Verfahren zum Lichtbogenschweissen von Gegenständen aus Nichteisenschwermetallen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Lichtbogenschweissen von Gegen ständen aus Nichteisenschwermetallen, insbe sondere von Gegenständen aus Kupfer und dessen Legierungen.
Es ist bekannt, dass das Schweissen von Kupfer und seinen Legierungen ganz beson dere Erfahrungen voraussetzt. Die starke Nei gung dieser Metalle zur Oxydation und ihre ausserordentlich hohe Wärmeleitfähigkeit be dingen Vorkehrungen, die beim Schweissen anderer Metalle völlig unbekannt sind.
Am meisten verbreitet ist heute die Gas schmelzschweissung mit der Azetylen-Sauer stoff-Flamme. Trotz der hohen Wärmeent wicklung der Schweissflamme ist fast stets ein starkes Vorwärmen des Werkstückes, vielfach auf Rotglut, notwendig, was den Nachteil hat, das Arbeiten in der Nähe des Werkstückes ausserordentlich zu erschweren und besonders bei grossen Werkstücken beim Erkalten un kontrollierbare Spannungen hineinbringt. Wenn daher Kupfer und seine Legierungen durch Gasschmelzschweissung miteinander ver bunden werden, so werden die miteinander zu verschweissenden Teile vor dem Schweissen nicht geheftet, wie dies vielfach bei andern Metallen. üblich ist.
Die Gasschmelzschwei ssung muss durch gut geschulte Fachleute erfolgen, weil die gleichmässige Gaszufuhr, Flammeneinstellung und Wahl der passen- den Brennergrösse Vorbedingungen für das Gelingen einer Schweissung sind.
Zum Schweissen von Kupfer werden meist phosphorhaltige Schweissdrähte benutzt, die noch andere Zusätze enthalten können, durch die der Schmelzpunkt um rund 15 niedriger liegt als für Kupfer selbst. In den Normen sind Schweissdrähte dieser Art mit ihren ver schiedenen Legierungsbestandteilen festgelegt. , Eine so gewonnene Schweissnaht weist ein grobes Gefüge auf und muss durch anschlie ssendes Hämmern in das Reckgefüge umge wandelt werden.
Es sind ferner auch elektrische Schweiss-, verfahren bekannt. Die Anwendung derselben setzt jedoch feingesteuerte Schweissmaschinen voraus und kommt praktisch nur für Massen fertigung in Betracht. Die elektrischen Schweissverfahren bedienen sich stets eines Elektrodenmaterials, das dem Material des zu schweissenden Werkstückes gleich oder ähnlich ist. Ferner wird in besonderen Fällen mit einem Kohlelichtbogen geschweisst, wobei aber als Zusatzwerkstoff ebenfalls ein Werkstoff ; verwendet wird, der dem Grundmaterial gleich oder ähnlich ist.
Beim elektrischen Schweissen unter Ver wendung von sog. Schlauchelektroden ent steht bereits mit Zusatzwerkstoffen, die dem, Grundwerkstoff gleich oder ähnlich sind, ein feineres Gefüge als bei der Gasschmelzschwei- ssung und eine nahe der Festigkeit des Grund- werkstoffes liegende Festigkeit der Schweisse. Die Verwendung von Kohleelektroden beim Lichtbogenschweissen, die gewisse Erfolge brachte, . hat sich aber nicht eingeführt.
Das Schweissen von Kupferlegierungen er fordert über das Schweissen von normalem Kupfer hinausgehende Erfahrungen und von Fall zu Fall wechselnde Zusatzwerkstoffe. Bisher wurde hauptsächlich die Gasschmelz schweissung benutzt, find in den Fällen, in denen die Elektroschweissung versucht wurde, haben sich Schwierigkeiten gezeigt. Entweder mussten die Nähte nachbehandelt werden oder die Festigkeit der Nähte lag wesentlich unter der des Grundwerkstoffes.
Erfindungsgemäss erfolgt nun die elek trische Schweissung von Gegenständen aus Schwermetallen, und zwar aus Nichteisen schwermetallen, insbesondere ans Kupfer und seinen Legierungen, unter Verwendung eines Lichtbogens mittels legierten Stahls als Elek trode. Als Legierungsbestandteile des Stahls kommen vorzugsweise Nickel und/oder Chrom und gegebenenfalls noch Molybdän in Frage. Es hat sich gezeigt, dass die so erzeugte Schweissnaht sich durch überraschend gute Porenfreiheit, ferner durch Güte der Schwei ssung, hohe Bindung und grosse Zerreissfestig keit auszeichnet, die weit über den Werten liegen, die mit den bisherigen Schweissverfah ren erreichbar waren.
