht werden, so dass also auch die Anzahl von Stellen, in denen die Beilage nicht in Berührung mit der vorausgegangenen Schweissung liegt, vermindert werden sollten. Obwohl eine Berührung zwischen Beilage und vorausgegangener Schweissnaht erwünscht ist, kann auch ein mässiger Abstand zwischen Beilage und vorausgegangener Schweissung geduldet werden, sofern eine etwas erhöhte Durchdringung gestattet werden kann.
Es leuchtet ein, dass in den Fällen, in denen ein Spalt zwischen der vorausgegangenen Schweissung und der Beilage entweder aus konstruktiven oder zufälligen Gründen vorhanden ist, zusätzliches Metall im Bereich des Spaltes erwünscht ist (Fig. 20).
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Schweisser in den Fällen, in denen ein weiterer Vorschub der Beilage nicht stattfindet, aufmerksam zu machen, und dieses lässt sich durch geeignete Anzeigemittel oder aber auch durch eine automatische Anhalteinrichtung der Schweisseinrichtung ermöglichen.
In bestimmten Fällen ist es besonders vorteilhaft, ein Granulat in Form eines Streifens an Stelle von einem festen Metallstreifen als Beilage zu verwenden. Führt man eine Bandelektrode über eine breite Bahn des Granulates, wird eine bessere Verschmelzung mit dem Basismetall erzielt, als es bislang mit einer über eine schmale Granulatschicht geführten runden Drahtelektrode möglich war. Durch die Verwendung einer Bandelektrode, deren selbstschwingender Lichtbogen über das Granulat geführt wird, wird die Menge des Auftrages im Verhältnis zu einer Drahtelektrode mindestens verdoppelt, weil der Draht die Breite der Granulatbahn auf etwa 25 mm begrenzt.
Die Kombination einer Bandelektrode mit einer Granulatspur hat ausserdem dort eine vorteilhafte Auswirkung, wo das Aufbringen eines flachen BeilageStreifens und sein Niederhalten in Berührung mit einer Fläche schwierig ist, die uneben oder beispielsweise schüsselförmig ist.
Das metallische Granulat kann einfach auf die Fläche ohne Rücksicht auf ihre Konturen aufgeschüttet und in einen breiten flachen Pfad gleichmässiger Höhe gebracht werden, der dann mit Hilfe der Bandelektrode mit dem Basismetall verschmolzen wird.
Bei der Auftragsschweissung ist es häufig erwünscht, dass das metallische Granulat auf das Basismetall entlang einer vorausgegangenen Schweissnaht bzw. zwischen zwei vorausgegangene Schweissnähte aufgebracht wird. Die Bandelektrode sollte in diesen Fällen um etwa 10 mm über die Kanten der Schweissnaht bzw. -nähte hinausragen, um eine gute Verschmelzung der neuen Schweissung mit der Naht den Nähten sicherzustellen. Die Bandelektrode sollte daher mindestens 10 mm breiter sein als die Breite der Granulatschicht.
In den Fig. l bis 10 ist die Schweissmaschine gezeigt, die direkt auf der Oberfläche eines Druckgefässes bzw. eines andern Basismetalls angeordnet werden kann, um eine Auftragsschweissung auszuführen.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Maschine mit einem Sockel --40-- gezeigt, auf dem eine geeignete Platte --41-- aufliegt, die das Basismetall bildet und in vielen Fällen aus einem einfachen Kohlenstoffstahl bzw. einem geringlegierten Stahl besteht.
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An und oberhalb der Platte --41-- ist eine Führung --42-- vorgesehen, die sich in Längsrichtung der herzustellenden Schweissung erstreckt. Diese Führung --42-- ist von einer Grundplatte --43-- ge- bildet, die eine nach oben gerichtete Spur --45-- aufweist (Fig. l, 2, 4 und 5), welche genutete Rol- len --46-- eines Wagens --47-- aufnimmt und führt, um den Lichtbogen mit einer bestimmten Ge- i schwindigkeit entlang der Platte vorzuschieben. Der Wagen --47-- kann in geeigneter Weise, bei- spielsweise durch einen Motor, angetrieben werden. Die Führung -42-- wird von geeigneten Stützen - -48-- (Fig. 5) gehalten.
In Fig. la ist ein typisches Beispiel einer Schweissmaschine gezeigt, die innerhalb des zylindrischen
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Druckgefäss rotieren kann, um den Lichtbogen an der gewünschten Stelle relativ zu dem unmittelbar unter der Achse des Gefässes liegenden Punkt zu halten. Die Dreheinrichtung verdreht das Druckgefäss vorzugsweise kontinuierlich, so dass der Lichtbogen immer in der gleichen Position steht.
Die Achse der Dreheinrichtung ist vorzugsweise geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigt, u. zw. zwischen 1/2 und 10, vorzugsweise zwischen 2 und SO, wobei der bereits mit einer Auftragsschweissung versehene Teil des Druckgefässes tiefer als der übrige Teil liegt. Auf diese Weise wird der Schmelzkrater in Richtung auf die angrenzende Kante der jeweils letzten Schweissnaht gedrückt, so dass sich eine bessere Überlappung mit dieser vorangegangenen Schweissung ergibt. Dabei ist darauf zu achten, dass der Schmelzkrater nicht in Richtung nach unten überfliesst. Weiterhin soll die Schweissung nicht unmittelbar unterhalb der Achse bewirkt werden, sondern vorzugsweise an einem Punkt, der von der Drehachse des Gefässes aus gesehen entgegen der Gefässdrehrichtung um einen Winkel von 1/4 bis 30, vorzugsweise 1 bis 20, versetzt ist.
