CH197038A - Electric welding process. - Google Patents

Electric welding process.

Info

Publication number
CH197038A
CH197038A CH197038DA CH197038A CH 197038 A CH197038 A CH 197038A CH 197038D A CH197038D A CH 197038DA CH 197038 A CH197038 A CH 197038A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
welding
weld seam
flux
seam
workpiece
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Company Linde Air Products
Original Assignee
Linde Air Prod Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Air Prod Co filed Critical Linde Air Prod Co
Publication of CH197038A publication Critical patent/CH197038A/en

Links

Landscapes

  • Arc Welding Control (AREA)

Description

  

  Elektrisches     Schweissverfahren.       Gegenstand der Erfindung     ist    ein elek  trisches Schweissverfahren, bei dem der  Schweissstrom von     einer        in    ein     Flussmittel     tauchenden Elektrode durch das geschmol  zene     Flussmittel    zum Werkstück fliesst. Die  zur     Schweissung    erforderliche Wärme wird  der Elektrode und dem     Werkstück    durch die  überhitzte     Flussmittelschmelze    zugeführt.  



  Qualität und Art der     Schweissnaht    hän  gen von mehreren Faktoren ab, so z. B. von  der Tiefe und dem Ausmass der Schmelzung  der Kanten des Werkstückes, der Zusammen  setzung des     Flussmittels    oder Schmelze, der  verwendeten Spannung und Stromstärke     und     der Schweissgeschwindigkeit. Wenn die ge  wünschte     Schweissgeschwindigkeit    für eine  spezielle     Schweissung    bestimmt ist, wird eine       Schweissnaht    der gewünschten Breite erzeugt.  Bei gleichbleibender Stromstärke und Span  nung nimmt die Breite der Naht ab,     wenn     die Schweissgeschwindigkeit erhöht wird.

   Die  Abnahme der Breite der Schweissnaht bei Er  höhung der Schweissgeschwindigkeit bei  gleichbleibender Spannung und Stromstärke    ist also einer der Faktoren, welche die maxi  male     Schweissgeschwindigkeit    bestimmen.  



  Um die Schweissgeschwindigkeit zu er  höhen, muss man also den Schweissstrom ver  stärken, um in der     Schweisszone    eine höhere  Stromdichte zu erhalten. Im allgemeinen ist  es jedoch nicht immer vorteilhaft, die Strom  dichte zu erhöhen, weil dann     insbesondere    in  den untern Rändern der Naht oder am       Grunde    der Schweissrille die     Schweissung        viel     zu tief eindringt.

   Dies ist vor allem der Fall,  wenn der Grund der     Schweissnaht    dicht an  der Unterseite des Werkstückes liegt und  ebenso,     wenn.    relativ dünne Platten ge  schweisst werden sollen, bei denen ebenfalls  die     Schweissung    am Grunde der Naht bei  hohen Stromdichten viel zu weit eindringt.    Zur Vermeidung dieser Nachteile wird  der Strom beim Verfahren gemäss vorliegen  der Erfindung     innerhalb    des in der Schweiss  zone geschmolzenen Materials durch mag  netische     Einwirkungen    seitlich zur Schweiss  richtung abgelenkt, um die Schweissnaht      unter Verringerung ihrer Tiefe breiter zu  gestalten.  



  Im folgenden wird die     Erfitidcmg        anhand     der Zeichnung     beispielsweise    erläutert.  



       Fig.    1 ist ein Querschnitt durch eine  Schweissnaht zwischen zwei abgeschrägten  Kanten zu verschweissender Platten und zeigt  schematisch die Schweisseinrichtung ohne  Magnet;     Fig.    2 ist ein Längsschnitt durch  die Naht nach der Linie 2-2 der     Fig.    1  und zeigt schematisch einen Elektromag  neten. der über der Naht in der     Nähe    der  Schweisszone angebracht ist;     Fig.    3 ist ein  Längsschnitt durch eine ähnliche Naht wie  in     Fig.    1 und 2, bei der Elektromagnete so  wohl vor wie hinter der Schweissstelle an  geordnet sind;

       Fig.    4 ist ein weiterer Längs  schnitt einer     Naht,    bei der Elektromagnete  unterhalb der Platten sowohl vor als hinter  der Schweissstelle angeordnet sind;     Fig.    5 ist  ein Querschnitt durch eine derartige Schweiss  naht, bei welcher die Elektromagnete ober  halb des Werkstückes zu beiden Seiten der  Schweissstelle angeordnet sind;     Fig.    6 ist ein  Querschnitt durch eine     derartige    Schweiss  naht, bei welcher die Elektromagnete unter  halb der Platten zu beiden Seiten der       Schweissstellen    angeordnet sind;

       Fig.    7 und 8  zeigen schematisch das     Aussehen    einer fertig  gestellten Schweissnaht. die     ohne        respektive     mit     Magnetfeld    in der     Schweisszone    ausge  führt wurde.  



