CH224693A - Schweissverbindung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung. - Google Patents

Description

  Schweissverbindung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung.    Bei der Herstellung geschweisster Teile  wird die volle statische Festigkeit des     Ma-          terials,        insbesondere    bei     Stahl,    leicht     einreicht,     dagegen ist es nicht mit Sicherheit gelungen,  die volle Materialfestigkeit gegenüber wech  selnder     Beanspruchung    zu erreichen, obwohl  das Werkstück, wie auch die Schweisse ge  genüber wechselnden     Beanspruchungen    eine  gute Festigkeit haben. Dies liegt an der  Übergangsstelle, welche in dieser Beziehung  schwächer ist als das volle Material.  



  Der Grund dieser Schwächung liegt einer  seits in der neben der Schweissnaht liegenden  Einbrandkerbe, anderseits, in der im     Kerb-          grund    herrschenden, durch Schrumpfkräfte  hervorgerufenen Zugspannung. Der Dauer  bruch geht daher gewöhnlich von der Ein  brandkerbe aus, und     rille    bisher bekannten  Massnahmen zur Erhöhung der Dauerfestig  keit der     Schweissstellen,    das heisst der Festig  keit gegenüber wechselnden Beanspruchun  gen,     zielen    auf     diie    Beseitigung der Ein  brandkerbe und der Zugspannung im Kerb  grund hin, oder letzterer an und für sich.  



       Gegenstand    der vorliegenden Erfindung    ist eine Schweissverbindung, welche dadurch       gekennzeichnet    ist, dass mindestens der eine  der in der Verbindung verschweissten Körper  an der Verbindungsstelle eine allmählich an  steigende Verdickung     aufweist,    um     eine    Ent  lastung der Einbrandkerbengegend zu be  wirken, und die wenigstens am Übergang  vom     vollen,        Querschnitt    zur Verdickung an  der     Oberfläche        geglättet    ist.  



  Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Ver  fahren 'zur Herstellung der erfindungs  gemässen Schweissverbindung. Dieses Ver  fahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man  an der     Verbindungsstelle    der zu verbinden  den Körper mindestens an einem der Körper  eine Verdickung hervorbringt und die Ober  fläche der Verdickung mindestens am Über  gang von der Verdickung zu den Teilen der  Körper mit der ursprünglichen Dicke glättet.  



  Eine solche Verdickung des Materials  kann     entweder    durch Stauchen     oder    dann  durch     Auftragung    von     Schweissmaterial     hervorgebracht werden, wobei man das Ma  terial einer     Bearbeitung    zwecks Erzielung  eines allmählichen     Querschnittüberganges,         bezw. der Entfernung der Einbrandkerben  unterzieht.  



  Man kann     dabei        mindestens        eines    der     -c-          schweissten    Teile zwecks Erhöhung der       Dauerfestigkeit    nachbearbeiten oder     nach-          behandeln.     



  Eine blosse Verdickung der Schweiss  naht bewirkt nicht nur keine Verstärkung,  sondern .sogar eine Schwächung der Schweiss-         V=erbindung        gegenüber    wechselnden Bean  spruchungen. Der Beginn der allmählich an  steigenden Verdickung     muss    daher schon in  das volle Material verlegt werden, bezw. in       solches        Schweissmaterial,    das einer dem Voll  material ähnlichen     mechanischen    oder       Wärmebehandlung        ausgesetzt    worden ist.  



       Ermüdungsversuche    an     Blechen    mit ver  dickten SChweissstellen haben folgende Re  sultate ergeben:  
EMI0002.0018     
  
     Der     überraschend    starke Einfluss der  Entfernung     dar    kaum     sichtbaren        Runzeln    an  der Oberfläche durch Überschleifen des  Überganges zur Verdickung macht sich       durch    eine Erhöhung der Dauerfestigkeit um  30%, und zwar bis auf die des     ungeschweiss-          ten    Bleches geltend.

   Infolge der Verdickung  des Stosses ist die Verbindung  von kleinen  Fehlern in der Schweissnaht selbst unab  hängig, so dass die volle Dauerfestigkeit mit  Sicherheit von jeder     Schweissverbindung    er  reicht wird.  



  In     der    beiliegenden Zeichnung sind bei  spielsweise     mehrere    Ausführungsformen des       Erfindungsgegenstandes    veranschaulicht.  



  Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen in  üblicher     Weise        hergestellte        Schweissstellen.       In Fig. 1 ist das Vollmaterial mit 1     be-          zeichnet.    Es sind Blechplatten mit der be  kannten X-förmigen Ausschrägung, die mit       Schweissmaterial    2 gefüllt wurde. Dabei bil  den sich am Übergang von der     Schweisst    2  zum Blech 1 die sogenannten Einbrand  kerben 3, die die schwächste Stelle der Ver  bindung sind.  



  Bei der in Fig. 2 dargestellten Eck  schweissung ist 4 ein Blech, das mit dem  Blech 5     senkrecht    zu demselben verschweisst  ist, 6     ist        das        Schweissmaterial-    und 7, 8 sind  die schwächenden Einbrandkerben.  



  Nach der Erfindung können die in den       Fig.    1     und    2       Schweissstellen    in  die in den     Fig.    3 und 4     dargestellten    Formen  gebracht werden.      Zur Herstellung der notwendigen     X-för-          migen    Ausschrägung des Beispiels gemäss  Fig. 3 wird dass Material an den Kanten  nicht entfernt, sondern durch Aufstauchen  mitbenützt, so, dass sich an den Blechen 9  .die     Wulste    10 bilden.