Der Schweissvorgang verläuft auf diese Weise aufwärts, so dass der Schweisskrater wegen seiner geringen Tiefe besser gesteuert werden kann und so, dass die Schweissung nicht mehr zur Bildung von grösseren Metalltropfen neigt, wodurch die Festigkeit des Auftrages erhöht wird.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer hohlen Röhre gezeigt ist, bei der das Schwei- ssen auf der unteren Innenfläche stattfindet, versteht es sich von selbst, dass sich die Erfindung auch beim Auftragsschweissen auf der Aussenseite eines Zylinders od. dgl. anwenden lässt, wobei dann der Schweisspunkt entsprechend angeordnet ist. Der Schweisspunkt liegt dann also auf der Oberseite des Zylinders, wenn dieser in einer im allgemeinen horizontalen Achse liegt. Dementsprechend ist auch die nachfolgende Beschreibung so zu verstehen, dass Ausführungen bezüglich des Schweissens auf der Innenseite eines Gefässes sinngemäss auch für das Schweissen auf der Aussenseite gelten, und wenn die Ausführungen das Schweissen im Bereich des Bodens betreffen, dann sollen diese Ausführungen sinngemäss auch für das Schweissen im Bereich der Oberseite gelten.
Beim Schweissen auf der Aussenseite eines Zylinders liegt der Schweisspunkt tatsächlich auf der nach unten geneigten Seite unmittelbar oberhalb der Drehachse, so dass der Schmelzkrater dazu neigt, sich unterhalb des Lichtbogens nach vorn zu bewegen. Hiedurch ergibt sich der Vorteil, dass die Eindringung in das Basismetall vermindert wird. Diese Anordnung des Schweisspunktes erlaubt eine bessere Steuerung des Schmelzkraters, weil eine längere Zeit für das Erhärten des Metalls zur Verfügung steht, das andernfalls auf der Zylinderfläche wegfliessen würde.
Der Wagen --47-- trägt eine Säule --50--, an deren oberem Ende eine verstellbare Klammer - befestigt ist. An der Klammer --51-- ist ein Arm --52-- angeordnet, an dessen äusserem Ende die Nabe --54-- der Rolle --55-- für die Bandelektrode drehbar befestigt ist. Die Rolle --55-- ist bekannt und kann von der Innenseite der aufgerollten Bandelektrode aus vergrössert werden, um die Bandelektrode zu halten. Von der Rolle --55-- wird ein Wickel-56'-der Bandelektrode-56-getragen. Die Bandelektrode besteht aus einem realtiv dünnenMaterial und hat eine verhältnismässig kurze Breite. Die Abmessungen liegen vorzugsweise zwischen 10 und 300 mm in der Breite und 0, 5 bis 6,5 mm in der Dicke.
Die Bandelektrode --56-- wird von einer motorangetriebenen Vorschubeinrichtung --57-- in bekannter Weise nach unten abgezogen. Die Vorschubeinrichtung ist ihrerseits bekannt.
Die Bandelektrode --56-- wird auf ihrer einen Fläche von leerdrehenden Rollen --58-- und auf
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Kanten der Bandelektrode liegen oberhalb der Rollen --58 und 58'-- weitere Rollen --61-- an. Ausserdem ist im Bereich des unteren Endes an einer Kante der Bandelektrode eine Führungsrolle --62-- vor- gesehen.
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-"67U hindurch,-- ist über den Schuh --69-- und kupferne Kontaktblöcke --68-- mit einem Kabel --63-- elek- trisch verbunden. Das Werkstück selbst ist über einen Anschluss -"64-- und ein Kabel-65-- mit der Stromquelle verbunden (Fig. 3). Gegenüber und mit Abstand vom Kontaktschuh --69u sind mit Abstand voneinander angeordnete Kontakte --70 und 71-- vorgesehen, die relativ fest sind und an der Elektrode anliegen.
Weiterhin ist ein federbelasteter Kontakt --72-- gegenüber dem Kontaktschuh-69-vorge- sehen, der von Druckfedem --73-- gegen die Bandelektrode gedrückt wird. Die Druckfeder-73-
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geschraubt sind.
Die Kontakte --69, 70 und 71-sowie der bewegliche Kontakt-72-bestehen vorzugsweise aus
Kupfer oder einem andern gut leitenden Metall.
Mit Ausnahme der oben genannten Merkmale kann die Vorschubeinrichtung für die Bandelektrode von bekannter Ausführung sein, wie sie beispielsweise für den Vorschub von Drahtelektroden verwendet wird.
In den Fig. 11 bis 13 ist eine geringfügig abgewandelte Einrichtung für die Bandzuführung und für die Kontakteinrichtung gezeigt. Hiebei ist eine leerdrehende Rolle --58-- an einem Arm --80-- befe- stigt, der seinerseits bei --81-- drehbar festgelegt ist und von einer Druckfeder --82-- über die Band- elektrode --56-- gegen die gerändelte Rolle-58'-gepresst wird. Die Grösse der Bewegung der Rolle - wird von einer Einstellschraube --83-- begrenzt, die in das Gehäuse-57-- bei-84-- einge- schraubt ist und an ihrem freien Ende eine Mutter --85-- oder einen andem Anschlag trägt.
Der bewegliche Kupferkontakt-72-wird in diesem Fall von Druckfedern --73-- vorgespannt, die einerseits an einem Federanschlag-76'-, anderseits am beweglichen Kointakt --72-- anliegen. Der bewegliche Kontakt ist auf Stangen-86-geführt, die in den Kontakt eingeschraubt und an ihrem an- dem Ende in öffnungen ""87-- des Widerlagers für die Federn geführt sind und an ihren äussersten Enden
Muttern --88-- tragen. In diesem Falle können die Teile-69, 70 und 71-- aus Stahl hergestellt sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorschubvorrichtung verstellbar angeordnet ist, wobei die Mit- tel für die Verstellung keinen Teil der Erfindung bilden.