  In der nachfolgenden     Beschreibung    sind  gleiche Teile in allen Figuren mit den glei  chen Bezugszeichen     bezeichnet.    Die Schweiss  naht 10, welche durch die beiden     abgeschräg-          ten    Kanten der Platten 11 und 12 gebildet  wird, ist mit einem     Flussmittel    13 hohen  elektrischen Widerstandes in     pulveriger    oder  gekörnter Form gefüllt. Vorzugsweise wird  eine derartige Menge dieses Materials ver  wendet, dass es längs der Naht bei 14 auf  gehäuft     ist.    Die Elektrode 15 ist derart in  das     Flussmittel    eingetaucht, dass sie von den  Platten 11 und 12 im     Abstand    ist.

   Die  Stromquelle 16 ist über 17 und 18 sowohl mit  dem Werkstück, als auch mit der Elektrode  verbunden.         L        in    den     Stromkreis    bei     Beginn    der       Schweisseng    zu schliessen, wird geeignetes  Material, wie Stahlspäne, zwischen die Elek  troden 15 und die Platten 11 und 12 ge  bracht.

   Der     zwischen    der Elektrode und dem       Werkstück    fliessende Strom heizt das     Lena.ch-          barte        Flussmittel    13 so. dass es schmilzt und  selbst die     Stromleitung        übernimmt.    Hier  durch wird dem Ende der Elektrode 15 und  den Kanten der Platten 11 und 12 die zum       Schmelzen    nötige     Wärme    zugeführt. Das  von der Elektrode abgeschmolzene Metall ver  schmilzt mit den     Kanten    der Platten.  



       h)    dem     Umfang,    in dem die Elektrode 15  abschmilzt, wird sie nachgeliefert und nach  einer     bestimmten    Zeit längs der Naht 10 durch       tLs        Flussmittel    13 mit gleichförmiger Ge  schwindigkeit     be\vegt.    Auf diese Weise wird       das        Flussmittel    13 an aufeinander folgen  den Stellen der Naht geschmolzen,     wird    über  hitzt und leichtflüssig, wie bei 19 in     Fig.    2  angedeutet,

       wobei    die Flüssigkeitsströmung  eine     wirksame        Durchmischung    des geschmol  zenen     Metalles    mit dem     Flussmittel    auslöst  und Verunreinigungen aus dem Metall     aus-          w7ischt,    bevor es sich     verfestigt    und die bei  den Platten miteinander verbindet.

   Das Fort  schreiten der Schweisseng ist in     Fig.    2     da.r-          @resIellt.    Die Elektrode<B>1.5</B> wird     relativ    zum       h          Werkstück    in Richtung des Pfeils     _4    bewegt.

    Das     Flussmittel    1:3 ist vor der -Elektrode 15  in dem noch nicht geschweissten Teil der  Naht in     pulverigem    oder gekörntem Zu  stande, während in dem schon geschweissten  Teil 21 das     gescbniolzene        Flussmittel    in der       Schmelze    aufgestiegen und oben auf der       Schweissnaht    bei 22 erstarrt ist. Der     L\ber-          schuss    14 an     Flussmittel    bleibt     ungeschmol-          zen    und bedeckt die erstarrte Schicht 22.  



  Durch ein magnetisches Feld wird der  Strom in der     Schweisszone    19 gelenkt. Hier  durch wird es möglich, die Tiefe des       Schmelzvorganges        an    den     untern    Kanten der  Naht oder am Grund der durch die ge  genüberliegenden Kanten der Platten gebil  deten Rille zu vermindern, so     da,ss    höhere  Stromdichten und     Schweissgeschwindigkeiten     ohne Verschlechterung der Qualität der      Schweissnaht wirksam und sicher angewen  det werden können.  



  In     Fig.    2 ist ein aus .der Wicklung 24  und einem Kern 25 bestehender Elektromag  net in der Nähe der Elektrode 15 an der  schon geschweissten Seite 21 der Naht an  geordnet. Der Kern 25 ist oberhalb der  Schweisszone 19 angeordnet und mit einem  spitzen Winkel in bezug auf die Platten 11  und 12: ,gegen die     Elektrode    15 geneigt. Um  den Magneten so dicht wie möglich an die  Platten 11 und 12 heran zu bekommen, ist  sein     unteres        Ende        abgesollrägt.     



       Die        Stromlinien    in dem     geschmolzenen          Flussmittel    und     ,geschmolzenem    Metall sind  durch die     :gepunkteten        Linien        2!6        angedeutet     und erstrecken sich von der Elektrode 15 nach  unten und     rückwä;

  rts..    Die von dem     Magneten          ausgehenden        Kraftlinien,    die durch die ge  strichelten Linien<B>2,7</B> angedeutet sind, gehen       ,von    dem     Kern.    25 nach     unten    und schneiden       annähernd        senkrecht    die     Stromlinien:    26. Wenn  für die     Schweissung    Wechselstrom verwendet  wird, die Wicklung 24 des Magnetes dagegen  über 28 und 29 mit einer Gleichstromquelle  verbunden ist, verschiebt das praktisch  gleichförmige Kraftfeld des Magnetes den  Wechselstrom in dem flüssigen Material ab  wechselnd nach beiden Seiten.

