Schweissverfahren für Metallteile Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweissverfah- ren für Metallteile.
Es ist ein Verfahren zur Stumpfschweissung von Metallteilen bekannt, bei dem während des Abschmelz vorganges der Kanten der zu verbindenden Teile durch elektrischen Strom sich zwischen den letzteren über brückungen aus flüssigem: Metall bilden. Die Teile wer den durch die Widerstandswärme, die ein über diese Überbrückungen fliessender elektrischer Strom entwik- kelt, und nachfolgendes Stauchen verschweisst (siehe das Buch von N. S. Kabanow und E. Sch. Slepak Technologie der Stumpfschweissung , Moskau, 1961, S.52).
Es ist nicht zweckmässig, Blecherzeugnisse mit einer Dicke bis zu 0,5 mm mittels Stumpfschweissung zu verschweissen, da es sehr schwierig ist, die zu ver schweissenden Stosskanten einander genau gegenüber einzustellen, was für die Erzeugung seiner wertvollen Naht unerlässlich ist.
Ausserdem erfordert das Stumpfschweissverfahren die Verwendung starker Stromquellen.
Mit demselben Mangel ist auch das bekannte Lichtbogenschweissverfahren behaftet.
Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nach teile zu beseitigen und ein, solches Schweissverfahren für metallische Teile zu schaffen, das bei geringer er forderlicher Stromstärke eine hohe Güte der Schweiss verbindungen ermöglicht und eine hohe Schweisspro duktivität gewährleistet.
Das erfindungsgemässe Schweissverfahren für Metallteile, bei dem durch Widerstandserwärmung die einander berührenden Kanten der zu verschweissenden Teile verschmolzen werden, ist dadurch gekennzeich- net,
dass eine Überbrückung aus flüssigem Metall zwi schen den Kanten der zu verschweissenden Metallteile und der Elektrode durch Berührung der Elektrode mit den Kanten der Metallteile und eine Naht durch Ver schieben der Elektrode entlang der Schweissrichtung mit einer Geschwindigkeit, die eine Unterbrechung die ser Überbrückung ausschliesst, gebildet wird. Es ist vorteilhaft, in. die flüssige Überbrückung Zu satzwerkstoff einzubringen.
Es kann auch zweckmässig sein, als Elektrode einte verzehrbare Elektrode zu benutzen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Schweissung mittels unverzehrbarer Elektrode in schematischer Darstellung, Fig. 2 die Schweissung nach Fig. 1 bei Anwendung eines Zusatzwerkstoffs und Fig. 3 eine Schweissurig mittels verzehrbarer Elek trode in schematischer Darstellung.
Zur Durchführung des Schweissens von Metalltei- len wird der Strom der Elektrode und den zu ver schweissenden Kanten zugeführt. Die Elektrode; wel che die zu verschweissenden Kanten berührt, stellt zwi schen diesen den Kontakt her.
Die an der Kontaktstelle entwickelte Wärmemenge ist dem Widerstand des Stromes direkt proportional, während der Widerstand mit der Grösse des Kontakt druckes in umgekehrter Beziehung steht. Deshalb wird die Elektrode ohne besondere Kraftanwendung mit den zu verschweissenden Kanten in Berührung gebracht, um nur einen geschlossenen Stromkreis zu erzeugen. An der Kontaktstelle zwischen der Elektrode und den zu verschweissenden Kanten der Metallteile ersteht ein Schmelzbad. Durch die Elektrode wird letzteres soweit zusammengezogen, bis eine Überbrückung aus flüssigem Metall zwischen den zu verschweissenden Kanten und, der Elektrode entstanden ist.
Bei der Ver schiebung der Elektrode entlang der Schweissnahtlinie erfolgt das Abschmelzen und Verschweissen der Kan ten von Metallteilen durch Wärme, die durch den elek trischen Strom in der Überbrückung aus flüssigem Metall entwickelt wird, welche einen beträchtlichen elektrischen Widerstand hat.
Bei der Verschiebung der Elektrode entlang der Schweissnahtlinie wird zwischen der Elektrode und den zu verschweissenden Kantern ein solcher Abstand auf- rechterhalten, dass die Überbrückung aus flüssigem Metall nicht zerstört wird.
Beim Übersteigen des optimalen Abstandes erfolgt die Unterbrechung des elektrischen Kreises und das Schweissen hört auf. Wird der Abstand zu klein gehal ten, so ist der Stromkreis zwar nicht unterbrochen, der Abschmelzvorgang hört jedoch auf, da die Überbrük- kung aus flüssigem Metall verschwindet und. somit die Wärmemenge an der Kontaktstelle abnimmt.
Der optimale Abstand zwischen der Elektrode und den zu verschweissenden Kanten ist leicht dank der Nachgiebigkeit der Überbrückung aus flüssigem Metall aufrechtzuerhalten.