Ein aus Metall bestehender Beilage-Streifen --66"- wird gemäss Fig. 5 auf die Oberfläche des Werk- stückes gedrückt, das mit einem Auftrag versehen werden soll. Die Beilage --66--0 wird. dabei in geeig- neter Weise von einer Spule abgezogen, die der Spule-57--für die Bandelektrode entspricht. Der
Beilage-Streifen ist verhältnismässig breit und verhältnismässig dünn, wobei die Breite etwa zwischen 10 und 300 mm oder mehr liegen kann und-wie noch erläutert wird-in einer gewissen Beziehung zur
Breite der Bandelektrode steht. Die Dicke des Beilage-Streifens variiert zwischen etwa 0,4 und 6,5 mm und steht ebenfalls-wie nachstehend noch erläutert wird - in einer gewissen Beziehung zur Dicke der
Bandelektrode.
Bei Lichtbogen-Tauchschweissverfahren wird ein Flussmittel vor und hinter der Elektrode auf die
Beilage aufgeschüttet, weil die Elektrode andernfalls während der Vorschubbewegung das Flussmittel von der Schweissnaht wegschieben würde. Dabei ist es in einigen Fällen erwünscht, verschiedene Arten von
Flussmitteln vor und hinter die Elektrode aufzubringen.
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Der Behälter --90-- wird mitHilfe einer Schaufel-91- (Fig. 3) oder aus einem nicht dargestellten Vorratsgefäss mit einem körnigen Flussmittel versorgt. Der Behälter -"90-- ist breiter als der Beilage-Streifen und ist so eingerichtet, dass er das Flussmittel über den gesamten Beilage-Streifen sowie die angrenzende Schweissung legt. Am unteren Ende des Behälters-90--, u. zw. vorn und an den Seiten, nicht dagegen hinten, relativ zur Vorschubrichtung ist ein Streichblech --91'-" für das Flussmittel vor-
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bes, wo es andernfalls in den Bereich der Niederhalterollen käme. Ausserdem wird die seitliche Ausdehnung des Flussmittels verhindert.
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Hinter dem Schweisspunkt wird zusätzlich ein körniges Flussmittel auf die neu hergestellte Schweissnaht durch einen von einem Behälter --95-- kommenden Kanal --94-- aufgebracht. Der Kanal-94- besteht mindestens teilweise aus einem flexiblen und in seiner Lage einstellbaren Rohr. Zum Verstellen
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einen Arm --100--, der seinerseits die Elektrodenvorschubvorrichtung --57-- trägt und an seinem äusseren Ende eine Platte --101'-- aufweist. An dieser Platte sind Stifte --102-- befestigt, an denen der Kanal --94-- anliegt und über diese Stifte zum und vom Lichtbogen bewegbar ist. Das untere Ende --105-- des Kanals --94-- ist diagonal aufgeschnitten, um den Strom des Flussmittels in Richtung auf den Lichtbogen zu führen.
Am vorderen Ende des Behälters --90-- ist in Richtung der Vorschubbewegung eine Andruckrolle --106-- (Fig. 5) um eine Achse --107-- drehbar befestigt. Die Rolle --106-- wird in einer Gabel - gehalten, die ihrerseits um eine Welle --110-- drehbar an einem Arm --111-- befestigt ist, welcher seinerseits über einen Niet od. dgl. und eine Versteifung --113-- an der Vorderseite des Behälters befestigt ist. Der Arm ---111-- kann gemäss Fig. l aus der Anlage mit dem Beilage-Streifen herausgedreht werden, wenn beispielsweise ein neuer Beilage-Streifen --66-- eingeführt werden soll. Zu diesem Zweck trägt die Gabel --108-- einen Handgriff --114--.
Eine zwischen einem Widerlager --116-- am Arm --111-- und dem oberenEnde der Gabel-108- befestigte Zugfeder --115-- presst die Rolle --106-- gegen die Beilage --66--.
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Elektrodenkontakte von der Arbeitsfläche entfernt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Behälter --904-- vorgesehen, der über eine Isolierung --903-- an der Elektrodenführung befestigt ist.
An einem Arm --117-- des Wagens ist gemäss Fig. 1 eine Schalttafel --118-- befestigt, in der die zum Schalten erforderlichen Instrumente und Steuerungen angeordnet sind.
Es leuchtet ein, dass beim Tauchschweissen zwischen dem unteren Ende der Bandelektrode und einem Schweisskrater bei --120-- (Fig. 3) ein Lichtbogen auftritt, wobei der Schweisskrater durch das Schmelzen des Metalls der Bandelektrode, des Metalls der Beilage, des Metalls von der Kante der voraufgegangenen Schweissung und ausserdem des Metalls von der Basisplatte --41-- gebildet ist, um eine gute Auftragsschweissung zu bilden. Der Vorgang spielt sich unterhalb des Flussmittels --121-- bzw. unterhalb einer Gasschicht ab, wenn ein Schutzgas verwendet wird.
Aus Fig. 6 wird deutlich, dass die Bandelektrode --56-- durch die Führung --57-- hindurch und in Kontakt mit dieser zu einem Punkt gelangt, an dem sie in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Beilage --66-- überdeckt, die auf der freiliegenden Fläche --122-- des Basismetalls --41--
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einem Minimum gehalten und nach Möglichkeit nicht grösser sein als etwa 6 mm an der breitesten Stelle. Die Bandelektrode überdeckt Bei --124-- die Beilage --66-- und ausserdem bei --125-- die eine Kante der vorausgegangenen Schweissnaht. In dieser hier gezeigten Ausführungsform überdeckt die Bandelektrode jedoch nicht die der vorausgegangenen Schweissung --123-- gegenüberliegende Kante der Beilage --66--.
