Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweissen von Eisen oder Stahl Die Erfindung bezieht sich auf elektrisches Licht bogenschweissen von Eisen oder Stahl mittels einer nackten abschmelzenden El'ektrod'e aus Eisen, legiert mit 0,3-2 % Mangan und 0,3-1,5 % eines stark redu zierenden Metalles, vorzugsweise Silizium, in einer Schutzgasatmosphäre von Kohlensäure, bei einer Stromdichte, die, abhängig von der Grösse der Quer schnitte, zwischen 3000-30 000 A/cm2 liegt.
Dieses Schweissverfahren wird mit Elektroden mit rundem Querschnitt durchgeführt. Unter diesen Umständen tritt bei verhältnismässig hoher Strom stärke starkes Spritzen des Schweissmetalles auf. Ein Nachteil hiervon ist nicht nur, dass ein beträchtlicher Schweissmetallverlust auftritt, sondern auch der Elek trodenhalter wird stark verunreinigt, was besonders beim automatischen Schweissen bedenklich ist, weil auf die Dauer die automatische Zuführung der Elek trode gesperrt wird. Ausserdem kann die Verunrei nigung der Werkstückoberfläche durch anhaftende Spritzer bedenklich sein.
Nach der Erfindung wird, wie sich zeigte, das Spritzen vom Schweissmetall dadurch hintangehalten, dass eine Elektrode mit abgeplattetem Querschnitt verwendet wird, deren Verhältnis der Abmessungen zwischen 2:1 und 10:1, vorzugsweise zwischen 3: 1 und 6:1, liegt.
Da also beim Schweissen in<B>CO,</B> nach der Er findung im Gegensatz zum Schweissen mit anderen Gasen, wie Argon, beträchtlich weniger Spritzen auftritt als beim Schweissen mit rundem Draht vom gleichen Durchmesser, kann bei Anwendung der Erfindung ein Draht mit beträchtlich grösserem Querschnitt verwendet werden, ohne dass man von vielen Spritzen belästigt wird.
Um die Spritzneigung bei Verwendung eines runden Drahtes innerhalb an nehmbarer Grenzen zu halten, hat man in diesem Schweissverfahren nicht nur die Gesamtstromstärke, sondern auch den Drahtdurchmesser beschränken müssen, da sowohl bei Vergrösserung des Draht durchmessers als bei Erhöhung der Gesamtstrom stärke wieder Spritzen in störendem Masse auftritt. Bei Anwendung der Erfindung kann jedoch mit einer viel höheren Stromstärke geschweisst werden. Dies hat wieder eine entsprechend grössere :Schweissge schwindigkeit zur Folge. Es ist dabei vorteilhaft, beim Schweissen nach der Erfindung die Elektrode derart zuzuführen, dass die grösste Abmessung des Querschnitts quer zur Längsrichtung der Schweiss naht kommt.
Besonders ist dies beim Schweissen von Nähten zwischen zwei rechteckigen Plattenseiten (sogenannten I-Nähten) und beim Schweissen der ersten Schicht in Platten mit abgeschrägten Flanken von Bedeutung.
Die verhältnismässig grosse Breite dies bandför migen Drahts hat bis Verwendung von Schweiss automaten den Vorteil, dass ungeachtet der unver meidlichen geringen Abweichungen von der Mitte der Naht hinsichtlich der Achse des Drahtes während der Bewegung des Schweissautomaten längs des zu schweissenden Werkstückes, trotzdem die Mitte der Naht durch den Lichtbogen überstrichen wird.
Ausser dem hat platter Draht in der Richtung seiner gröss ten Querschnittsabmessung die grösste Steifigkeit, so dass Abweichungen von der geradlinigen Bewegung während des Schweissens in einer Naht, insofern sie eine Folge von Verformungen des Drahtes während der Zufuhr des Drahtes in der Schweissvorrichtung sein können, am wenigsten zu befürchten sind, wenn die grösste Abmessung des Elektrodenquerschnittes sich senkrecht zur Schweissrichtung befindet.
Da die Steifigkeit des Drahtes in der Richtung seiner grössten Abmessung auch grösser ist als die jenige eines runden Drahtes, mit entsprechender Oberfläche der Querschnitt, sind die obenerwähnten Abweichungen beim Schweissen mit einem platten Draht auf die beschriebene Weise auch geringer als diejenigen, welche beim Schweissen mit einem run den Draht auftreten.
Überraschenderweise hat das Schweissen gemäss der Erfindung auf die beschriebene Weise noch einen anderen bedeutenden Vorteil gegenüber dem Schwei ssen mit rundem Draht. Es hat sich nämlich ge zeigt, dass während des Schweissens mit dem band förmigen Draht das Ende eine einigermassen sym metrische abgespitzte Form, wie in Fig.1 darge stellt, annimmt.
Es zeigt sich, dass beim Schweissen in CO2-Gas mit einem runden Draht diese Form nicht entsteht. Der tropfenförmige Werkstoffübergang erfolgt beim Verfahren nach der Erfindung hauptsächlich am Spitzenende des Bandes nach Fig. 1. Dieser Tat sache kann die geringe Menge der Spritzer, die beim Schweissen gemäss der Erfindung auftreten, zuge schrieben werden. Bekanntlich tritt auch beim Schweissen in Argon mit runden Drähten eine ver hältnismässig geringe Menge von Spritzern auf, was wohl dem punktförmigen Drahtende, das hierbei gebildet wird, zugeschrieben wird.