Der Vorteil des Licht bogenschweissverfahrens besteht darin, dass das Werkstück nicht vorgewärmt zu werden braucht und daher das Auftreten von Span nungen während oder nach dem Erkalten nicht zu befürchten ist. Ausserdem ist die Schweissgeschwindigkeit wesentlich grösser als beim Gasschmelzschweissen. Eine besondere Brennereinstellung und Überwachung der Schweissflamme sind nicht zu beachten. Es besteht daher auch keine Gefahr, dass Sauer stoff- oder Azetylenüberschuss auftritt. Es hat sich ferner gezeigt, dass die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewonnene Schweissnaht bei Kupfer oder Kupferlegie rungen vergütbar ist und die Schweisse sich von vornherein als vollkommen porenfrei er weist. Daher kann das erfindungsgemässe Ver- fahren auch von weniger geschulten Kräften durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil, der durch das Licht bogenschweissen mit legierten Stahlelektroden erlangt wird, besteht darin, dass es möglich ist, hochbeanspruchte Konstruktionen aus Nichteisenschwermetallen hinsichtlich der zu, erzielenden Festigkeit besser zu schweissen, als dies bisher möglich war. So gelingt es zum Beispiel, kupferne Feuerbüchsen für Lokomo tiven sicherer und besser einzuschweissen und auch Werkstücke herzustellen, die dem An griff von Säuren und dergleichen ausgesetzt sind. Der zum Schweissen verwendete Zusatz werkstoff kann selbst weitgehend säurebestän dig sein und diese Eigenschaft in seiner Ver- bindung.mit Nichteisenmetallen beibehalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet schliesslich nicht nur ein Verschweissen von Nichteisenschwermetallen untereinander mit tels legierter Elektroden, sondern auch das Verschweissen von Nichteisenschwermetallen finit Stahl. So kann zum Beispiel an eine kup ferne Rohrleitung ein aus Stahl bestehender Flansch angeschweisst werden. Ausserdem ge lingt es mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens, auch plattierte Werkstoffe, bei spielsweise kupferplattiertes Stahlblech, mit einander zu verschweissen. Die Schweissnaht hat sich als absolut korrosionssicher erwiesen.
Process for arc welding objects made of non-ferrous heavy metals. The invention relates to a Ver drive for arc welding of items made of non-ferrous heavy metals, in particular special items made of copper and its alloys.
It is well known that welding copper and its alloys requires very special experience. The strong tendency of these metals to oxidize and their extraordinarily high thermal conductivity require precautions that are completely unknown when welding other metals.
Most common today is gas fusion welding with the acetylene-oxygen flame. Despite the high level of heat generated by the welding flame, it is almost always necessary to preheat the workpiece, often to a red heat, which has the disadvantage of making working in the vicinity of the workpiece extremely difficult and, especially with large workpieces, introducing uncontrollable stresses when they cool down. Therefore, when copper and its alloys are joined together by gas fusion welding, the parts to be welded together are not stapled before welding, as is often the case with other metals. is common.
Gas fusion welding must be carried out by well-trained specialists, because the uniform gas supply, flame setting and selection of the appropriate torch size are prerequisites for a successful weld.
For welding copper, welding wires containing phosphorus are mostly used, which may contain other additives that cause the melting point to be around 15 lower than for copper itself. Welding wires of this type with their various alloy components are specified in the standards. A weld seam obtained in this way has a coarse structure and must be converted into the stretched structure by subsequent hammering.
Electrical welding processes are also known. However, the use of the same requires finely-controlled welding machines and is practically only considered for mass production. The electrical welding processes always use an electrode material that is the same or similar to the material of the workpiece to be welded. Furthermore, in special cases, a carbon arc is used for welding, but the additional material is also a material; which is the same or similar to the base material is used.
With electrical welding using so-called hose electrodes, filler materials that are the same or similar to the base material result in a finer structure than with gas fusion and a weld strength that is close to the strength of the base material. The use of carbon electrodes in arc welding, which brought certain successes. but has not established itself.
The welding of copper alloys requires more experience than the welding of normal copper and, from case to case, changing filler metals. Up to now, gas fusion welding has mainly been used, but difficulties have arisen in cases where electric welding has been attempted. Either the seams had to be re-treated or the strength of the seams was significantly below that of the base material.
According to the invention, the electrical welding of objects made of heavy metals, namely non-ferrous heavy metals, in particular copper and its alloys, using an arc by means of alloyed steel as an electrode. Nickel and / or chromium and optionally also molybdenum are preferred as alloy components of the steel. It has been shown that the weld seam produced in this way is characterized by surprisingly good freedom from pores, and also by the quality of the weld, high bond and high tensile strength, which are well above the values that could be achieved with previous welding processes.
The advantage of the arc welding process is that the workpiece does not need to be preheated and therefore there is no risk of stress occurring during or after cooling. In addition, the welding speed is significantly greater than with gas fusion welding. A special burner setting and monitoring of the welding flame are not to be observed. There is therefore no risk of excess oxygen or acetylene occurring. It has also been shown that the weld seam obtained by the method according to the invention can be tempered in the case of copper or copper alloys and that the weld is completely pore-free from the outset. The method according to the invention can therefore also be carried out by less trained personnel.
Another advantage that is achieved by arc welding with alloyed steel electrodes is that it is possible to weld highly stressed structures made of non-ferrous heavy metals better than was previously possible in terms of the strength to be achieved. For example, it is possible to weld copper fire boxes for locomotives in a safer and better way, and also to manufacture workpieces that are exposed to acids and the like. The filler material used for welding can itself be largely acid-resistant and retain this property in connection with non-ferrous metals.
The method according to the invention finally allows not only a welding of non-ferrous heavy metals to one another by means of alloyed electrodes, but also the welding of non-ferrous heavy metals to finite steel. For example, a steel flange can be welded to a copper pipe. In addition, it is possible with the aid of the method according to the invention to weld clad materials, for example copper-clad sheet steel, to one another. The weld seam has proven to be absolutely corrosion-proof.