Bei der Schweissung mittels unverzehrbarer Elek trode 1 (Fig. 1) wird die Spannung von der Strom quelle 2 den Kanten der Schweissteile 3 zugeführt. Die Elektrode 1 wird aus einem wärmebeständigen und stromleitenden Werkstoff (Hiob, Molybdän, Wolfram, Sintermetall u. ä. m.) hergestellt. Bei der Berührung der Elektrode 1 mit den zu verschweissenden Kanten der Metallteile 3 entsteht eine Überbrückung 4 aus flüssigem Metall, während sich bei .der Verschiebung der Eelektrode 1 entlang der Linie der zu verschweis- senden Kanten eine Schweissnaht 5 bildet, deren Ge stalt sich beim Erkalten der geschmolzenen Kanten bildet.
Soll die Menge des Schweissguts vergrössert oder seine chemische Zusammensetzung verändert werden, so verwendet man eine unverzehrbare Elektrode und Zusatzmetall.
Das Zusatzmetall in Form eines Drahtes 6 (Fig. 2) wird in die Überbrückung 4 aus flüssigem Metall einge bracht. Der Draht 6 schmilzt unter der Wärmeeinwir kung der flüssigen Überbrückung 4 und begünstigt die Erzeugung einer gewölbten Schweissnaht 5.
Metallische Teile können nach dem. vorliegenden Verfahren auch mittels verzehrbarer Elektrode 7 (Fig. 3) verschweisst werden. Bei einer solchen Schweissung kommt Metalldraht zur Verwendung. Die ser wird der Schweisstelle über die Rollen 8 von einer Drahtvorratrolle 9 durch ein! Mundstück 10 zugeführt.
Der elektrische Strom wird der Elektrode von einer Stromquelle 2 über das Mundstück 10 zugeführt.
Die Elektrode 7 schmilzt dank der Wärme., die in der zwischen dem Elektrodenende und den zu ver- schweissenden Kanten der Teile 3 entstandenen über- brückung 4 entwickelt wird.
Bei der Verschiebung der Elektrode 7 entlang der Kanten der Schweissteile bildet sich die Naht 5.
Das beschriebene Schweissverfahren für Metallteile besitzt im Vergleich zu bekannten Verfahren eine Reihe von Vorteilen. So verlangt z. B. eine hochwer tige Schweissung von Blechen aus nichtrostendem Stahl mit 0,5 mm Dicke eine Leistung von höchstens 0,2 kVA, während für die Ausführung einer ebensol chen Schweissverbindung nach einem der bekannten Verfahren, beispielsweise mittels Widerstandsnaht- schweissung, eine Leistung von etwa 20 kVA erforder lich ist.
Das beschriebene Schweissverfahren gewährleistet eine hohe Güte der Schweissverbindungen bei Metal len, die nach bekannten Verfahren schlecht zu ver- schweissen sind, beispielsweise Transformatorenble chen.
Neben hoher Festigkeit wird auch eine volle Dich tigkeit der Schweissverbindungen erreicht. Metallogra- phische Untersuchungen zeigten, dass die Schweissnaht frei von Poren, Rissen und jeglichen Einschlüssen ist, obwohl ohne Schutzgasatmosphäre geschweisst wurde.
Dies erklärt sich daraus, dass die Metallkanten sehr schnell und in nur geringem Umfang abschmelzen, so dass das Metall nicht oxydieren kann.
Die Schweissung nach dem vorliegenden Verfahren erfolgt bei einer sehr niedrigen Spannung des Sekun därkreises der Stromquelle. So z. B. erreicht die Span nung bei Schweissteilen aus nichtrostendem Stahl bei einer Dicke von je 0,5 mm lediglich 0,6 bis 1,2 Volt.
Der Abschmelzvorgang verläuft sehr ruhig und ohne Abtropfen des abgeschmolzenen Metalls.
Die Leistung des Verfahrens ist hoch; bei der Schweissung von Stahlblechen mit 0,2 bis 0,5 mm Dicke erreicht z. B. die Schweissgeschwindigkeit 200 m/h.
Mit diesem Verfahren können gleichartige und un terschiedliche Metalle auch von verschiedener Dicke verschweisst werden, wobei Stumpf-, überlappnaht- und andere Verbindungen in, verschiedenen räumlichen. Lagen sowie in verschiedenen Medien, darunter im Vakuum, wo die Anwendung von Lichtbogenschweiss- verfahren mit bestimmten Schwierigkeiten verbunden ist, hergestellt werden. Das vorgeschlagene Verfahren kann auch zum Aufschmelzen verschiedener Metalle zur Anwendung gelangen.
Ausserdem kann nach demselben Verfahren sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom ge schweisst werden.
Welding process for metal parts The invention relates to a welding process for metal parts.
There is a method for butt welding of metal parts is known in which during the melting process of the edges of the parts to be connected by electrical current between the latter over bridges of liquid: metal form. The parts are welded by the resistance heat developed by an electric current flowing over these bridges and the subsequent upsetting (see the book by N. S. Kabanow and E. Sch. Slepak Technologie der Stumpfschweissung, Moscow, 1961, p.52).