   Die Verschie  bung der     Stromlinien    bedingt eine Erhöhung  der Temperatur an den betreffenden Stellen  der Schmelze. Auf diese Weise wird an den  Stellen des Stromweges, wo     zusätzlich     Wärme zugeführt wird, der Widerstand ver  mindert. Gleichzeitig sinkt die Temperatur  an den Stellen, wo der Strom ohne Beeinflus  sung durch den Magnet fliessen würde, so dass       dort    der     Widerstand    steigt. Da -die Leit  fähigkeit durch die     Wärmeentwicklung          steigt,    wird     die        Verschiebung        der    Strom  linien durch das Magnetfeld     erleichtert.     



  Durch die abwechselnde Verschiebung der  Stromlinien nach beiden Seiten wird der  Stromweg beträchtlich verbreitert. Der Ge  samtwiderstand der Schmelzzone bleibt prak  tisch unverändert. Trotzdem wird die Er  wärmung innerhalb der Schmelzzone derart  verändert, dass die Tiefe der     Schmelzung    an    den untern Teilen der Kanten     vermindert     wird und die Energiedichte dort im Verhält  nis zu     denjenigen    Teilen der Platten, welche  die Schweissrille umgeben, geringer ist.  



  Bei der in     Fig.    2 dargestellten Arbeits  weise, bei welcher der Elektromagnet in der  Nähe der Elektrode 15 über der schon fer  tigen Schweissnaht angeordnet ist, bewirkt  sein Feld eine     Verminderung    der Schweiss  nahttiefe an dem untern Teil der Platten  kanten und dafür     wird    die Schweissnaht an  den übrigen Teilen der Kanten gegen die  Oberfläche der Naht hin verbreitert.  



  Auf diese Weise lässt sich die Tiefe der       Schweissnaht    wirksam regeln und ihre Breite  vergrössern. Die von der Stärke des magne  tischen Feldes abhängige Verschiebung der       Stromlinien    wird durch Veränderung des  durch die Wicklung 24 des Elektromagnetes  fliessenden Stromes und seine Lage im Ver  hältnis zum Werkstück geregelt. Die Polari  tät des Elektromagnetes ist ohne Einfluss, es  wird das gleiche Ergebnis erhalten,     wenn    das  untere Ende des Kernes 25 ein Nord- öder  Südpol ist.  



  Der Elektromagnet ist so angeordnet, dass  die magnetischen Kraftlinien die Stromlinien  in der Schmelzzone 19 schneiden.  



  So zum Beispiel sind in     Fig.    3 zwei  Elektromagnete 30 und 31 dargestellt, welche  oberhalb der Naht und parallel zu ihr an der  schon     geschweissten    Seite 21 wie an der noch  nicht geschweissten Seite 20 angeordnet sind.  Die Elektromagnete 30 und 31 können über  den Leiter 34 in Serie mit der Stromquelle  durch die Leiter 35 und 36     verbinden    sein.  



  Man kann auch die Elektromagnete 30  und 31, wie     in        Eig.    4     aalgedeutet,        in    ;glei  cher Weise unterhalb des Werkstückes an  ordnen.  



  Der gleiche Erfolg     wird    erreicht durch  ein Magnetfeld, welches senkrecht zur  Schweissrichtung steht. Die Magnete können       hierbei        isowohl        unterhalb    wie     oberhalb    des  Werkstückes angeordnet werden.     Fig.    5 zeigt  eine derartige Anordnung, bei der die Elek  tromagnete 30 und 31 oberhalb der     Platten     11 und 12 zu beiden Seiten der Schweissnaht      10 nahe der     Schweisszone    19 angeordnet sind.  39 ist eine     Stützstange,    die     unterhalb    der       Schweissnaht        angeordnet    ist.

    



  Oft. ist es vorteilhaft, die Elektromagnete  unterhalb des     MTerkstricl@es        anzuordnen.    Diese       Ausführungsform    ist in     Fig.    6 dargestellt.  Die Elektromagnete 30 und 31. sind senk  recht zur Naht 10 beiderseits der Schweiss  zone 19 vorgesehen. Obwohl die Kerne 40  und 41 dieser     Elektromagnele    einen gewis  sen     Abstand    von den Platten 11 und 1? auf  v: eisen, kann es mitunter     vorteilhaft    sein, dass  die Kerne die     Unterseite    der Platten lose be  rühren.

   Dies ist     besonders    vorteilhaft, wenn  kein Stützstab verwendet     werden    kann, weil  die     Stromlinien    in das. Gebiet des stärksten       3lla-net.feldes        kommen-,        weint    die Schmelzung  droht, zu tief in die untern Teile der Naht  einzudringen. Auf diese Weise ist es mög  lich, automatisch die Tiefe der Schmelzung  am Boden der     Naht    zu regeln     bezw.    zu be  grenzen.  



  Beim Schweissen einer<B>1,27</B> ein dicken  Platte mit einer Geschwindigkeit von  30     cmrmin.    wurde bei 40 Volt und 880     Amp.     des Schweissstromes ohne     'Magnetfeld    eine       vertikale    Tiefe der     Schweissnaht    von  0,913     ein    und eine Breite der Naht von       1,8:i        ein    gefunden.' Bei     Verwendung    eines  Gleichstrommagnetes nach der in     Fig.        \?    ge  zeigten     Arbeitsweise    liess sich die Tiefe der  Schweissnaht auf 0,36 cm verringern und da  für die Breite auf 2.4 ein erhöhen.  