Besonders beim Schweissen gemäss der Erfindung der ersten Schicht zwischen zwei abgeschrägten Plat ten, ist der tropfenförmige Werkstoffübergang am Spit zenende des Bandes sehr ausgeprägt. Hierbei nimmt das Bandende eine Form an, die ungefähr der Naht form entspricht. Dies ist in Fig.2 dargestellt.
Durch diese besondere Form des abschmelzenden Drahtendes ist der tropfenförmige Werkstoffübergang auf der zu schweissenden Naht konzentriert. Es hat sich gezeigt, dass bei geringen seitlichen Abweichun gen der abschmelzende Draht sich gleichsam auto matisch mit dem Spitzenende auf die Mitte der Naht richtet.
Dieser beschriebene Effekt ist als die Erklärung für den Umstand zu betrachten, dass mit dem Schweissverfahren nach der Erfindung besonders regelmässige und richtig gebildete Schweissungen in V-förmigen Schweissnähten gemacht werden können.
Ein Beispiel der Ausführung einer solchen Naht ist in Fig.2 dargestellt.
Die Werkstückteile 1 und 2 haben je eine Ab schrägung von 30 und sind durch mehrere Bügel 3 (nur einer in Vorderansicht dargestellt) mittels Heftschweissen wie bei 4 verbunden.
Ein Kupferstreifen 5 mit gefräster Rinne 6 wird mittels der Keile 7 an die Untenseite der Schweiss naht gedrückt, derart, dass die Rinne in der Längs richtung richtig anschliessend an der Naht (zwischen den Platten 1 und 2) liegt.
Der Draht 8 (mit platter Seite nach vorn dar gestellt) wird aus der Drahttrommel 9 mittels An triebrolle 10 und Druckrolle 11 zugeführt und ge gebenenfalls durch Rollen 12 und 13 und eine hin sichtlich dieser festen Rollen verschiebbare Rolle 14 ausgerichtet. über das Kabel 15 und Führungsglied 16 wird der Strom zugeführt.
Das Führungsglied 16 ist vom Mantel 17 mit tels Isolierscheiben 18 und 19 isoliert. über Rohre 20 wird Kohlensäuregas zugeführt.
Das Führungsglied 16 und der Mantel 17 sind gewöhnlich teilweise doppelwandig ausgebildet und werden dann mit Wasser gekühlt (hier nicht darge stellt).
Die Abmessungen des Bandes 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel: 2X8 mm2. Die Plattendicke ist z. B. 25 oder 40 mm. Der Gesamtstromstärke beim Schweissen der ersten Schicht: 950 A Gleichstrom, Draht am Pluspol, Schweissgeschwindigkeit 50 cm je Minute. Unter diesen Umständen wird eine sehr regelmässige und homogene Schweissnaht erhalten. Beim Schweissen mit einem runden Draht ist die Schweissnaht weniger regelmässig und solch eine hohe Stromstärke und Schweissgeschwindigkeit können auch nicht verwendet werden.
Beim Schweissen der folgenden Schichten können die gleichen Schweissumstände verwendet werden. Gegebenenfalls kann die Stromstärke bis auf z. B. 1500 A erhöht werden. Die Schweissgeschwindigkeit kann innerhalb verhältnismässig weiter Grenzen variieren, unter anderem abhängig von der Anzahl der Schichten, in der man die Schweissnaht zu füllen wünscht. Beim Schweissen nach der Erfindung von dünnen Platten, z. B. etwa 10 mm Stärke, wird man im all gemeinen ein dünnes Band, z. B. 1 X4 mm, und eine Stromstärke von z. B. 500 bis 700 A verwen den. Auch andere Nahtformen als die in Fig. 2 dar gestellte können verwendet werden. Ist man z. B.
in der Lage, die Platte nach dem Schweissen auf eine Seite umzulegen, so können oft vorteilhaft Naht formen verwendet werden, die auf beiden Seiten Abschrägungen und dazwischen einen geraden Teil aufweisen. Auch bei diesen Ausführungen wird beim Schweissen nach der Erfindung eine besonders regel mässige Durchschweissung erhalten und ist die Menge der Spritzer geringer als beim Schweissen mit run den Drähten bei der gleichen Stromstärke.
Die Verwendung einer abgeplatteten Elektrode ist bereits bei mehreren Schweissverfahren vorge schlagen, auch z. B. zum Schweissen in einer Schutz gasatmosphäre. So ist z. B. für das Schweissen in einem Gas, z. B. Argon, bekannt, um die Einwir kung von Sauerstoff gegen die Luft abzuschliessen, eine bandförmige Elektrode zu verwenden, deren Ver hältnis der Abmessungen im Querschnitt grösser als <B>16:</B> 1 ist. Es hat sich gezeigt, dass Elektroden dieser Ab messungen beim Schweissen in einer Kohlensäure- atmosphäre nicht geeignet sind, weil der Draht dann nicht mehr regelmässig abschmilzt und ein unregel mässiges Schweissaussehen erhalten wird.