Im normalen Betrieb wird die Bandelektrode --56-- in einem Schweisskrater abgeschmolzen, der ausserdem vom Schmelzen der Beilage, der Kante der angrenzenden Schweissung und der oberen Fläche des Basismetalls gebildet ist, so dass eine neue Schweissung --126-- den Auftrag vergrössert.
Geschweisst wird zum Teil mit Wechselstrom, zum Teil auch mit Gleichstrom, u. zw. entweder mit normaler oder umgekehrter Polarität, mit konstanter Spannung und Strömen von 1000 A und mehr. Die Spannung liegt vorzugsweise in der Grössenordnung von 28 bis 32V und die Vorschubgeschwindigkeit beträgt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens 280 mm/min.
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bei die der Beilage am nächsten liegenden Punkte der gewellten Kante dauernd wandern.
Es kann in einigen Fällen erwünscht sein, dass die Bandelektrode über die der vorausgegangenen Schweissung-123-gegenüberliegendeKante der Beilage-66-bei-128- (Fig. 14) hinausragt. Hin- zu kommt in einigen Fällen der Wunsch, dass die Bandelektrode zusätzlich gemäss --125-- in Fig.15 auch die angrenzende Kante der vorausgegangenen Schweissung überdeckt, weil dieses die Beschaffenheit der Schweissnaht verbessert.
In den meisten Fällen wird es erwünscht sein, dass die Bandelektrode auch die Kante der vorausgegangenen Schweissung mit schmilzt, um eine gute Verbindung zu der neuen Auftragsschweissung herzustellen. Die genaue Steuerung der Überdeckung an einer bestimmten Seite nach Lage und Grösse kann bei der Verwendung eines vorhandenen Vorrates an Beilage-Streifen und Bandelektroden schwierig werden.
Zur Lösung dieses Problems wird eine Anordnung gemäss den Fig. 16 und 17 vorgeschlagen, in denen Bandelektroden-56-auf Beilage-Streifen-66-abgeschweisst werden, die an den angrenzenden voraufgegangenen Schweissungen --123-- anliegen. Wird die Vorschubrichtung der Elektrode und des Lichtbogens in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung gewählt, so zeigt sich, dass das Verdrehen der Bandelektrode gegenüber der Vorschubrichtung zu der gewünschten Grösse der Überdeckung an beiden Seiten der Beilage führt, so dass also Beilagen- und Elektroden-Material nur in wenigen Abmessungen vorrätig gehalten zu werden braucht.
In Fig. 16 überdeckt die in Vorschubrichtung vorn liegende Seite --130-- der Bandelektrode-56-die der voraufgegangenen Schweissung-123-abgekehrte Seite der Beilage-66--, wohingegen in Fig. 17 die Verhältnisse umgedreht sind.
In vielen Anwendungsfällen der Erfindung liegt die Beilage-66-auf dem Basismetall-41--auf.
Zur Herstellung guter Auftragsschweissungen wird es häufig erwünscht sein, dass die Beilage-66-- ge- mäss Fig. 18 etwas dicker ist als die Bandelektrode-56--. Aus dem gleichen Grund kann es zweckmä- ssig sein, die Bandelektrode breiter zu machen. Die Verbreiterung der Elektrode mit Bezug auf die Beilage beträgt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bis zu 12, 5 mm auf der Seite der voraufgegangenen Schweissnaht und 1, 6 mm auf der dieser Schweissnaht gegenüberliegenden Seite.
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Schweisskrater zuschieben, die grösser ist, als es die Vorschubgeschwindigkeit der Beilage wäre, wenn der Lichtbogen die Bewegung auf Grund der Vorschubbewegung des Schweisskopfes allein ausführen würde. Auf diese Weise wird der Vorschub der Beilage unabhängig von der Beziehung zwischen der Dicke des Beilage-Streifens und der Dicke der Bandelektrode.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, dass die Beilage an einer ihrer Kanten einen Flansch aufweist, um zusätzliches Metall an dieser Stelle zu haben. Die Beilage in Fig. 20 ist demgemäss mit einem Flansch-131-- versehen, der der vorangegangenen Schweissung benachbart ist und nach oben in Richtung auf die Bandelektrode --56-- vorsteht, wohingegen die Beilage gemäss Fig. 21 einen Flansch - hat, der auf der der vorausgegangenen Schweissung gegenüberliegenden Seite liegt.
Im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform wurde bereits beschrieben, dass die Beilage mit Hilfe einer Rolle --106-- vor dem Schweisspunkt heruntergedrückt wird. Bei geglühten Beilagen ist es jedoch häufig schwierig, diese flach auf der flachen Oberfläche des Basismetalls zu halten.
In einigen Fällen, u. zw. insbesondere bei der Auftragsschweissung mit rostfreiem Stahl, Ikonel, Monel und Kupfer od. dgl., wird die Beilage aus diesen Metallen kalt vorgerollt, so dass die dadurch erzielte Federeigenschaft dazu neigt, die Beilage beim Einbringen in ein Druckgefäss gerade auszubreiten. Der Beilage-Streifen wird daher flach an der gekrümmten Fläche des Basismetalls gemäss --133-- in Fig. 22 anliegen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Luftspalte zwischen dem Basismetall und der Beilage unerheblich sind und dass das Auftragsschweissen trotzdem durchgeführt werden kann. Entsprechende Versuche haben dieses bestätigt.