  Bei der     Seliweissung    von Stahlplatten von  ungefähr 0,48 ein Dicke erzeugte ein Strom  von 400     Amp.    eine     Eindringtiefe        ain    Boden  der Naht, welche für Platten     dieser    Dicke  schon zu gross ist.

   Bei     Anwendung    eines Mag  netfeldes, welches die     Eindringtiefe    der       Sehweissung    an der untern Seite der Platten  verringert, ist es ,jedoch möglich, Schweiss  ströme bis- zu 1100     Amp.    ohne     unzulässig     starke     Eindringitng        ztt        verwenden;        finit    die  sen hohen     Schweissstromstärken    lässt sich die       Schweissgeschwindigkeit        erheblich    vergrössern.  



  Die Wirkung, welche durch ein Magnet  feld bei dem oben beschriebenen Schweissver  fahren eintritt, ist vollständig von derjenigen    verschieden, die ein     Magnetfeld    bei der Licht  bogenschweissung ausübt. Wie auch immer  das     magnetische    Feld bei einer Lichtbogen  schweissung angewendet wurde, niemals  konnte man auf diese Weise die Breite einer       Lichtbogenschweissung    vergrössern oder die       Eindringtiefe    in den untern Teilen der  Schweissnaht verringern. Bei der elektrischen       Lichtbogensehweissung        siieht    man mittels  eines Magnetfeldes die Breite der entstehen  den Schweissnaht zu vermindern und ihre  Tiefe am Grunde der Schweissnaht zu er  höhen.

   Unter den in dem ersten Beispiel an  gegebenen Bedingungen vermindert die Ver  wendung eines Magnetfeldes bei     elektrischer          Lichtbogenschweissung    mit blanken Schweiss  stäben die Breite der Schweissnaht von 2 cm  auf 1.3 ein und erhöht die     Eindringtiefe    der  Schweissnaht in das Material von 0,71 auf  0,74 cm.     Anderseits    ist es unmöglich ge  wesen bei einem Schweissverfahren, bei dem  die zum Schweissen erforderliche Wärme  durch ein überhitztes     Flussmittel    der Schweiss  zone zugeführt wird, mittels eines Magnet  feldes die     Eindringtiefe    am Grunde der  Schweissnaht zu erhöhen oder ihre Breite zu  vermindern.  



  Es ist selbstverständlich.     da.ss    ein Fluss  mittel verwendet wird, in welchem die bei  hohen Temperaturen zwischen den Bestand  teilen möglichen chemischen Reaktionen  schon so weit vollendet sind,     da,ss    es -     che-          iniseh        inert    ist und während des Schweiss  prozesses keine schädlichen Gase entwickelt.  Weiterhin soll die Leichtflüssigkeit des ge  schmolzenen     Flussmittels    bei der Schweiss  temperatur derart sein. dass es nicht vom ge  schmolzenen     Metall    mitgerissen wird.

   Die  Hauptbestandteile des     Flussmittels    sind     vor-          zugSweise        Kieselsäure    und     ein    oder mehrere  Silikate der     Erdalkalimetalle    und     Alumi-          niumoxyd,    welche in geeigneter Weise, z. B.  in einem elektrischen Ofen. vorher     zusain-          mengeselimolzen    worden sind. Ein Halogen  salz, wie     Calciumfluorid,    kann der     l1ischung     vor oder nach der Schmelzung der übrigen  Bestandteile zugegeben werden.

   Die ge  schmolzene Mischung wird möglichst schnell           abgekühlt,    so dass das Material glasigen       Bruch    aufweist. Ferner soll das Material  nach dem Kühlen und Mahlen     praktisch    frei  von Eisenoxyd sein, welches nicht mit Be  standteilen der Mischung verbunden ist und  frei von anderem Material, wie     Karbonaten     oder Feuchtigkeit, welche schädliche Gase  oder Dämpfe bei Schweisstemperaturen ent  wickeln.

   Die     Zusammensetzung    in Gewichts  prozent eines     Flussmittels,    das bei der Durch  führung des Verfahrens     mit    Erfolg verwen  det worden ist, war folgende:  
EMI0005.0008     
  
    I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV
<tb>  Ca0 <SEP> 29,5 <SEP> 31,24 <SEP> 29,18 <SEP> 40,12
<tb>  %Mg0 <SEP> 8,7 <SEP> 11,01 <SEP> 8,26 <SEP> 0,89
<tb>  Si02 <SEP> 56,4 <SEP> 52,40 <SEP> 57,48 <SEP> 52,94
<tb>  %A120, <SEP> 5,4 <SEP> 4,11 <SEP> 4,86 <SEP> 5,80
<tb>  r' <SEP> e@0, <SEP> niedrig <SEP> 0,13 <SEP> 0,24 <SEP> 0,23       Vor Gebrauch wurde je ein Teil     Calcium-          fluorid    auf 16 Gewichtsteile eines der ge  nannten     Flussmittel    zugefügt.  