It is not practical to weld sheet metal products with a thickness of up to 0.5 mm by means of butt welding, since it is very difficult to set the butt edges to be welded exactly opposite each other, which is essential for the creation of its valuable seam.
In addition, the butt welding process requires the use of strong power sources.
The known arc welding process suffers from the same defect.
The purpose of the invention is to eliminate the mentioned after parts and to create such a welding process for metallic parts that allows a high quality of the welding connections with low he required current strength and ensures a high welding productivity.
The inventive welding method for metal parts, in which the contacting edges of the parts to be welded are fused by resistance heating, is characterized in that
that a bridging of liquid metal between the edges of the metal parts to be welded and the electrode by touching the electrode with the edges of the metal parts and a seam by moving the electrode along the welding direction at a speed that precludes an interruption of this bridging is formed becomes. It is advantageous to introduce additional material into the liquid bridge.
It can also be useful to use a consumable electrode as the electrode.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing: FIG. 1 shows a weld by means of a consumable electrode in a schematic representation, FIG. 2 shows the weld according to FIG. 1 with the use of a filler material and FIG. 3 shows a weld by means of a consumable electrode in a schematic representation.
To carry out the welding of metal parts, the current is fed to the electrode and the edges to be welded. The electrode; which touches the edges to be welded establishes contact between them.
The amount of heat developed at the contact point is directly proportional to the resistance of the current, while the resistance is inversely related to the size of the contact pressure. Therefore, the electrode is brought into contact with the edges to be welded without the use of any particular force, in order to create a closed circuit. A weld pool is created at the contact point between the electrode and the edges of the metal parts to be welded. The electrode pulls the latter together until a bridging of liquid metal between the edges to be welded and the electrode is created.
When the electrode is moved along the weld line, the edges of metal parts are melted and welded together by heat generated by the electric current in the liquid metal bridge, which has considerable electrical resistance.
When the electrode is displaced along the weld line, such a distance is maintained between the electrode and the edges to be welded that the bridging made of liquid metal is not destroyed.
If the optimum distance is exceeded, the electrical circuit is interrupted and welding stops. If the distance is kept too small, the circuit is not interrupted, but the melting process stops because the bridging made of liquid metal disappears and. thus the amount of heat at the contact point decreases.
The optimum distance between the electrode and the edges to be welded is easy to maintain thanks to the resilience of the liquid metal bridge.
When welding by means of non-consumable elec trode 1 (Fig. 1), the voltage from the power source 2 is fed to the edges of the welded parts 3. The electrode 1 is made of a heat-resistant and electrically conductive material (job, molybdenum, tungsten, sintered metal and the like). When the electrode 1 touches the edges of the metal parts 3 to be welded, a bridging 4 of liquid metal is created, while when the electrode 1 is displaced along the line of the edges to be welded, a weld seam 5 is formed Cooling of the melted edges forms.
If the amount of weld metal is to be increased or its chemical composition changed, an irretrievable electrode and additional metal are used.
The additional metal in the form of a wire 6 (Fig. 2) is introduced into the bridge 4 made of liquid metal. The wire 6 melts under the effect of heat from the liquid bridge 4 and promotes the creation of a curved weld seam 5.
Metallic parts can after. The present method can also be welded by means of consumable electrode 7 (FIG. 3). Metal wire is used for such a weld. The water is the welding point on the rollers 8 from a wire supply roller 9 through a! Mouthpiece 10 supplied.
The electric current is supplied to the electrode from a power source 2 via the mouthpiece 10.
The electrode 7 melts thanks to the heat which is developed in the bridging 4 created between the electrode end and the edges of the parts 3 to be welded.
When the electrode 7 is displaced along the edges of the welded parts, the seam 5 is formed.
The welding process described for metal parts has a number of advantages compared to known processes. So requires z. B. a high-quality welding of sheets made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm a power of at most 0.2 kVA, while for the execution of such a welded connection according to one of the known methods, for example by means of resistance seam welding, a power of about 20 kVA is required.
The welding process described ensures a high quality of the welded joints with metals that are difficult to weld using known processes, for example transformer sheets.
In addition to high strength, the welded joints are also completely sealed. Metallographic examinations showed that the weld seam is free of pores, cracks and any inclusions, although the welding was carried out without a protective gas atmosphere.
This is explained by the fact that the metal edges melt off very quickly and only to a small extent, so that the metal cannot oxidize.
The welding according to the present method takes place at a very low voltage of the secondary circuit of the power source. So z. For example, the voltage for welded parts made of stainless steel with a thickness of 0.5 mm is only 0.6 to 1.2 volts.
The melting process runs very smoothly and without the molten metal dripping off.
The performance of the procedure is high; when welding steel sheets with a thickness of 0.2 to 0.5 mm, z. B. the welding speed 200 m / h.
With this method, similar and un different metals of different thicknesses can be welded, with butt, lap seam and other connections in different spatial areas. Layers and in various media, including in a vacuum, where the use of arc welding processes is associated with certain difficulties. The proposed method can also be used to melt various metals.
In addition, the same process can be used to weld with both AC and DC current.