Zum Halten des Beilage-Streifens in seiner Lage vor dem Schweisspunkt sind die verschiedensten Möglichkeiten gegeben. Einige davon sind in den Fig. 23 bis 26 dargestellt. In Fig. 23 wird der BeilageStreifen --66-- von einstellbaren Führungen --134-- gehalten, die ihrerseits vor der Führungsrolle an Federn --135-- befestigt sind.
Der Beilage-Streifen kann darüber hinaus vor dem Auftragsschweissen durch Heftschweissverfahren mit dem Basismetall verbunden werden. Entsprechend ist in Fig. 24 ein Beilage-Streifen --66-- gezeigt, der an Stellen-138-- mit der Oberfläche des Basismetalls und angrenzend an die voraufgegangene
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Schweissung durch Punktschweissen angeheftet ist. In Fig. 25 ist eine Beilage gezeigt, die mit einer Naht --140-- festgelegt ist.
In Fig. 26 ist der Beilage-Streifen mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff-141-am Basisme- tall befestigt. Dieser Klebstoff besteht vorzugsweise aus Nitrocellulose und Aluminiumpulver in einem Nitrocellulose-Lösungsmittel.
In einigen Fällen ist es wichtig, auf die Oberfläche des Basismetalls eine Schicht eines klebenden Flussmittels aufzubringen. Diese Schicht kann vorzugsweise im wesentlichen vollständig aus deoxydierenden Mitteln, wie z. B. Aluminium- oder Magnesiumpulver, bestehen, das mit einem klebenden Mittel, wie z. B. Natriumsilikat, in folgender Zusammensetzung vermischt ist :
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<tb>
<tb> Aluminiumpulver <SEP> 100go
<tb> Natriumsilikat <SEP> in <SEP> einem <SEP> Gewichtsverhältnis <SEP> von <SEP> 1 <SEP> Teil <SEP> Natriumoxyd
<tb> zu <SEP> 3,22 <SEP> Teilen <SEP> Kieselsäure,
<tb> 30 <SEP> Be-20% <SEP> des <SEP> Trocken- <SEP>
<tb> gewichtes <SEP> der <SEP> anderen <SEP> Reagenzien.
<tb>
Der Klebstoff kann aus 95% Calciumfluorid und 5% Manganpulver bestehen, das mit 10 bis 200/0 Natriumsilikat gemäss der vorstehenden Beschreibung durchtränkt ist.
Ein anderes, für diesen Zweck geeignetes Fluss-Klebmittel besteht aus 98% Calciumfluorid und 210 Aluminiumpulver von einer Siebfeinheit entsprechend einem 40er-Normsieb, das in ähnlicher Weise mit Natriumsilikat durchtränkt ist.
Dieses Mittel kann gemäss Fig. 27 als Überzug --142-- aufgebracht werden. Nach dem Auftrocknen des Überzuges wird der Beilage-Streifen aufgebracht und der Schweissvorgang ausgeführt, der die Schicht - schmilzt worauf diese nach oben fliesst und sich mit der Schlacke vermischt.
In einigen Fällen ist es wichtig, die Oberfläche --143-- des Basismetalls vor der Ausführung der Auftragsschweissung zu entkohlen. Dieses lässt sich durch Ofenentkohlung beispielsweise in einer Atmosphäre feuchten Wasserstoffes bei einer Temperatur von 650 bis 7500C durchführen. Es kann aber auch ein entkohlendes Flussmittel, wie z. B. Eisenoxyd, in einem geeigneten Träger - wie oben beschriebenverwendet werden oder aber auch eine Schicht eines haftenden Eisenoxydzunders auf der Oberfläche --143-- des Basismetalls.
Beim Betrieb mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird vorzugsweise das Lichtbogen-Tauch-Schweissverfahren angewendet, wobei das Flussmittel gleichmässig auf und um den Lichtbogen während des Vorschubes der Bandelektrode verteilt ist. Der Schweisskrater setzt sich in der oben beschriebenen Weise zusammen, und es wird eine Begrenzung des Eindringens der Beilage in das Basismetall angestrebt, so dass die Durchdringung den Wert von 10% oder allenfalls 20% nicht überschreitet.
Die Erfindung lässt sich aber nicht nur mit Hilfe des Tauch-Schweissverfahrens ausführen, es leuchtet tatsächlich ein, dass ein Flussmittel auch als Kern zugeführt werden kann, und dass ein Schutzgas, wie z. B. Kohlenoxyd, Argon, Helium oder eine Mischung dieser Gase, verwendet werden kann.
In Fig. 28 ist beispielsweise ein Schnorchel --144-- gezeigt, der ein Gas in die Umgebung des
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Bandelektrode und/oder die Beilage von einem Blechmantel gebildet, der den Flussmittelkern umgibt. Das Flussmittel besteht vorzugsweise aus einer körnigen Mischung von Deoxydierungsmitteln mit glasartigen Körnern eines Schlackenbildners.
In bestimmten Fällen wird es vorteilhaft sein, die Pulvermetallurgie für die Herstellung der Bandelektrode und des Beilage-Streifens zu verwenden. In Fig. 31 ist demgemäss eine Bandelektrode-56- und ein Beilage-Streifen --662¯- gezeigt, die eine beidseitige Metallabdeckung und ein dazwischen eingeschlossenes Metallpulver aufweisen, wobei dieses Pulver ein Flussmittel aufweisen kann. Bei der Herstellung derartiger Bänder werden die Einzelteile zunächst miteinander verschweisst, dann gerollt und schliesslich entlang der Kanten besäumt, so dass äussere Schichten --47'und 472¯- aus festem Metall und eine innere Schicht --473-- aus einem kompakten Metallpulver entstehen, die durch Verdichtung und Verschweissung des Metallpulvers mit den äusseren Schichten entsteht.