   Das eingeschmolzene  Material liegt in 11 und die Einbrandkerben  12 an einer Verdickung des vollen Materials,  so dass die spezifische Belastung an dieser  Stelle bedeutend niedriger     ist    als an den Ein  brandkerben 3, nach Fig. 1.  



  Bei der Eckschweissung gemäss Fig. 4  wurde nur das Blech 13 mit einer Verdickung  versehen, wogegen das bei dieser Verbin  dungsart gewöhnlich schwächer beanspruchte  Blech 14 ohne spezielle Vorbereitung ange  schweisst wurde. An der Platte 13 ist wie  derum eine Aufstauchung 15 vorgesehen, auf  welche die Einbrandkerben 16 zu Fliegen  kommen.    Die Herstellung einer solchen Aufstau  chung nimmt namentlich bei schwer aufzu  spannenden Werkstücken, wie z. B. grossen  Profileisen, nicht mehr Zeit in Anspruch als  die Vorbereitung der Kanten durch Hobeln  oder Fräsen. Das Aufstauchen kann mit oder  ohne Vorwärmung, z. B. mittels eines  Schweissbrenners und eines Hammers oder  maschinellen Werkzeuges erfolgen. Man  sorgt dabei zweckmässigerweise dafür, dass  die Querschnittsverdickung allmählich er  folgt.  



  In manchen Fällen ist ein Aufstauchen  zwecks Erzielung einer     Verdickung    nicht  oder nicht in dem gewünschten Masse mög  lich; dann verfährt man zweckmässigerweise  nach der in den Fig. 5 und 6 veranschaulich  ten Weise. Die zur Schweissung vorzuberei  tende     Blechplatte    17 wird zunächst durch eine  Schweissraupe 18 entlang der herzustellenden  Naht verdickt und eventuell wird noch eine  dünne Schweissraupe 19 über den Einbrand  kerben 20 aufgetragen. Durch bekannte Be  arbeitungsmethoden in warmem und/oder  kaltem Zustand wird die Blechkante dann  in die Form nach der Fig. 6 gebracht mit  allmählicher Verdickung in der Nähe der    Schweissstelle.

   Die ursprünglichen Einbrand  kerben und die     Schrumpfspannung    am Über  gang von der     Schweissraupe    zum vollen Blech  verschwinden durch die Bearbeitung.  



  An und für sich kann eine :solche Bear  beitung des, Überganges auch nach der Her  stellung der Schweissverbindung erfolgen,  aber das wird in vielen Fällen wegen der       Grösse:-    und der Form des Werkstückes       schwierig    sein.  



  In ähnlicher Weise kann man bei Voll  wandträgern die Einbrandkerben an den Aus  steifungen entlasten gemäss Fig. 7. In dieser  Figur ist 21 die Versteifung, 22 der auf Er  müdung     beanspruchte    Teil, wobei der Pfeil  22' die     Belastungsrichtung    angibt; 23 ist  eine auf dem auf Ermüdung beanspruchten  Teil aufgeschweisste Verdickung, 24 eine  Einbrandkerbe und 25 eine Schweissnaht.  



  Das Verfahren kann natürlich auch bei  der     Herstellung    einer     N-Naht    gemäss     Fig.    8  oder     eine    Stossnaht nach     Fig.    9 verwendet  werden und sinngemäss auch bei jeder an  dern Naht, z. B. bei Tulpen- oder Becher  nähten. Ausser bei Blechplatten ist es bei  Profileisen., bearbeiteten Maschinenteilen  jeder     Form    usw., anwendbar.  



  Endlich kann man zur Verbesserung der       Dauerfestigkeit    gleichzeitig bereits bekannte  Methoden in Verbindung mit dem erfindungs  gemässen, Verfahren anwenden. Man kann  beispielsweise die Naht einschliesslich der  Verdickung auf den Querschnitt des     Bleches          abfräsen.    Gegenüber den bekannten Verfah  ren hat man dabei. den     Vorteil,    dass der  volle     Querschnitt    nirgends geschwächt zu  werden braucht, wogegen bislang eine Schwä  chung um mehr als die doppelte Tiefe der       Einbrandkerben    notwendig war.  



  Andere in Verbindung mit der vorlie  genden Erfindung anwendbare Methoden  zur Verbesserung der Dauerfestigkeit der  Schweissverbindungen sind z. B. das Aus  glühen der Schweissnaht oder des ganzen       Werkstückes,    das besonders bei Beanspru  chung in Längsrichtung der Naht wirksam  ist.      In einer Variante des Falles nach Fig. 4  kann man das Blech 14 ebenfalls einer Vor  behandlung, analog den Ausführungen nach  Fig. 5 oder 6, unterziehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: T. Schweissverbindung, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens der eine der in der Verbindung verschweissten Körper an der Verbindungsstelle eine allmählich anstei gende Verdickung aufweist, um eine Ent lastung der Einbrandkerbengegend zu bewir ken, und die wenigstens am Übergang vom vollen Querschnitt zur Verdickung an der Oberfläche geglättet ist. II.

   Verfahren zur Herstellung der Schweissverbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man an der Verbindungsstelle der zu verbindenden Kör per mindestens an einem der Körper eine Verdickung hervorbringt und die Oberfläche der Verdickung mindestens am Übergang von der Verdickung zu den Teilen der Kür per mit der umsprünglichen Dicke glättet. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ver dickung durch Auftragung von Schweiss material herstellt, das man einer Bearbeitung zwecks Entfernung der Einbrandkerben und Erzielung eines allmählichen Querschnitt- überganges umterzeichnet. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eines der geschweissten Teile zwecks Er höhung der Dauerfestigkeit nachbearbeitet. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eines der geschweissten Teile zwecks Er höhung der Dauerfestigkeit nachbehandelt.