  Das charakteristische Aussehen von  Schweissnähten, die in der oben     beschriebenen     Weise einmal mit und einmal ohne ein Mag  netfeld erhalten werden, sind schematisch in       Fig.    7 und 8 dargestellt. Die gestrichelten  Linien 42 in diesen Figuren deuten die ur  sprünglichen     ganten    der Platten 11 und 12  an, welche zur     Vorbereitung    der     Schweissung     abgeschrägt worden waren. Bei der in     Fig.    7  dargestellten Schweissnaht 43, welche ohne  Magnetfeld hergestellt wurde, kann man er  kennen, dass die Seiten relativ steil sind.

   Die  Breite der Schweissnaht ist am     obern    Rande  der     Platten    11 und 12 nur wenig grösser als  die Breite der ursprünglichen Rinne. Bei der  mit einem Magnetfeld hergestellten Schweiss  naht 44 in     Fig.    8 sind die Seitenränder  weniger steil als bei der in     Fig.    7 dargestell  ten Schweissnaht. Die     Eindringtiefe    am Bo  den der Naht ist in     Fig.    8 geringer als in       Fi.    7.

   Die     Ablenkung    der Stromlinien wäh  rend des     Schweässprozeisses        hat    bei der in       Fig.    8 dargestellten Schweissnaht eine grö  ssere     Eindringung    in der Nähe der obern  Plattenränder und eine grössere Breite der  Schweissnaht in ihrer gesamten Tiefe be-    wirkt.

   Ein charakteristisches Merkmal von  Schweissnähten, die an flachen oder ge  krümmten Platten mittels eines Magnetfeldes  erzeugt wurden,     ist    die deutlich erkennbare  Lippenbildung 45 an den     ganten    der       Schweissnaht        in    der Nähe der     obern    Fläche  der Platten 46     und    47.  



  An Stelle von Elektromagneten lassen  sich auch starke permanente Magnete ver  senden, um die Stromlinien des Wechsel  stromes in der Schmelze abzulenken.     Ein    per  manenter Magnet aus     Kobaltstahl    wird bei  spielsweise in vielen Fällen ein genügend  starkes Feld erzeugen, um die     Eindringtiefe     der     Schweissnaht    im untern Teil der Schweiss  rille zu regeln. Die Feldstärke eines     per-          manenten        Magnetes        wird;    durch .die     Ver-          ändierung        @seiner    Lagegeregelt.  



  Bei     Verwendung    von Wechselstrom zur       Schweissung    kann die Regelung der Ein  dringtiefe der Schweissnaht in den untern  Teil auch mittels     eines    mit Wechselstrom ge  speisten Elektromagnetes erfolgen. Die Wick  lung des Elektromagnetes kann unmittelbar  mit dem Schweissstrom verbunden werden.  Ebenso kann ein gleichförmiges oder wech  selndes Magnetfeld bei der Verwendung von       Gleichstrom    zum     Schweissen    benutzt werden.



  Electric welding process. The subject of the invention is an electrical welding process in which the welding current flows from an electrode immersed in a flux through the melted flux to the workpiece. The heat required for welding is supplied to the electrode and the workpiece by the overheated flux melt.



  The quality and type of weld seam depend on several factors, such as: B. the depth and the extent of the melting of the edges of the workpiece, the composition of the flux or melt, the voltage and current strength used and the welding speed. If the desired welding speed is determined for a specific weld, a weld of the desired width is produced. If the current strength and voltage remain the same, the width of the seam decreases when the welding speed is increased.

   The decrease in the width of the weld seam when the welding speed increases while the voltage and current strength remain constant is one of the factors that determine the maximum welding speed.



  In order to increase the welding speed, you have to strengthen the welding current in order to obtain a higher current density in the welding zone. In general, however, it is not always advantageous to increase the current density, because then the weld penetrates far too deeply, especially in the lower edges of the seam or at the bottom of the welding groove.

   This is especially the case when the bottom of the weld seam is close to the underside of the workpiece and also when. relatively thin plates are to be welded, in which the weld at the bottom of the seam also penetrates far too far at high current densities. To avoid these disadvantages, the current in the method according to the present invention is deflected laterally to the welding direction within the material melted in the welding zone by magnetic effects in order to make the weld seam wider while reducing its depth.



  In the following, the Erfitidcmg is explained using the drawing, for example.



       1 is a cross section through a weld seam between two beveled edges of plates to be welded and shows schematically the welding device without a magnet; Fig. 2 is a longitudinal section through the seam along the line 2-2 of Fig. 1 and shows schematically an electric magnet. which is attached over the seam near the welding zone; Fig. 3 is a longitudinal section through a similar seam as in Fig. 1 and 2, in which the electromagnets are arranged in front of as well as behind the welding point;

       Fig. 4 is another longitudinal section of a seam in which electromagnets are arranged below the plates both in front of and behind the weld; Fig. 5 is a cross section through such a weld seam, in which the electromagnets are arranged above half of the workpiece on both sides of the weld; 6 is a cross section through such a weld seam in which the electromagnets are arranged under half of the plates on both sides of the welds;

       7 and 8 show schematically the appearance of a finished weld seam. which was carried out without or with a magnetic field in the welding zone.