Auf diese besonders vorteilhafte Weise wird eine grosse Flexibilität erzielt, da die Legierungsbestandteile dem Metallpulver zugefügt werden können.
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In Fig. 32 sind eine Bandelektrode und eine Beilage gezeigt, die ähnlich der Ausführung gemäss der
Fig. 31 aufgebaut sind. Hiebei befindet sich nur auf einer Seite ein festes Metall, so dass die Metallpul- verschicht einseitig offen zutage liegt.
Das Metallpulver in den Ausführungsformen gemäss den Fig. 31 und 32 wird in einigen Fällen gesintert, in andern Fällen lediglich verdichtet sein, u. zw. insbesondere dort, wo derartige Bänder direkt in der Schweissmaschine hergestellt werden.
Es sind inzwischen Verfahren zur Herstellung von gesinterten oder ungesinterten Bändern aus Me- tallpulver bekannt, die ohne Versteifungen auskommen. Derartige Bänder können gemäss Fig. 33 als
Bandelektrode --565-- sowie Beilage-Streifen--664-- Verwendung finden. Eine der Vorteile derartiger ) Bänder besteht darin, dass auch hiebei die Flexibilität für die Wahl bestimmter Legierungsbestandteile im Metallpulver gross ist. Durch Warm- und gegebenenfalls zusätzliches Kaltwalzen wird die Dichte gegenüber einer Knetlegierung von 70 auf 990/0 vergrössert. Ein derartig hergestelltes Band ist ausreichend biegsam, um auf-und wieder abgewickelt zu werden.
Es hat eine annehmbare elektrische Leitfähigkeit und gegenüber einem normalen Band den Vorteil, dass der elektrische Widerstand und demzufolge auch die Widerstandserwärmung grösser ist.
Es kann in einigen Fällen vorteilhaft sein, die Schweissstelle mit einer Abdeckung --148-- gemäss
Fig. 29 zu umgeben. Eine derartige Abdeckung ist mit einer geeigneten isolierten Führung --150-- für die Babdelektrode --562-- sowie mit einer geeigneten isolierten Führung --151-- für die Beilage-66'- versehen. Das Schutzgas wird durch ein Rohr --144'-- zugeführt.
In den Fig. 34 bis 41 ist eine Schweissmaschine gemäss einer anderm Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hiebei ist eine Bandelektrode --56-- vorgesehen, die auf eine Schicht eines Beilage-Granu- lates-66-abgeschweisst wird. Die Bandelektrode --56-- kann bezüglich der Beilage gemäss Fig. 39 ausgerichtet sein, in der sie über beide Kanten der Beilage hinausragt, sie kann aber auch gemäss Fig. 40 angeordnet sein, in der sie die Beilage überdeckt und zusätzlich über eine Kante der angrenzenden vor- aufgegangenen Schweissung --123-- hinausragt. Eine andere Möglichkeit ist in der Fig. 41 gezeigt, in der die Beilage --665-- den Zwischenraum zwischen zwei Schweissungen --123-- ausfüllt, wobei die
Bandelektrode --56-- die sich gegenüberliegenden Kanten der beiden Schweissungen überdeckt.
Die er- findungsgemässen Vorrichtungen sind so gezeigt, dass der Schweisskopf gegenüber dem feststehenden Ba- sismetall bewegt wird. Demgegenüber ist es natürlich auch möglich, den Schweisskopf festzuhalten und das Basismetall in allen Ausführungsformen der Erfindung am Schweisskopf vorbeizubewegen.
Das Beilage-Granulat reicht bis in die Nähe, vorzugsweise jedoch bis an die vorangegangene
Schweissung heran, obwohl auch hier - wie im Falle fester Beilagestreifen - ein Zwischenraum auftreten kann.
Das metallische Granulat wird zunächst auf das Basismetall aufgebracht und dann mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung nivelliert. Demgegenüber besteht jedoch auch die Möglichkeit, das
Granulat vor das Flussmittel aufzuschütten, u. zw. beispielsweise mit der in den Fig. 37 und 38 gezeig- ten Vorrichtung, die an der Schweissvorrichtung befestigt ist. Das Granulat kann aber auch von einem Behälter --90'-- abgegeben und verteilt werden, wenn das Granulat nicht von einem Flussmittel abge- deckt wird, wie es z. B. bei Schweissen unter Schutzgas der Fall ist.
In den Fig. 37 und 38 ist ein der- artiger Behälter --90'-- dargestellt, der ein in die Nachlaufrichtung ragendes Leitblech-9CT--und ein höheneinstellbares Leitblech --961-- aufweist, das in der Darstellung in seiner oberen Stellung steht und zur Steuerung der Dicke der Beilage und damit zur Steuerung der Eindringtiefe in das Basis- metall sowie der Menge der Legierung dient, die von der Beilage abschmilzt. Der Zustrom des Granu- lates zum Behälter --90'-- kann mit Hilfe eines nicht dargestellten Ventils geregelt werden, wobei auch mehrere Ventile vorgesehen sein können, um entsprechend viel verschiedene Granulate zuführen zu können.
Bei der Verwendung eines Granulates als Beilage wird das Granulat mit Hilfe eines Streichbleches od. dgl. auf eine gleichförmige Höhe von etwa 3,5 mm und auf eine Breite von etwa 50 mm gebracht, wobei die Breite ausreicht, um das Granulat in Berührung mit der oder den voraufgegangenen Schwei- ssungen zu bringen, jedoch nicht über die Bandelektrode hinausragt. Es ist nicht wesentlich, dass das
Granulat die vorausgegangene Schweissnaht über deren gesamte Länge an jeder Stelle berührt, es ist je- doch wichtig, dass das Granulat in dichter Nachbarschaft zu dieser Naht verläuft.