  In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals in all figures. The weld seam 10, which is formed by the two beveled edges of the plates 11 and 12, is filled with a flux 13 of high electrical resistance in powdery or granular form. Preferably, such an amount of this material is used that it is piled up along the seam at 14. The electrode 15 is immersed in the flux in such a way that it is at a distance from the plates 11 and 12.

   The power source 16 is connected via 17 and 18 both to the workpiece and to the electrode. L to close the circuit at the beginning of the Schweisseng, suitable material, such as steel filings, between the electrodes 15 and the plates 11 and 12 is placed.

   The current flowing between the electrode and the workpiece heats the Lena.ch-bared flux 13 in this way. that it melts and takes over the power line itself. Here by the end of the electrode 15 and the edges of the plates 11 and 12, the heat necessary for melting is supplied. The metal melted from the electrode melts together with the edges of the plates.



       h) the extent to which the electrode 15 melts, it is replenished and after a certain time moved along the seam 10 by the flux 13 at a uniform speed. In this way, the flux 13 is melted at successive points of the seam, is overheated and slightly liquid, as indicated at 19 in Fig. 2,

       whereby the liquid flow triggers an effective intermixing of the molten metal with the flux and wipes out impurities from the metal before it solidifies and bonds the plates with one another.

   The progress of the welding is shown in Fig. 2 da.r- @resIellt. The electrode <B> 1.5 </B> is moved relative to the workpiece in the direction of arrow _4.

    The flux 1: 3 is in front of the electrode 15 in the not yet welded part of the seam in powdery or granular state, while in the already welded part 21 the melted flux rose in the melt and solidified on top of the weld seam at 22. The excess solder 14 of flux remains unmelted and covers the solidified layer 22.



  The current in the welding zone 19 is directed by a magnetic field. This makes it possible to reduce the depth of the melting process at the lower edges of the seam or at the bottom of the groove formed by the opposite edges of the plates, so that higher current densities and welding speeds without deteriorating the quality of the weld seam effectively and safely can be used.



  In Fig. 2 is from. The winding 24 and a core 25 existing Elektromag net in the vicinity of the electrode 15 on the already welded side 21 of the seam arranged. The core 25 is arranged above the welding zone 19 and is inclined towards the electrode 15 at an acute angle in relation to the plates 11 and 12 :. In order to get the magnet as close as possible to the plates 11 and 12, its lower end is beveled.



       The streamlines in the molten flux and molten metal are indicated by the: dotted lines 2! 6 and extend downward and backward from the electrode 15;

  rts .. The lines of force emanating from the magnet, which are indicated by the dashed lines <B> 2,7 </B>, go from the core. 25 downwards and intersect the streamlines approximately vertically: 26. If alternating current is used for the welding, whereas the winding 24 of the magnet is connected to a direct current source via 28 and 29, the practically uniform force field of the magnet shifts the alternating current in the liquid material alternating to both sides.

   The shift in the streamlines causes an increase in temperature at the relevant points in the melt. In this way, the resistance is reduced ver at the points in the current path where additional heat is supplied. At the same time, the temperature drops at the points where the current would flow through the magnet without being influenced, so that the resistance increases there. Since the conductivity increases due to the development of heat, the shifting of the current lines is facilitated by the magnetic field.



  The flow path is considerably widened by the alternating shifting of the streamlines to both sides. The total resistance of the melting zone remains practically unchanged. Nevertheless, the heating within the melting zone is changed in such a way that the depth of the melting is reduced at the lower parts of the edges and the energy density there in relation to those parts of the plates that surround the welding groove is lower.



  In the working manner shown in Fig. 2, in which the electromagnet is arranged near the electrode 15 over the already fer term weld, its field causes a reduction in the weld seam depth on the lower part of the plates edges and the weld is on the remaining parts of the edges widened towards the surface of the seam.



  In this way, the depth of the weld seam can be effectively regulated and its width increased. The dependent on the strength of the magnetic field displacement of the streamlines is regulated by changing the current flowing through the winding 24 of the electromagnet and its position in relation to the workpiece. The polarity of the electromagnet has no influence; the same result is obtained if the lower end of the core 25 is a north or south pole.



  The electromagnet is arranged so that the magnetic lines of force intersect the streamlines in the melting zone 19.



  For example, two electromagnets 30 and 31 are shown in FIG. 3, which are arranged above the seam and parallel to it on the already welded side 21 and on the not yet welded side 20. The electromagnets 30 and 31 can be connected in series with the power source through the conductors 35 and 36 via the conductor 34.



  You can also use the electromagnets 30 and 31, as in Eig. 4 aalgedeutet, arrange in the same way below the workpiece.



  The same success is achieved with a magnetic field that is perpendicular to the welding direction. The magnets can be arranged both below and above the workpiece. Fig. 5 shows such an arrangement in which the elec tromagnets 30 and 31 are arranged above the plates 11 and 12 on both sides of the weld seam 10 near the welding zone 19. 39 is a support rod which is arranged below the weld seam.

    



  Often. it is advantageous to arrange the electromagnets below the MTerkstricl @ es. This embodiment is shown in FIG. The electromagnets 30 and 31 are provided perpendicular to the seam 10 on both sides of the welding zone 19. Although the cores 40 and 41 of these electromagnets a certain distance from the plates 11 and 1? on iron, it can sometimes be advantageous that the cores loosely touch the underside of the plates.