Beim Betrieb der Vorrichtung gemäss den Fig. 34 bis 41 ist ein Lichtbogen zwischen dem unteren
Ende der Bandelektrode --56-- und einem Schmelzkrater vorhanden, der durch das Schmelzen des Me-
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bis 41 wird die Bandelektrode auf die Oberseite der Granulatschicht --6ft'-- abgeschmolzen und ragt seitlich über die Kanten der angrenzenden Schweissnaht bzw. -nähte. Sofern ein Schutzgas und kein
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nicht,den. i In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung besteht die Schicht des Granulates aus Eisen- pulver mit Chrom und Nickel, so dass auf diese Weise ein Überzug aus rostfreiem Stahl entsteht.
Sofern die Oberfläche des Basismetalls nicht mit Hilfe einer Zunderschicht entkohlt werden soll, wird die mit dem Auftrag zu versehende Fläche des Basismetalls vorzugsweise durch Sandstrahlen oder maschinelle Bearbeitung gereinigt. Diese Oberfläche kann dann unbedeckt bleiben oder mit einer Schicht eines haftenden Flussmittels gemäss der obigen Beschreibung versehen werden.
Beispiel l : Es wurde eine Bandelektrode aus rostfreiem Stahl vom Typ 304 verwendet, die
50,8 mm breit und 0,76 mm dick war. Der Beilage-Streifen aus gleichem Material war ebenfalls
50,8 mm breit und 0,76 mm dick. Das Basismetall war Stahl nach SAE 1025. Geschweisst wurde mit einem Gleichstrom umgekehrter Polarität von 900 A und einer konstanten Spannung von 28 V.
Das Flussmittel hatte die folgende Zusammensetzung nach Gewichtsprozenten :
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<tb>
<tb> Fluorid <SEP> 25%
<tb> Aluminiumsilikat <SEP> 15% <SEP>
<tb> Ton <SEP> 2% <SEP>
<tb> Calciumsilikat <SEP> 48%
<tb> Manganpulver <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Siebfeinheit <SEP> entsprechend <SEP> einem
<tb> 40er-Normsieb <SEP> 3% <SEP>
<tb> Chrompulver <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Siebfeinheit <SEP> entsprechend <SEP> einem
<tb> 40er-Normsieb <SEP> 6%
<tb> Deoxydierungsmittel <SEP> (Aluminiumpulver <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Siebfeinheit
<tb> entsprechend <SEP> einem <SEP> 40er-Normsieb) <SEP> 1%
<tb> Natriumsilikat, <SEP> wie <SEP> oben <SEP> erwähnt, <SEP> basierend <SEP> auf <SEP> einem
<tb> Gewicht <SEP> der <SEP> trockenen <SEP> Bestandteile <SEP> 20%
<tb>
Es wurde das Lichtbogen-Tauch-Schweissverfahren angewendet.
Für jede 25, 4mm des Beilage-Streifens wurden 177, 8 mm Bandelektrode abgeschmolzen, so dass ein Auftrag von rostfreiem Stahl einer Dicke von 9,5 mm auf einem einfachen Kohlenstoffstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt entstand. Pro Stunde wurde ein Auftrag mit einem Gewicht von 27,2 kg mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 305 mm/min hergestellt. Als Vergleich sei ein 2-Draht-Serienschweissverfahren angeführt, mit dem etwa 13,6 kg/h aufgetragen werden können. Die Auftragsschweissung war in Ordnung sowie frei von Rissen und Einschlüssen, wie es eine Röntgen-und Ultraschalluntersuchung zeigte.
Beispiel 2 : Das Beispiel wurde wiederholt, wobei jedoch die Beilage eine Dicke von 1, 59 mm hatte. Dabei wurden pro Stunde 34 kg aufgetragen. Die Qualität der Schweissungen war gut und die Durchdringung lag unter 100/0.
Beispiel 3 : In diesem Fall wurde eine Elektrode von 76,2 mm Breite und 0,76 mm Dicke aus rostfreiem Stahl vom Typ 304 verwendet. Der Strom hatte eine Stärke von 1200 A und die Vorschubgeschwindigkeit betrug 228,6 mm/min, wobei im übrigen entsprechend dem Beispiel 1 verfahren wurde. Der Beilage-Streifen hatte die gleiche Breite und Dicke sowie Zusammensetzung. Pro Stunde wurde ein Auftrag von guter Qualität aus einem rostfreien Stahl vom Typ 304 von 40,8 kg hergestellt.
Beispiel 4 : Ein stählernes Druckgefäss mit einem Innendurchmesser von l, 83m und einer Wandstärke von 50, 8 mm wurde mit einer einzigen Auftragsschicht versehen, die eine Zusammensetzung von 18% Chrom, 8o Nickel, 0, 035% Kohlenstoff und im übrigen Eisen hatte. Die Bandelektrode war 50, 8 mm breit und 0,76 mm dick. Der Beilage-Streifen hatte eine Dicke von 1, 27 mm und eine Breite von
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<tb>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0, <SEP> 019%
<tb> Silizium <SEP> 0, <SEP> 65%
<tb> Chrom <SEP> 18, <SEP> 15%
<tb> Nickel <SEP> 10, <SEP> 10%
<tb> Der <SEP> Rest <SEP> bestand <SEP> aus <SEP> Eisen.
<tb>
Die Bandelektrode hatte folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0, <SEP> 035%
<tb> Mangan <SEP> 1, <SEP> 14%
<tb> Silizium <SEP> 0, <SEP> 68% <SEP>
<tb> Chrom <SEP> 18, <SEP> 21%
<tb> Nickel <SEP> 9, <SEP> 53%
<tb> Der <SEP> Rest <SEP> bestand <SEP> aus <SEP> Eisen.
<tb>
Das Granulat befand sich unter einer Schicht eines Flussmittels, das die im Beispiel 1 erwähnte Zusammensetzung hatte.
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Unter Verwendung eines Gleichstromes mit einer Stärke von 1000 A, 28 bis 30 V sowie umgekehrter Polarität wurden für jeden Abschnitt mit einer Länge von 305 mm etwa 2130 mm Bandelektrode verbraucht. Die Vorschubgeschwindigkeit des die Bandelektrode haltenden Kopfes betrug 279,4 mm/min.
Auf diese Weise wurden etwa 36,3 kg Bandelektrode und etwa 0,91 kg Granulat aufgetragen. Der Auftrag hatte folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0, <SEP> 049ci
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 89%
<tb> Silizium <SEP> 0, <SEP> 85%
<tb> Chrom <SEP> 18, <SEP> 02%
<tb> Nickel <SEP> 9, <SEP> 40%
<tb> Der <SEP> Rest <SEP> bestand <SEP> im <SEP> wesentlichen
<tb> aus <SEP> Eisen <SEP> mit <SEP> einer <SEP> sehr <SEP> niedrigen
<tb> Durchdringung <SEP> von <SEP> unter <SEP> 5% <SEP> zum
<tb> Schmelzen <SEP> der <SEP> Stahlplatte.
<tb>
Dieses Schweissverfahren erhöht die Auftragsgeschwindigkeit bzw. die Schweissgeschwindigkeit, ausgedrückt in m/h, wegen der Verwendung breiter Bandelektroden und eines metallischen Granulates ganz bedeutend im Vergleich zu den derzeit erzielbaren Geschwindigkeiten unter Verwendung einer Drahtelektrode und eines metallischen Granulates. Es ist also bei Anwendung der Erfindung möglich, einen preiswerten Auftrag aus rostfreiem Stahl mit 16% Chrom auf einen normalen Basisstahl aufzubringen, wobei 70% eines niedriggekohlten Chromstrahlgranulates sowie eine normale bandförmige Stahlelektrode verwendet werden.
Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung und unter Verwendung eines oben beschriebenen Flussmittels hatte sich gezeigt, dass 36,3 kg der stählernen Bandelektrode und 1, 13 kg des 70% igen Chromstahls mit der Stahlbasis verschmolzen, wobei eine Durchdringung von 5% auftrat, so dass sich eine rostfreie Legierung mit einem Gehalt von 161o Chromstahl bildete. Es ist dies also in der Tat eine preiswerte Methode zur Erzeugung von Aufträgen aus rostfreiem Stahl.
Die Grösse der Durchdringung zwischen Bandelektrode und Stahlbasis kann durch eine Verstärkung des Schweissstromes stark vergrössert werden. Wenn ein starker Schweissstrom verwendet wird, kann die Durchdringung auf Werte von 15 oder sogar 20% ansteigen, obwohl zwischen der Elektrode und dem Basismetall eine Beilage eines metallischen Granulates vorgesehen ist. Die Durchdringung liegt bei konventionellen Schweissverfahren mit einem einzigen Draht und ohne Beilageschicht bei etwa 25 bis 30go. Obwohl also eine Schicht eines metallischen Granulates die Durchdringung gemäss dem obigen Beispiel im wesentlichen verhindert, ergeben sich doch dann Werte in der Grössenordnung von 10 bis 15%, wenn starke Schweissströme verwendet werden.
Beispiel 11 : Auf eine Basis-Stahlplatte gemäss Beispiel 10 wurde eine Kobaltschicht mit einer harten Oberfläche aufgetragen. Hiezu wurde ein biegsamer Kobaltstreifen als Bandelektrode verwendet, der im wesentlichen aus reinem Kobalt bestand und eine Breite von 50,8 mm sowie eine Dicke von 0,76 mm hatte'. Ein metallisches Granulat wurde aufgebracht und durch einen Streichvorgang in eine gleichmässige Höhe von 3,8 mm sowie eine Breite von 38 mm gebracht. Das Granulat hatte eine Gewichtszusammensetzung von 24 Teilen Chrompulver, 3 Teilen eines stark kohlenstoffhaltigen Chrompulvers (mindestens 10% Kohlenstoff, der Rest Chrom), 3 Teilen Nickel und 6 Teilen Molybdän. Das verwendete Flussmittel hatte eine dem Beispiel 1 ähnliche Zusammensetzung.
Pro 36 Teile Granulat wurden 64 Teile der Bandelektrode verwendet. Zum Schweissen wurde ein Gleichstrom mit einer Stärke von etwa 1000 A, normaler Polarität und 30 V benutzt, und die Vorschubgeschwindigkeit betrug etwa 380 mm/min. Pro Meter Auftragsschweissung auf der Stahlplatte wurden 4 m Bandelektrode verwendet. Dabei wurden etwa 0,40 kg Bandelektrode und 0,21 kg Granulat verschweisst. Der auf das Basismetall aufgeschweisste Auftrag hatte folgende Gewichtszusammensetzung :
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<tb>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0, <SEP> 3%
<tb> Molybdän <SEP> 5, <SEP> 4%
<tb> Nickel <SEP> 2, <SEP> 7%
<tb> Chrom <SEP> 24, <SEP> 00/0
<tb> Kobalt <SEP> 58, <SEP> 0%.
<tb>
Dieses deutet auf eine Durchdringung vom Basismetall von unter 10% hin, so dass also gemäss der Erfindung auch eine kobalthaltige Auftragsschicht mit harter Oberfläche herstellbar ist.