   This is particularly advantageous when a support rod cannot be used, because the streamlines come into the area of the strongest 3lla-net.field - the melting threatens to penetrate too deeply into the lower parts of the seam. In this way, it is possible, please include, to automatically regulate the depth of the melt at the bottom of the seam respectively. to limit.



  When welding a <B> 1.27 </B> thick plate at a speed of 30 cm / min. At 40 volts and 880 amps of the welding current without a 'magnetic field, a vertical depth of the weld seam of 0.913 in and a width of the seam of 1.8: i in.' When using a DC magnet as shown in Fig. \? As shown, the depth of the weld seam could be reduced to 0.36 cm and increased to 2.4 for the width.



  When welding steel plates of about 0.48 a thickness, a current of 400 amp. Produced a penetration depth at the bottom of the seam which is already too great for plates of this thickness.

   When using a magnetic field, which reduces the depth of penetration of the welding on the lower side of the plates, it is possible, however, to use welding currents of up to 1100 amps without impermissibly strong penetration; finite these high welding currents, the welding speed can be increased considerably.



  The effect that occurs through a magnetic field in the welding process described above is completely different from that which a magnetic field exerts in the arc welding. However the magnetic field was used in an arc weld, it was never possible to increase the width of an arc weld or reduce the penetration depth in the lower parts of the weld seam in this way. In the case of electric arc welding, a magnetic field is used to reduce the width of the weld seam and to increase its depth at the bottom of the weld seam.

   Under the conditions given in the first example, the use of a magnetic field for electric arc welding with bare welding rods reduces the width of the weld from 2 cm to 1.3 and increases the penetration depth of the weld into the material from 0.71 to 0.74 cm . On the other hand, in a welding process in which the heat required for welding is supplied to the welding zone by an overheated flux, it has been impossible to use a magnetic field to increase the penetration depth at the bottom of the weld seam or to reduce its width.



  It goes without saying. that a flux is used in which the chemical reactions that are possible between the components at high temperatures are already so far completed that it is chemically inert and does not develop any harmful gases during the welding process. Furthermore, the light liquid of the molten flux should be such at the welding temperature. so that it is not carried away by the molten metal.

   The main components of the flux are preferably silicic acid and one or more silicates of the alkaline earth metals and aluminum oxide, which can be used in a suitable manner, e.g. B. in an electric furnace. have been melted together beforehand. A halogen salt, such as calcium fluoride, can be added to the mixture before or after the remaining ingredients have melted.

   The molten mixture is cooled as quickly as possible so that the material has a glassy break. Furthermore, the material should be practically free of iron oxide after cooling and grinding, which is not associated with Be constituents of the mixture and free of other material, such as carbonates or moisture, which develop harmful gases or vapors at welding temperatures.

   The weight percent composition of a flux that was successfully used in carrying out the process was as follows:
EMI0005.0008
  
    I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV
<tb> Ca0 <SEP> 29.5 <SEP> 31.24 <SEP> 29.18 <SEP> 40.12
<tb>% Mg0 <SEP> 8.7 <SEP> 11.01 <SEP> 8.26 <SEP> 0.89
<tb> Si02 <SEP> 56.4 <SEP> 52.40 <SEP> 57.48 <SEP> 52.94
<tb>% A120, <SEP> 5.4 <SEP> 4.11 <SEP> 4.86 <SEP> 5.80
<tb> r '<SEP> e @ 0, <SEP> low <SEP> 0.13 <SEP> 0.24 <SEP> 0.23 Before use, one part of calcium fluoride per 16 parts by weight of one of the named Flux added.



  The characteristic appearance of weld seams, which are obtained in the manner described above once with and once without a magnetic field, are shown schematically in FIGS. 7 and 8. The dashed lines 42 in these figures indicate the original ganten of the plates 11 and 12, which had been beveled in preparation for the weld. In the case of the weld seam 43 shown in FIG. 7, which was produced without a magnetic field, it can be seen that the sides are relatively steep.

   The width of the weld seam on the upper edge of the plates 11 and 12 is only slightly greater than the width of the original groove. In the weld seam 44 produced with a magnetic field in FIG. 8, the side edges are less steep than in the weld seam illustrated in FIG. 7. The depth of penetration at the bottom of the seam is less in Fig. 8 than in Fi. 7th

   The deflection of the streamlines during the welding process has resulted in the weld seam shown in FIG. 8 greater penetration in the vicinity of the upper plate edges and a greater width of the weld seam in its entire depth.

   A characteristic feature of weld seams that were produced on flat or curved plates by means of a magnetic field is the clearly recognizable lip formation 45 on the edges of the weld seam near the upper surface of the plates 46 and 47.



  Instead of electromagnets, strong permanent magnets can also be sent to deflect the streamlines of the alternating current in the melt. In many cases, for example, a permanent magnet made of cobalt steel will generate a sufficiently strong field to regulate the penetration depth of the weld seam in the lower part of the welding groove. The field strength of a permanent magnet is; by changing @ its position controlled.



  When using alternating current for welding, the control of the penetration depth of the weld seam in the lower part can also be done by means of an electromagnet fed with alternating current. The winding of the electromagnet can be connected directly to the welding current. Likewise, a uniform or alternating magnetic field can be used when using direct current for welding.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Elektrisches Schweissverfahren, bei dem der Schweissstrom von einer in ein Flussmittel tauchenden Elektrode durch das geschmol zene Flussmittel zu dem zu schweissenden Werkstück fliesst und die zur Schweissung erforderliche Wärme der Elektrode und dem Werkstück durch die überhitzte Flussmittel- schmelze zugeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, PATENT CLAIM: Electric welding process in which the welding current flows from an electrode immersed in a flux through the molten flux to the workpiece to be welded and the heat required for welding is supplied to the electrode and the workpiece by the overheated flux melt , dass der Schweissstrom innerhalb des in der Schweisszone geschmolzenen Materials durch magnetische Einwirkung seitlich zur Schweissrichtung abgelenkt wird, um die Schweissnaht unter Verringerung ihrer Tiefe breiter zu gestalten. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom abwech selnd nach beiden Seiten abgelenkt wird. ?. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein lla.gnet in der Nähe der Elektrode auf der schon fertig gestellten Seite der Schweissnaht derart angeordnet wird, dass sich die magne tischen Kraftlinien und die Stromlinien innerhalb der Schmelzzone kreuzen. 3. that the welding current within the material melted in the welding zone is deflected laterally to the welding direction by magnetic action in order to make the weld seam wider while reducing its depth. SUBClaims: 1. Method according to claim, characterized in that the current is alternately deflected to both sides. ?. Method according to patent claim, characterized in that an Ila.gnet is arranged in the vicinity of the electrode on the already finished side of the weld seam in such a way that the magnetic lines of force and the streamlines intersect within the melting zone. 3. Verfahren nach Patentanspruch und U n teransprueh ?, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichförmiges Magnetfeld ange wendet wird. 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schweissen Wechselstrom verwendet wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Magnet oberhalb des Werkstückes angeordnet wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Magnet unterhalb des Werkstückes angeordnet wird. 7. Method according to patent claim and sub-claim, characterized in that a uniform magnetic field is applied. 1. The method according to claim, characterized in that alternating current is used for welding. 5. The method according to patent claim and sub-claims 1 to 4, characterized in that the magnet is arranged above the workpiece. 6. The method according to claim and un terclaims 1 to 4, characterized in that the magnet is arranged below the workpiece. 7th Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet. dass magnetische Kraft linien verwendet werden, -elche senkrecht zur Schweissnaht verlaufen. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Kraft linien verwendet werden, welche parallel zur Schweissnaht verlaufen. Method according to patent claim, characterized. that magnetic lines of force are used, which run perpendicular to the weld seam. B. The method according to claim, characterized in that magnetic lines of force are used which run parallel to the weld seam.
CH197038D 1936-04-17 1937-03-24 Electric welding process. CH197038A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US197038XA 1936-04-17 1936-04-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH197038A true CH197038A (en) 1938-04-15

Family

ID=21794601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH197038D CH197038A (en) 1936-04-17 1937-03-24 Electric welding process.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH197038A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3328272C2 (en)
DE69721421T2 (en) Welding process with a vertical burner
CH630547A5 (en) METHOD FOR ELECTROSHELL WELDING METALS.
DE2920277A1 (en) METHOD FOR PRODUCING METAL AREAS ON A METAL PIECE
DE2856305A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR STIRRING A METAL MELT
CH197038A (en) Electric welding process.
DE2804487C2 (en) Device for filling the block heads of cast metal blocks using the electroslag remelting process
DE2631980B2 (en) Block head heated by an electrode and surrounded by a hot top
DE1811151A1 (en) Melting electrode method for producing an ingot and melting electrode furnace for this method
DE1125551B (en) Process for producing an alloyed pn junction with very low penetration depth in a semiconductor body
DE476812C (en) Process for casting metals in molds using electrical currents
DE1471853B2 (en) DEVICE USING ELECTRODE FOR A MELTING FURNACE WITH ELECTRIC HEATING, IN PARTICULAR FOR A GLASS MELTING FURNACE
DE2333440C3 (en) Electro-slag welding process
DE2303339A1 (en) ELECTROLYSIS CELL
DE2936282A1 (en) ARC WELDING PROCESS
DE2920593A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR EMBEDDING PARTICLES IN A METALLIC SURFACE
DE2457656C2 (en) Electromagnetic valve
DE1596679A1 (en) Device for melting glass
DE2733513A1 (en) ELECTROMAGNETIC CONDUCTION PUMP FOR CONTAMINATED METALS
DE681203C (en) Electric arc welding
AT160728B (en) Process for operating electric salt bath furnaces with electrodes and furnace immersed in the bath as well as electrodes for carrying out the process.
DE2024349C3 (en) Method of melting a consumable electrode
DE804370C (en) Power supply for cells of the fused metal electrolysis
DE1471853C (en) Device serving as an electrode for a melting furnace with electrical heating, in particular for a glass melting furnace
DE2019318B2 (en) PROCESS FOR ELECTRIC SLAG WELDING AND WELDING OF METALS